基于PSR模型的礦井安全管理評估體系的應用分析

霍 東

(沁和能源集團有限公司 候村煤礦， 山西 晉城 048205)

煤礦生產安全是煤炭生產企業的核心，由于煤礦所涉及的綜采作業流程多、設備復雜等，導致煤礦生產中經常出現安全生產事故，嚴重影響了煤礦的綜采作業安全和經濟效益。目前多數煤炭生產企業的安全管理仍舊停留在老舊的安全培訓-人工監督-懲罰考核方面，各類安全培訓類別繁瑣、浮于表面，培訓方式落后，效率低，難以滿足安全生產的需求。為了適應井下綜采作業自動化、智能化的發展趨勢，實現煤礦安全生產管理的科學化、規范化、數字化，眾多學者開展了煤礦安全管理體系研究，通過構建量化分析模型、動態分析模型等對煤礦安全管理體系構架進行了分析，但多停留在理論階段，無法投入實際應用。

本文在現有研究的基礎上，提出將生態環境領域的PSR(壓力-狀態-響應)管理模式應用在煤礦安全生產管理上的構思，以此為基礎，通過對煤礦安全生產現狀的研究，構建適用于礦山安全管理的PSR模型，實現對煤礦安全生產管理情況的動態評估和分析，有效提升煤礦安全管理的效果。

1 壓力-狀態-響應理論

壓力-狀態-響應[1]是將3種狀態數據信息進行邏輯管理，最初是應用在環境影響因素評價中。壓力主要是指人類活動對周圍環境情況的影響，狀態主要是指在一定時間內的環境狀態變化情況，響應主要是指人工通過采取一定的緩解環境惡化的一些對策。該理論主要是將3種狀態信息相互整理、分析，加入系統關聯因素變化公式，使其形成一個閉環且相互影響的動態平衡系統。

煤礦安全隱患、礦井安全狀態、礦井安全風險管控之間的相互關系和壓力-狀態-響應之間的相互關系雷同，因此可以此為依據構建適用于礦山安全生產管理的PSR模型[2]. 根據對煤礦安全生產流程分析，煤礦風險隱患是造成安全事故發生的核心，其安全生產管理的核心是對煤礦綜采風險進行快速識別并采取控制措施，通過對煤礦安全生產狀態評估、煤礦安全生產風險識別及煤礦安全生產對策的排查，構建滿足煤礦安全生產管理的PSR模型，其風險因素、煤炭安全生產管理、煤礦安全生產狀態之間的相互動態平衡關系見圖1[3].

圖1 煤礦安全生產管理PSR框架示意圖

在煤礦綜采作業過程中，各個環節均存在著一定的安全隱患，這些安全隱患對煤礦綜采作業安全性的影響在不同的風險管控方案下會產生不同的影響，煤礦風險隱患管控效果是煤礦安全生產管理具體影響力的體現。因此，煤礦安全生產管理人員必須實時對煤礦安全生產的各個環節進行風險隱患排查并制定合理的管控測量，使風險隱患和風險管控之間建立動態相互關系，而煤礦的風險隱患管控效果需要建立煤礦安全狀態評價指標體系，通過定量的分析，實現對煤礦安全管理的科學化、規范化。

2 礦井隱患風險因素定量化理論

根據煤礦安全管理PSR理論，整個安全管理體系的基礎是風險隱患因素，其直接關系到煤礦安全管理分析的可靠性和準確性，因此需要對礦井的風險隱患因素進行定量化分析，獲取各個風險源的內部管理因素，在對多種定量分析方案評估后，提出采用TF-IDF(信息檢索數據挖掘的常用加權技術)[4]算法標簽化處理的定性分析方案。該方案主要是基于模糊化的信息檢索和數據挖掘技術，通過搜尋關鍵詞和發生頻次，對礦井隱患風險因素進行定性處理，其過程包括隱患標簽建立及關鍵詞抽取、隱患分類兩個部分。

以某礦井為例，該礦井收集到的安全隱患數據共5 749條，在建立安全管理體系時，首先對其進行隱患標簽建立及關鍵詞的抽取，將5 749條安全隱患數據導入系統內，利用TF統計分析原理，對其進行標簽建立、關鍵詞標定。根據實際情況，共建立了8類關鍵隱患標簽，然后結合其發生頻次及對井下安全生產狀態的影響程度，對各類隱患標簽建立了不同的安全隱患等級，匯總結果見表1.

表1 隱患標簽匯總表

3 礦井安全管理狀態評估

在建立隱患風險因素定量化分析之后，需要建立對隱患分析因素及礦井安全管理狀態的智能評估系統。根據所建立的隱患標簽，對各類事故發生時的特征和表象情況進行研究，確定了各類事故的數據監測范圍和監測對象。

根據煤礦安全生產在線監測系統的相關技術要求，結合傳感器的數據采集類型及故障，設置了傳感器的自動監測評分方式，根據煤礦所設置的風險等級表，針對性地對各個監測對象劃分不同的閾值，監測結果每達到一個閾值后傳感器對其進行監測評分，將不同的評分劃分為不同的安全風險等級。煤礦井下安全風險等級及對應的閾值情況見表2.

表2 煤礦井下安全風險等級對應表

根據各傳感器安全風險監測分值，建立煤礦安全狀態評估邏輯如下式[5]：

式中，x為礦井安全風險評估值；q為主元數據類別總量；h為對井下安全事故貢獻率大于80%的主元數據；i為主元數據種類數量。

關鍵主元數據分類見表3，所有的主元為選取的和隱患標簽類別有關聯的主要元素，主元分值主要是根據主元對隱患標簽因素發生情況影響大小所確定的。

表3 關鍵主元數據匯總表

通過該安全評估邏輯，系統自動建立各類因素對井下安全的影響量化分析，實現對井下各類綜采隱患影響因素分值的自動判斷，從而對影響最大的因素進行快速定位，便于安全管理人員及時進行風險管控，提升井下綜采作業的效率和安全性。

目前該安全管理評價體系已在煤礦得到應用。實際應用表明，該體系能夠實時對風險源的危險等級進行判斷和報警，將井下安全事故數量由最初的7.4次/天，降低到了目前的0.481次/天，煤礦安全事故數量降低了93.5%. 將煤礦安全生產管理人員的數量由最初的8人降低到了目前的4人，人員數量降低50%，顯著提升了煤礦安全管理工作的效果和經濟性。

4 結 論

針對煤礦安全管理模式落后，安全生產事故率高，管理效果差的問題，構建了適用于礦山安全管理的PSR模型，揭示了礦山綜采安全隱患、礦井安全狀態、礦井安全風險管控之間的相互關系，建立了風險因素自動匹配系統。實際應用表明：

1) 風險隱患是造成安全事故發生的核心，其安全生產管理的核心是對煤礦綜采風險進行快速識別并采取控制措施。

2) 煤礦安全生產管理的PSR模型，是建立煤礦安全生產狀態評估、煤礦安全生產風險識別及煤礦安全生產對策之間的動態平衡關系。

3) 采用TF-IDF算法標簽化處理的定性分析方案，能夠對不同影響因素的影響效果進行定量分析，為實現安全風險的自動評估奠定基礎。

4) 該安全生產管理評估體系，能夠將煤礦安全事故數量大幅降低，將安全管理人員數量降低50%，提升了煤礦進行安全管理的效果和可靠性，對推動煤礦安全管理評估的數字化和智能化具有重要意義。