摘要：通過對煤炭行業安全生產現狀和煤礦安全評價方法歸納分析，提出了基于產煤量危險值的煤礦動態安全評價方法，指出了其所需的支持數據庫系統，并對其在煤礦安全生產中的應用的可行性進行了分析，該方法解決了煤礦靜態安全評價方法與動態生產過程的矛盾，具有系統全面、動態和定量的特點，推動了煤礦安全評價往定量化和動態化發展的趨勢。

　　關鍵詞：產煤量；危險值；動態安全評價；數據庫

　　隨著國際能源的緊缺，國內煤炭價格上漲，產煤量成為保證企業效益支柱。因此部分煤礦近年開始超產和過度開采，據調查分析，某產煤市在核定的礦井中，超能力生產的礦井達到60％，鄉鎮和個體煤礦尤為明顯，而事故統計表明，超產開采導致安全生產條件惡化，安全度下降，最終引發礦難事故增加。超產和過度開采。既是在現有的生產能力上加大開采力度，增加出煤量，隨之產生了安全條件與超產生產的矛盾，事故增多和安全水平下降開始捆饒著企業，如何解決這個問題，關鍵要找到煤礦產煤量與礦井安全度之間的關系。實踐也證明產煤量與安全度存在一定動態非線形關系，顯然沒有一定的規模產量，就沒有好的經濟效益，則制約企業發展，也會影響煤礦的安全投入，煤礦的安全保障難以實現；但若過度增大產煤量，進行大規模的超產開采，目前的生產和安全條件在短時間內均達不到要求，生產與安全的矛盾會導致礦井安全保障條件惡化，開采作業安全度下降，由此可見，礦井的產煤量與安全水平存在灰色互動關系，兩者的矛盾是辨證的，在一定范圍是可以協調的。因此，為了真實的反應煤礦產煤量與煤礦安全度的關系，找到煤礦產煤量與安全度之間的最佳平衡點，在保證安全生產的前提下盡可能增加煤礦產煤量。給企業創造最佳經濟和安全效益。

　　1 煤礦安全評價方法對比分析

　　對煤礦進行安全評價的目的是查找、分析和預測礦井生產中存在的危險、有害因素及危險、危害程度，提出合理可行的安全對策措施，指導井下作業危險源監控和事故預防，以達到最低事故效率、最少損失和最優的安全投資效益。目前應用于煤礦安全評價的方法主要有安全檢查表法、事故樹分析法、模糊事故樹分析法，事件樹分析法，層次分析法，AHP-FEC法等，但是在實際應用均存在著一些局限性和不足。于是一些專家提出了改進的方法，如程衛民提出了基于經典統計和模糊統計之上的集值統計來確定評價指標的安全度值的方法等，這些方法為合理、準確的評價長時間內煤礦安全生產狀況提供了理論依據。但是以上方法均為靜態評價方法，對煤礦在長時間內的安全水平的評價是比較合理的，能夠較客觀地反應煤礦安全生產現狀，為煤礦安企業的安全管理和政府的監督管理提供了依據。但對煤礦企業內部及時查找事故隱患、調整安全生產方案，制定安全措施等活動，僅進行靜態安全評價是不夠的。靜態安全評價存在的問題，其實質是靜態觀點與動態過程的矛盾，涉及的動態因素越復雜，靜態安全評價存在的問題就越突出。煤礦的生產活動具有很強的動態性和不確定性，隨著開采時間發展和空間的延深，生產環境、災害情況和安全條件等都是時間和空間序列上的變量，雖然煤礦主要的危險因素為地壓、瓦斯、煤塵、水、電、機械運輸等，但危險因素的組合仍是時間和空間序列上變量，況且影響煤礦生產的安全因素很多，除了以上所述自然和生產固有的(自然因素和作業因素)因素外，還有更為不確定人為和管理的等因素。因此，對煤礦生產這種受自然條件、技術經濟條件、生產組織條件影響很大、危險因素及其組合作用復雜的動態性很強的生產過程，靜態安全評價很難客觀及時的分析不同的生產條件對安全狀況的影響，也就很難客觀評價安全工作的效果，于是探討安全評價的動態性、合理性，提高安全評價的科學性，是我們進行煤礦安全管理要研究的重要課題，而基于煤礦產煤量的動態安全評價的思想和原理，能較好的解決煤礦安全評價中的動態和及時性問題。

　　2 基于產煤量的煤礦動態安全評價

　　2.1 基本思路

　　基于產煤量的煤礦動態安全評價是以礦井在各生產時間序列上產煤量為基礎，分析開采過程中的危險因素及其組合的變化，通過計算煤礦危險因素動態組合危險值、產煤量危險值和動態事故損失率，得到煤礦的煤礦動態安全指數，合理的分析煤礦生產在不同時間序列上的動態危險性，確定煤礦生產的安全程度的安全評價的方法。煤礦生產中，不管是作為標志生產能力大小的產煤量，還是影響安全生產的各因素(礦井地質條件、環境因素、人的因素、礦井機械化程度、安全設施等)，都是隨時間和開采進度而變化的量，而在不同的時間段內，隨著開采進度和產煤量的變化，對應的開采作業任務、地質條件也是變化的，因而根據不同時間段內的產煤量可以推測礦井的危險因素及其組合危險值的變化，確定礦井相應的安全程度。而且在評價過程中，根據各危險值能得到各時間段的安全指數，以連續時間間隔的安全指數就可以繪制類似勞力或資金投入的動態曲線圖，甚至可以依據安全指數曲線圖擬合安全生產趨勢圖，預測事故的發生及嚴重度，使得評價結果更直觀、客觀和合理，同時各采煤工作面的安全生產狀況也能清楚得到表述，能指導煤礦采取有效和及時的安全措施，調整安全生產方案，達到預防和減少事故的目的。

　　2.2 評價步驟

　　2.2.1 煤礦生產危險源分析

　　(1)地質條件與開采災害。“水、火、瓦斯、粉塵、頂板”五大災害嚴重威脅到煤礦安全生產，而當礦井呈現瓦斯突出、煤塵有強爆炸性、煤層易自燃、煤層頂底板難以控制以及煤層水文特別復雜等災害特征時，礦井安全系數就會急劇降低；同時，礦井的生產現場的布局、環境也對生產安全有一定的影響。

　　(2)技術經濟條件。影響煤礦安全生產的技術經濟條件主要有：采掘設備自動化程度、可靠性，開采技術和方法的先進性，安全設備的配備及其可靠性，安全投入水平等。

　　(3)開采難度。煤礦開采的難度越大，其開采的風險就越大，而煤礦的開采難度受到包括開采機械化水平、開拓方式、開采斷面情況、煤層地埋深度、水害情況以及地質地壓的變化等因素影響。

　　(4)人的因素。包括礦工的教育水平、身體狀況，操作技能、心理和行為，煤礦技術人員的技能水平、受教育和培訓情況，煤礦管理人員的管理水平、煤礦的安全管理制度以及煤礦礦長安全生產態度等。

　　(5)生產階段性特征。一般可分為試采階段、生產任務期和加班加點趕生產任務期等。

　　另外還有一些臨時性變化因素對安全生產的影響也比較大，比如說煤層厚度發生較大變化，遇斷層、褶曲及各種構造、采面遇瓦斯、水文，工作面新開工、收尾或綜采搬遷，旁邊小煤窯的影響(一般影響：邊界清楚，煤柱足夠等；嚴重影響：邊界清楚，煤柱不夠等；特別嚴重影響：邊界犬牙交錯，頂火、頂水開采貫通等)，在進行評價的同時應該綜合考慮以上因素的影響，并且對不易出現的情況根據專家打分法賦以不同的權值。

　　2.2.2 煤礦安全評價項目(危險單元)的劃分

　　動態安全評價項目劃分的目的，是為了評價過程的系統性和可操作性。其劃分的原則，是要從安全評價的角度區分生產的作業特征和危險性質。遵循客觀性、相對獨立性和完整性的原則將煤礦生產系統劃分為若干個生產項目，記為P*，比如我們根據作業特征將煤炭安全評價項目劃分為采面作業、掘進作業、運輸作業、支護作業、通風作業、機電作業等項目，若以危險源可劃分瓦斯、頂板、水害、煤塵等評價項目，但一般來說P*的劃分不宜太細。

　　2.2.3 評價危險因素的危險值(評價標準)

　　根據各危險因素的嚴重性和對安全生產的影響來評定其危險值。當某一危險因素呈現通常狀況，即大多數同類項目生產所處的狀況，對安全生產無特殊影響，可取其危險值為1。嚴重性和影響程度有明顯增減的，需根據有關標準來劃分等級取值。

　　2.2.4 計算煤礦動態組合危險值和產煤量危險值

　　(1)組合危險值Xi的確定。

　　ψ(j，k)(1≤j，k≤n，j≠k)為描述相關危險因素對安全生產的特殊組合效應的組合因子，一般情況下為1，只有出現特殊組合的突出效應，ψ(j，k)取值大于1。由于危險因素及其組合是動態的，往往呈現時段性的變化，ψ(j，k)也可能有時段性的變化。于是置呈現變時段序列上的量變，也是動態的。于是有：

 

　　其中

　　Xi——P*的組合危險值；

　　ψ(j，k)——描述相關危險因素對生產安全的特殊組合效應的組合因子；

　　xi,j——項目

 

　　所處的第j種危險因素的危險值。

　　(2)產煤量危險值Ai的確定。

　　如果Xi呈現r個不同量，即在時段tp，上，Xi；Xip，p=1，2，…，r。相應置變化的每一個時段上都有其完成的產煤量。記tp時段上在Xip危險程度下完成

 

　　的產煤量為Qip(完成

 

　　的總產煤量為

 

　　)，于是有：

 

　　2.2.5 計算煤礦動態事故損失率

 

　　其中，C_i為完成產煤量

 

　　發生的事故傷亡和財產損失的綜合經濟計量。

　　2.2.6 計算煤礦動態安全指數

 

　　其中，B_i為

 

　　的安全標準。

　　如果評價對象的生產內容涉及m個安全評價項目

 

　　，即i=1，2，…，m，則評價對象的動態安全指數D為：

 

　　其中，a_i為安全評價項目

 

　　的權重，可以按其煤炭生產產值的比例計算。

　　2.3 基于產煤量的煤礦動態安全評價擬需的數據庫

　　進行基于產煤量的煤礦動態安全評價，需要些基本的數據和資料，以達到全方位全過程的對煤礦進行動態安全評價的目的。一般需要建立的相應的基礎數據庫，如礦井基本情況數據庫、煤礦生產數據庫、煤礦危險源數據庫、安全設備設施數據庫和傷亡事故數據庫，各數據庫基本內容如下：

　　2.3.1 礦井基本情況數據庫

　　其內容有地質因素：煤層傾角、厚度、水文、頂底板情況；安全因素：瓦斯等級、突出危險性、煤塵爆炸性、煤層自燃發火性等；

　　2.3.2 煤礦生產數據庫

　　生產因素：機械化程度、開采方式、開采進度、作業條件、作業面情況等；人員因素：文化程度、安全教育培訓、從業人員類別和工程技術人員比例等；工程質量：采面、掘進、通風、機電、運輸工程質量考評等。

　　2.3.3 煤礦危險源數據庫

　　其內容主要包括危險源的構成、危險源種類、危險源位置、危險源量、危害途徑、危害后果、危險源登記和危險源狀態等，主要包括總需要風量、工作面配風量、瓦斯(CO2)相對涌出量、日透水量、沖擊地壓、最大炸藥用量、電氣設備、提升設備、煤層自然發火情況等。

　　2.3.4 產煤量數據庫

　　其內容主要包括礦井煤炭可開采產量、已經開采量、各工作面的生產計劃排程、計劃產煤量、安全產煤量、各工作面日產煤量、采煤工作面日推進尺、掘進工作面日推進尺、日產煤量、月產煤量和最大可采量等。

　　2.3.5 安全設備設施數據庫

　　其內容主要包括主要的勞動保護安全裝置、安全設備設施配備情況、安全設備設施使用和維護情況、安全設備設施的可靠程度和安全設備設施的管理等。

　　2.3.6 傷亡事故數據庫

　　其內容為事故名稱，事故發生時間、地點、原因，事故性質、發生次數、傷亡人數，，影響生產情況、損失工日、經濟損失以及肇事者、傷亡者基本信息等。

　　數據庫的數據可靠性和及時性將直接影響評價的結果，另外，通過信息網絡，將不同作業區域以及生產單元通過數據庫，進行數據交換和對接，實現整個煤礦生產、管理、安全等過程數據共享，增強數據庫滿足該評價對礦井基本信息的要求。增加安全評價的可靠性和動態性。

　　2.4 實現基于產煤量的煤礦動態安全評價的可行性分析

　　煤炭行業屬于高危行業，國家推行煤礦安全評價的意義是積極的，近年來的實踐得到證明。但是評價過程中出現一些問題，如專家指出”定量評價”和”動態評價”問題，要解決問題就得改變煤礦評價的靜態觀，正視煤礦安全生產的動態性，而基于產煤量的煤礦動態評價方法，就是借鑒以往煤礦靜態評價的成功經驗。用時間序例為線索、以產煤量為指標來描述煤礦生產的動態性，將礦井生產不同間隔期的安全生產狀況，基于煤礦數據庫，以產煤量危險值來定量評價，建立基于產煤量危險值的動態評價模型，以便在煤礦安全生產管理中，樹立起定量和動態的評價觀念，使得該評價具有更大的實際應用價值。

　　要及時掌握生產情況和危險因素的變化。需要大量的不同時間序列的生產現場資料和數據，靠個人和評價機構是難以做到，因此建立由各基本數據庫、危險因素的危險值和危險因素組合的效應值的數據庫，通過局域網實現資源共享，建立型網絡數據庫中心，以實現對生產作業面、安全管理過程以及危險因素的動態監控，并通過系統分析的手段，借助計算模型對危險因素進行組合，獲得煤礦危險因素組合效應數據庫，那么在分析安全評價項目所處的危險因素及其組合時，就可以直接調用數據庫，使的基于產煤量危險值的煤炭動態安全評價既能有效直接的實現，又能較準確的反應其動態過程，克服煤礦靜態安全評價缺點。

　　若輔以信息決策模塊技術，對數據庫進行評價流程標準作業程序二次開發，將數據信息和基于數學模型、信息技術建立起的該評價方法的計算機評價程序結合起來，建立起評價流程計算機標準作業流程程序和計算模塊，就能實現基于評價數據庫實現在線、及時和動態模擬評價，能直接為基于產煤量危險值的動態評價提供基礎信息支持，能實現在線動態安全評價，加快評價的進程，節約評價成本，有望實現及時動態在線評價，將煤礦任一時間序列上的安全狀況及時準確的描述出來，直接指導煤礦安全生產現場工作，為煤礦安全生產和管理的自動化和信息奠定基礎。

　　3 結束語

　　煤炭作為我國生產、生活和生存領域的重要能源，國家在”十一五”計劃中將煤礦企業的百萬噸死亡率例為考核指標。國家推行煤礦安全評價，其目的是預防煤礦事故，而傳統的靜態安全評價方法難以實現，而基于產煤量的煤礦動態安全評價能有效處理煤礦靜態評價方法和其生產動態過程的矛盾，適應了煤礦安全評價朝定量和動態過程發展的趨勢，通過建立煤礦危險因素以及組合危險值網絡數據庫，開發評價流程標準作業程序，增強其可操作性、及時性和可靠性，更為客觀和準確反應煤礦安全生產的安全狀況，預測出煤礦安全變化趨勢，對定量、動態和客觀評定煤礦的安全等級，保障煤礦企業定的作用。