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[关键词]机电管理;安全生产;具体措施
中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)20-0159-01
1 机电管理安全工作方法及措施
机电作为煤矿企业生产的基石,只有做好机电的日常管理,才能确保煤矿企业的正常生产。为了做好机电管理工作,必须要制定科学的、完善的管理制度和机电专业的高质量标准。只有在高质量标准作业和建立科学的管理制度并不折不扣地落到实处的情况下,机电管理工作才能有序安全进行。
1.1 机电专业高质量标准制定
机电专业要想循序渐进地发展,首要的是需要制定本专业、各工种符合现场的作业标准。只有在制定符合现场作业标准的情况下,才能保证现场施工作业有依据进行考核,才能确保机电作业的标准化,才能使机电为企业生产提供安全要素。机电专业标准的制定,需要专业人员从不同环节、不同工种制定出详细的、符合规程作业要求的标准。只有通过专业人员实践经验的积累和总结,并将其融入标准化内容的制定中,标准化才能正确地和科学地指导现场施工作业,才能使机电作业现场有高质量施工标准的依据,才能确保机电标准化的有效发展。
1.2 机电管理制度的制定和执行
科学管理制度的制定和执行,能够确保企业健康良性的发展,为此在严格执行《煤矿安全规程》和国家有关行业标准和规定的情况下,必须制定符合现场和作业方式的措施和规程,确保现场工作的可操作性。只有在符合现场正确的规程、措施的指导下,才能保证施工工作的准确性。机电管理不能只图简单的制度制定,需要有关部门和专业人员从现场的角度,从各专业和相关规定入手,制定有指导性的符合科学的机电管理制度。机电安全管理制度制定后,重要的是确保机电标准化和管理制度的执行和落实。要想做好标准化工作和管理制度的有效落实,各级领导、机电管理人员的必须做到高度重视,只有这样,才能保证机电管理制度和有关规定标准的有效落实和执行。只有作好机电各专业、工种和现场的质量标准化工作,以及机电设备、配件、电力的管理,才能发挥机电作为矿井基石的有效性,才能更好地服务与生产,才能从源头上做好机电专业各工种和现场的安全保证。为了搞好机电设备、配件、电力的安全管理,必须要依靠职工的日常管理,管理要制度化、科学化,确保机电管理的有效性。要想机电管理工作的有序化,领导层必须给予高度的重视,围绕工作对各环节和部门进行科学的配合和协调,同时进行管理组织的闭环工作,确保各项工作有人管,各项工作管理的科学化、正确化,才能确保机电管理工作的有效性和安全性。
1.3 做好现场机电设备专业性分析和总结
机电专业相关设备的运行情况和技术性能必须要从实际运行中的数据和实际情况分析入手,才能很好地掌握设备的具体状况,才能给各专业人员和管理人员提供最直接和实际的详细情况和数据,专业人员才能根据设备现场运行情况和有关数据制定切实可行的运行检修和重点的检查环节,才能很好地发现和及时预防设备的运行环节出现的各种情况,确保设备运行情况的正常措施的执行和设备新技术、新工艺的开发和改进。要想做好符合不同现场的专业性的分析和总结,必须要深入现场、深入实际,从不断的实践中积累经验,制定切合实际的规章制度,才能更好地指导和考核机电管理工作。
1.4 先进技术装备的投入
严格和科学的管理,可弥补装备上的不足,可以减少事故的发生,从而保障煤矿安全生产。但我们必须指出的是,先进的技术装备不但可以提高工作效率,同时还可以创造良好的安全作业环境,可以有效地提高生产的安全性。为此,在当今技术日新月异发展的时代,我们要在对现有设备的性能的掌握和充分发挥的同时,要学习更先进的技术,引进更为先进的技术装备,充分发挥其效能,这样才能更好地将先进技术装备所产生的效能提高到新的水平,才能更好地为企业的发展做出更大的贡献;先进技术装备的投入,要想使其充分发挥其效能,就必须制定好设备的定期检修、维修制度,设备的包机制度;责任到人,设专人进行有计划的、定期的设备检查和维修,并对设备检查、检修部位和周期做出明确的规定。只有周密的详细的检修计划的制订和人员检修到位,才能确保先进技术装备的正常运行和设备性能的充分发挥。
1.5 做好人员培训工作
要想更好地发挥设备性能,若不能有效提高管理人员和操作人员的业务水平和素质,机电管理工作也只能是纸上谈兵,更谈不上切实的可靠性和安全性。所以为了充分发挥先进技术设备的性能,必须提高管理人员和操作人员业务水平和素质。因此,在追求先进技术装备投入的同时,必须将提高管理人员和操作人员业务水平作为重点工作来抓。管理人员、操作人员除要做好日常设备的运行管理和操作规程的执行外,必须掌握设备性能,学习专业知识,只有这样,才能确保对设备运行数据和状态的正确分析和掌握。应加强机电管理人员对所辖新设备、新技能的培训学习,切实做到掌握所涉及的设备的原理、性能、使用方法、维护要领,这样才能对设备和现场出现的一般故障进行科学和准确的处理,才能够有效地缩短处理事故的时间,防止误操作,使事故扩大化。管理人员、操作人员的培训工作是否普及化和实际化,将直接影响企业机电管理工作的安全性,培训工作质量的好与坏,将在设备的运行状况和发生事故时,处理事故方法和过程中体现出来。只有狠抓操作人员的培训工作不流于形式,要落到实处,并要严格考核,没有取得上岗证的,决不能上岗,促使机电管理工作必须扎实、可靠、安全。
1.6 强化机电管理人员的责任心
强化企业职工责任心,没有高度的责任感、责任心,是不能作好机电安全管理工作的。作为机电管理人员要必须明确自己的职责,必须明确责任重于泰山,自己管理上的小疏忽都有可能造成人员和设备损害和损坏。机电管理人员必须对于现场和设备出现的异常情况进行分析和汇报,及时发现隐患,及时进行处理,确保机电设备安全、正常运行。只有机电管理人员高度的责任心,才能有效地杜绝事故隐患。为此,机电管理工作除要明确人员职责外,重要的是强化管理人员的责任心,这样才能确保机电管理工作的安全性。
1.7 责任到人及奖罚分明
企业职工除了要有高度的责任心外,必须要明确各部门的工作职责和范围,确保工作管辖的明确性,工作落实的有效性,以确保各项工作能落到实处,有具体的单位和人员管理。除了明确责任外,要对单位和管理人员要奖罚分明,激励管理人员的能动性和积极性。有了制度,重点是落实,只有切实可行的责任制度和明确的奖罚措施才能很好地将各项制度和标准真正落实到实处,才能真正地做好机电管理工作。合理的奖罚制度的落实将调动职工的积极参与性,为此需要企业严格执行制定的合理的奖罚制度,这样才能确保机电管理工作有效的延续。另外,对于机电管理机构的设置、人员配置、组织形式、体系结构要结合实际情况,不能一味求大求全。
2 小结
近些年来,随着我国煤矿行业的发展,煤炭事故发生的次数越来越多。煤炭事故的频频发生,不仅对人们的生命安全造成极大的威胁,也不利于国家的财产安全。所以煤炭安全监控系统就显得愈发重要。文章就我国煤矿安全监控系统技术管理的应用进行了简要的分析与总结,并结合实际监测提出合理化的解决措施,以便更好地推动煤矿行业的发展。
关键词:
煤矿安全监控系统;技术管理;应用
1概述
近些年来,我国煤炭行业迅速发展,跃居成为世界上重要的煤炭出口国,也是世界上使用煤炭较多的国家。由于现阶段我国使用煤炭的数量在一次能源中占有较大的比例,对于煤炭的需求较大,煤矿行业发展处于一种稳步增长的态势。我国由于自然条件的限制,煤矿的开采条件十分复杂,非常容易出现事故。煤炭行业的危险性很大,除了容易受地震所引起的塌方等自然因素的影响,很容易因为在操作环节的一个小小的过程从而带走无数人的性命,所以说煤矿行业是一种高危职业。为了避免煤矿事故的发生,我们应该通过一系列的手段保障煤矿的安全生产。国家制定了一系列的方针政策规定了煤矿无论大小,都必须安装煤矿安全监控系统。因为煤矿安全监控系统通过运用高科技技术,实现了对煤矿全方位、多层次的管理,能够更加方便、快捷、直观的获取所需的信息,及时对发生的情况进行预警,为煤矿安全生产提供坚实的后盾。
2煤矿安全监控系统装备情况
煤矿安全监控系统由地面中心站、光缆传输交换机、井下监控分站、远程断电器、近程断电控制器、模拟量传感器、开关量等组成。地面中心站是整个系统的核心部分。整个系统的工作原理为井下监控分站根据设定好的方式接收信号,并对接收到的信号进行整合分析,处理不准确的信息,并将处理后的信息传送给地面中心站,通过地面中心站的机器显示;而传感器的作用是将获取到的信息转化为电信号,电信号有一个限制因素是:它不能单独显示、也不能传输,必须依托显示设备才能显示出来并转换为可以传输的信号。而监控系统可以通过对电信号进行分析,如果出现突况时,电信号会进行预报,并分析出现问题的原因。
3煤矿安全监控系统的意义
在以前没有煤矿安全监控系统的时候,一旦井下发生突况,由于无法及时获取信息,往往会造成救援人员到达事故发生地点较晚,使得事故损害更大。而煤矿安全监控系统的应用,由于运用了科学的手段,对井下情况进行实时的监察,一旦有问题出现及时将信息反馈到地面监控系统。而且煤矿安全监控系统可以对于井下瓦斯的浓度值进行监控。如果井下瓦斯的浓度值超过标准值,系统会自动报警并切断电源,减少事故的发生。而一旦瓦斯的浓度值回归正常水平,系统就会解除警报然后提供用电,从而恢复生产。而这个优点是通过人工检查所无法做到的。井下作业会面临一大问题,就是通风。如果不能及时通风,井下工作人员十分有可能会煤气中毒,所以通风问题是十分有必要解决的。煤矿安全监控系统可以记录瓦斯涌出的变化情况,工作人员通过对存储的数据进行分析掌握瓦斯的变化规律,从而制定相应的应对通风问题的计划。可以说使用煤矿安全监控系统可以科学地对井下情况进行监控,对获取的数据进行整合分析,为解决问题提供了可靠的科学依据。
4煤矿安全监控系统技术管理的应用
4.1实际运用
随着我国科技实力的不断提高和信息技术的不断进步,相关的科研机构不断地推出不同种类与实用性的煤矿安全监控系统。煤矿安全监控系统的专业性、稳定性、科学性不断提高,以此满足我国企业日益增长的需求。煤矿安全监控系统在避免煤矿事故的发生方面有着十分重大的作用。煤矿安全监控系统在井下将各个装备连接起来,建立了一套系统性、科学化的网络。煤矿安全监控系统中的预警机制能够实时监控到煤矿中各个情况。由于是机器作业,没有人工作业的时间限制,系统可以全天、连续性的对井下情况进行监控。而且各个设备将获取的信息传送到地面中心站,地面中心站对获取的信息进行有效地整理,能够清楚地了解井下的实际情况,避免在突况发生时难以应对。
4.2光纤传感技术
随着相关企业与研究机构在这一方面加大研究的力度,煤矿安全监控系统的性能得到很大的提高。就当前容易出现的一些问题,如精确度低、稳定性差等,有关机构研发出了新型的技术———光纤传感技术,并且将这一技术运用到煤矿安全监控系统中。煤矿安全监控系统中的甲烷传感器是进行灾害预警与处理的一个关键性的设备。然而我国常用的甲烷传感器一直面临着稳定性差、寿命短等问题。而光纤传感技术是最近几年才研发出来的一种高效传感技术。光纤传感由于其材质的特殊性,具有使用寿命长、使用形式多样、安全等优点,十分适用于将其运用到煤矿行业中。光纤传感技术还具有其他的优点。例如除了通风问题之外,灰尘也是煤矿灾害易发的原因之一。在井下工作的人员由于长期吸入灰尘,肺病的患病率十分之高。而且灰尘的燃点低,当灰尘的浓度达到一定的数值时,一旦遇到明火就极易发生爆炸。需要注意的是,粉尘爆炸的威力要远远大于瓦斯爆炸。灰尘爆炸会产生大量有毒气体,而在井下又很难将气体排放出去,所以会对井下人员造成二次伤害。而光纤传感技术占地面积小、易安装的特性可以减少设备的占地面积、节约空间,将空间更多的运用到煤炭开发中去。通过使用光纤传感技术对井下空气中的灰尘含量进行及时的监测,达到高准确度、高效率的监测作用。
5结束语
煤矿安全监控系统凭借其可靠性高、准确度高、实用性强、安全性高等特点减少了煤矿企业事故发生的次数,从一定程度上保护了矿区工作人员的性命,进而保护了国家财产。而且由于煤矿安全监控系统运用互联网技术,使得工作人员的工作效率大幅度提高。煤矿安全监控系统的预警功能可以培养工作人员的安全意识,从而降低事故的发生频率。煤矿安全监控系统在我国煤炭行业生产和监控中发挥着巨大的作用。但是虽然我国煤矿安全监控系统随着互联网技术的发展而不断更新升级,但是我国的煤矿安全监控系统封闭性较强,各个职能部门相对较为分散,信息的传递容易出现滞后的问题,从而严重影响了各个部门对于信息的使用度,没有真正发挥出煤矿安全监控系统所应该发挥的功能,不利于煤炭行业科学生产目标的实现。为了真正发挥出煤矿安全监控系统的作用,应当建立起一个全方位一体化的综合监控系统,将监控系统的各方面结合起来。需要注意的是,除了建立一个全方位一体化的综合监控系统外,工作人员应当定期对系统进行检查,并对发现的问题及时解决,对于任何小问题不忽视、不放弃,从而推动煤矿产业的和谐化发展,提高企业的安全管理能力。
作者:李轶 单位:三峡大学水利与环境学院
参考文献
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[4]耿军平,许家栋,郭陈江,等.全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[J].传感器技术,2001,20(2):132-136.
英文名称:Coal Technology
主管单位:煤矿与煤炭城市发展工作委员会黑龙江煤矿安全监察局
主办单位:黑龙江科技学院;哈尔滨煤矿机械研究所
出版周期:月刊
出版地址:黑龙江省哈尔滨市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1008-8725
国内刊号:23-1393/TD
邮发代号:14-252
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1982
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
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关键词:煤矿井下 电力监控 研究
中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(b)-0067-01
1 我国煤矿井下电力监控系统的应用现状
煤炭是我国十分重要的能源组成部分之一,而煤矿井下的安全问题一直也是困扰着煤矿安全生产管理者和国家相关监管部门。我国煤矿井下电力监控系统的应用较晚,早在80年代初,我国先后从国外引进了一批电力监控系统,使一部分煤矿的安全生产系数得到了提高。同时,我国相关技术人员对国外的电力监控系统进行研究分析,并结合我国自身电力安全监控系统的现状,先后研制出一批符合我国煤矿井下作业的电力监控系统。如采用工控机的井下控制单元、用单片机作为控制器等。而目前被广泛应用到煤矿井下的电力监控系统主要有以下几种。
(1)由我国第一代时分制监控系统创始人贾柏青研制的镇江中煤电子KJ101;
(2)在前身KJ2系统的基础上发展起来的常州自动化所KJ95,它同长城瑞赛的主要区别在于能生产部分传感器;
(3)由在我国的加拿大外资企业生产的电力监控系统森透里昂KJ31,此系统的优势在于其传感器采用分布式组网结构,没有中间分站进行信息中转,而是将信息直接传递到地面上的主机,所以具有抗瞬变脉冲群干扰的性能。
另外,还有一些比较知名的电力监控系统,如长春东高KJ19、抚顺安仪KJ80,上海嘉利KJ92以及江西煤研KJ65等。虽然我国拥有众多具备各种不同性能的电力监控系统,但由于煤矿井下电力监控系统是由地上监控主站、井下监控单元、传感器、电缆等组成,系统结构宏大而复杂,因此对入井人员管理较为困难,井上的管理人员难以掌握井下人员作业的实时情况,而且一旦事故发生,对井下人员安全信息的获取以及营救效率较低,加之我国的电力监控系统的发展水平一直还停留在上世纪90年代初,因此,充分了解煤矿井下电力监控系统的结构、工作原理和过程并提高煤矿井下电力监控系统的技术以保障煤矿井下作业人员的安全显得尤为重要。
2 我国煤矿井下电力监控系统的分析研究
我国煤矿电力监控系统主要由井上系统和井下系统组成。而井上系统又由系统中心站和局域网络组成。在系统中心站中,主要完成的功能有环境监测、生产监控、并由中心站软件完全显示测量数据及实现网络连接。井上系统的工作过程是由地面上的光端机采集井下监控单元的数据,然后将这些数据传送给地面监控计算机,工作人员再通过相关的软件平台对这些数据进行分析整理,再将整理后的数据通过地面光端传送给井下监控单元。而地面上的集控站是通过以太网与井下监控系统相连,并通过采集的数据对煤矿供电系统的当前运行状态进行分析处理以实现随时对井下的电力系统进行监控管理。而对于井下的煤矿监控系统,虽然其形式多样,但基本上都具备以下功能:开机自动检测和本机初始化功能、通信测试以及监测功能(包括环境监测、瓦斯管道监测等)、死机自动复位且通知中心站功能、接收地上站的参数功能、自动识别传感器型号功能等。而在这些功能中,传感控制器的稳定性和可靠性显得尤为关键,它关系着煤矿监控系统所反映的被测环境和设备参数是否正确,若参数不正确,将会直接影响地面集控站对井下煤矿作业的监控。目前我国所生产并用于煤矿电力监控环境系统的传感器基本都满足了煤矿安全生产监控的需要,如对风速、负压、温度、电流电压的模拟量。但是这些传感器也存在一些缺陷,如使用寿命相对国外产品短、可靠性的和稳定性方面也远远不如国外同类产品,其某些性能还不能满足用户的需要,因此对传感器的升级研究非常重要。
再者,对于井下电力监控系统的研究方面,应格外注意以下功能的设计:井下工作人员的识别和定位、井下动态目标的定位,如车辆及其它设备、井下安全的实时监控、井下一旦发生安全事故时工作人员的及时救援。在对井下工作人员的识别方面,应尤其注意限制井下作业人的进出数量,并对其进行严格考勤和实时监控以确保一旦事故发生,地上管理人员可第一时间了解井下作业人的数量及位置,保证救援的及时性和准确性。而对动态目标的定位,通常是采取对不同的动态目标进行唯一编码的形式以实现对动态目标的信息获取和定位监控。在井下实时监控方面,一般通过采集煤矿安全数据并对其分析处理,以实现超时报警和断电控制,同时采用高线形式对井下瓦斯浓度进行记录分析,从而采取相应的安全生产措施并保证生产决策的正确性。而对于井下作业人员的救援方面,包括了逃生监测、辅助搜救,每个工作人员身上都携带了便携式数据终端,通过这个数据终端,井上的监测中心工作人员可以准确地获取工作人员的定位信息并及时救援。
3 我国煤矿井下电力监控系统的新技术
根据以上分析,我国煤矿井下电力监控系统虽能基本满足煤矿井下作业的基本要求,但和国外同类产品相比其安全系数还有待提高,多数产品都存在以下问题:易发生故障越级跳闸、故障定位速度比较慢、漏电保护没有选择性、缺乏供电信息整合。针对以上问题,我国产生了一批煤矿井下电力监控系统的新技术。
(1)如采用XR-200系列煤炭专用型保护构成的区域保护系统,它能完全消除越级跳闸,在断路器失灵时,上级能保护快速跳闸。
(2)防电压波动而造成大面积停电,这类技术是采用流闭锁方法而避免电压波动造成保护误动,甚至在失电后,失压保护还能正常工作。
(3)对电网故障快速定位,这类技术是在调度SCADA系统的基础上,实现供电系统的故障诊断,给系统的调度人员一个非常明确得提示。
(4)采用专利技术的XRA-600高压选择性漏电保护系统,它通过一个基于模型识别原理的算法,以实现耐过渡电阻能力强、不受消弧线圈和间歇电弧的影响。此系统速度快、原理十分可靠、灵敏度高且准确率达到了100%。
以上这些技术,实现了对井下工作情况的实时监控、地面及井下变电所无人值班,提高了安全运行效率,在减少安全监控工作人员数量的同时还提高了故障定位和处理的速度。
4 结语
虽我国的煤矿井下电力监控系统的发展日新月异,但相比发达国家的煤矿井下电力监控系统的技术仍有不小差距,且煤矿井下的电力监控系统关系着每一个井下工作人的生命安全,责任重大,因此对我国煤矿井下电力安全监控系统的进一步研究刻不容缓。
参考文献
关键词:煤炭工业;大数据;物联网;云计算;煤炭大数据平台
0引言
随着传感器、计算机、通信、物联网、数据存储等技术的发展,以及企业信息管理系统的不断普及,制造工业等行业产生并存储了大容量数据,且随时间呈指数级增长[1],工业界已经进入了“大数据”时代[2-3],煤炭工业就是其中的一个典型代表。煤炭是中国的主体能源,其产业的健康发展对经济社会发展至关重要,甚至关系着国家能源安全。因此,迫切需要依托物联网、云计算和大数据技术,采集、存储和挖掘海量数据,从数据中探索解决煤炭“采掘机运通排”中若干问题,推动煤炭行业由生产自动化、信息自动化转型升级为知识自动化。麦肯锡的报告显示,就大数据的数量而言,诸如煤炭等领域的过程工业,其数据产出量及可被接入的设备数量远远超过移动互联网等其他行业,而且增速是其他大数据领域的2倍[4]。然而,煤炭大数据的利用却远没有在当前互联网领域那样普遍和深入,其中数据的价值还有待挖掘。本文阐述了煤炭大数据的特征及研究现状,并在分析煤炭大数据新特点的基础上,对煤炭大数据平台的发展与应用进行了探讨与展望。
1煤炭大数据特征
大数据分析手段主要是围绕大数据的“4Vs”(Volume——大容量,Velocity——快速性,Variety——多样性,Veracity——真实性)特性去发展与完善的[5-6]。除“4Vs”特性外,煤炭大数据还应该加上“2Vs”,即Visibility——可见性(通过大数据分析使以往隐匿的重要因素和信息可见)和Value——价值(通过大数据分析得到的信息应该被转换成价值)。这“2Vs”代表了煤炭工业界对于大数据所追求的目的和意义。(1)大容量(Volume)体现在数据采样率高(毫秒级)与采样时间段长(24h不间断运行)所带来的大容量历史数据。以单台矿井通风机为例,其数据采样频率为50Hz,每秒产生225kB数据,按每年7000h工作时间计算,仅单台通风机每年生成6TB数据。(2)快速性(Velocity)体现在高频的数据采集。由于井下作业环境恶劣、24h不间断生产,生产环境安全监测监控系统、各生产环节的自动化系统等的实时数据与信息需要安全、准确、实时地传至数据处理中心,所以每秒钟会记录几千兆甚至上万兆字节的数据。(3)多样性(Variety)体现在异构性、不同时间尺度和不均匀采样。煤炭工业数据异构性是指非结构化类型煤炭数据,其数据存储形式除“采掘机运通排”控制系统采集的结构化的生产过程数据外,还包括以生产环境在线监测为主的视频图像、语音,以及规章制度、应急案例文本等非结构化数据。此外,煤炭工业分层次运行,采集的时间序列数据既有高维且快速率动态采样的压力、流量等过程数据,又有低速不均匀采样的灰分、硫分等指标数据。(4)真实性(Veracity)体现在真实数据与离群点数据的混杂。由于煤炭掘进、开采和洗选过程生产环境恶劣,测量仪表或变送器受到干扰严重,且故障频发,使得测量数据中混杂不真实数据,具有离群点、缺失点等异常样本。如重介质选煤过程中由于在线灰分仪运行不稳定经常导致灰分实际测量值出现大偏差,导致历史数据中出现离群点。(5)可见性(Visibility)体现在对隐匿性问题的建模和预测。设备性能下降、健康衰退、零部件磨损等问题难以通过测量被量化,而大部分可见的问题都是这些不可见的因素积累到一定程度所造成的,因此需要通过大数据分析使以往隐匿的重要因素和信息可见,从而避免可见问题的发生。(6)价值(Value)体现在数据密度高、价值小。煤炭生产中,系统经常在某一特定且正常工况下运行,而故障等异常工况只是偶然发生,因此大量数据均是存在冗余的正常运行数据,而反映异常的数据非常少。
2煤炭大数据研究现状
从20世纪90年代至今,煤矿自动化经历了从单机自动化、综合自动化到煤矿物联网的发展[7],且随着煤炭企业信息化与自动化的不断提高及两化融合的快速发展,安全监控、人员定位、可视通信、数字化矿山、三维建模、企业资源计划等系统的不断应用,产生了海量、不同层次、不同类别的数据资源,为大数据在煤炭工业中的应用奠定了基础[8]。由于缺少针对煤炭大数据特征的分析工具及高效的计算平台来提取隐匿的知识,煤炭大数据还未充分利用,目前主要是将数据采集、压缩存档、恢复与少量预测分析。其中预测分析主要集中研究在煤炭安全生产领域,但尚处于理论研究和起步阶段,没有成功的模式和案例。郑磊[9]分析了当前中国煤矿安全管理存在的问题,并提出大数据将对煤矿安全管理带来变革。丁振等[10]讨论了大数据在变革管理思维、增强系统安全观念,提高设备运转可靠度、监测设备健康运行,提供事故分析新视角、实现安全管理关口前移等方面的应用前景。大数据、物联网与云计算是提升煤矿安全生产水平的3个重要技术手段。胡英[11]分析了安全生产大数据的特点与煤矿安全生产大数据当前面临的主要问题,提出建设基于物联网、云计算技术的煤矿安全综合数据库,建设基于专家系统的煤矿安全专家知识库,建设三维虚拟矿井可视化平台,研发煤矿安全动态分析系统的需求。孙继平[12]分析了煤炭大数据和物联网对煤矿事故分析的重要作用,讨论了大数据在煤与瓦斯突出、冲击地压、水害、火灾等事故预警,煤矿重大关键设备故障诊断,煤炭需求和价格预测等方面的应用。刘玉海[13]分析了现有的Hadoop云计算平台及云计算技术用于实现煤炭井下人员定位系统、矿井瓦斯安全预警系统、煤矿安全生产应急系统的可行性。缪建华等[14]提出了基于大数据和云计算技术的智慧矿山计划,并对淮南煤矿安全高效生产运用前景进行了展望。马小平等[15]阐述了物联网、大数据及云计算技术的研究现状,并指出3种技术之间的关系,即物联网产生大数据,大数据助力物联网;大数据需要云计算,云计算增值大数据。当前,大数据已经成为国家的战略资源和推动产业发展的重要引擎,煤炭工业的安全化、绿色化、智能化发展对煤炭大数据平台的需求迫在眉睫。张茜[16]利用SWOT分析方法,从优势、劣势、机会和威胁4个方面对煤炭企业建立大数据平台进行了分析。刘香兰[17]搭建了煤矿安全生产大数据分析模型,研究并设计了煤矿安全生产大数据分析与管理平台的功能架构与技术架构。申琢等[18]以数据集成、数据挖掘和可视化展现为主线,设计并开发了由设备层、网络层、数据层、挖掘层和展示层组成的基于数据挖据的煤炭大数据可视化管理平台。2016年7月19日,煤炭大数据平台V2.0[19]在“2016夏季全国煤炭交易大会”上正式启动,该平台涵盖煤炭GIS、图解煤炭、煤炭物流、信用查询、预测预警、数据分析、能源经济七大功能模块,但仍存在数据体系不完善、采集渠道不畅通、数据时效性不强等问题。
3煤炭大数据新特点及研究挑战
随着信息化发展和可编程逻辑控制器与集散控制系统的广泛采用,以及安全生产过程管理、设备操作优化需求的不断增加,煤炭生产向大规模、集成化发展,多单元、多产品生产、动态运行。煤炭大数据体现出与广泛过程工业大数据[20]类似的多层面不均匀采样性、多时间尺度特性、不真实数据混杂性的新特征,对已有研究方法带来挑战。(1)多层面不均匀采样性。煤炭生产过程既有高维动态的过程数据,又有不均匀采样的指标数据,比如灰分指标往往难以在线测量,通常通过人工化验获得,而人工化验时间在一定范围内具有随机性,因此导致数据具有大延迟和不均匀采样的特点。现有数据驱动方法多集中在对均匀采样数据的分析与处理,无法对不均匀采样的数据进行分析与处理。(2)多时间尺度特性。多时间尺度体现在不同系统根据需求进行分层采样,进而进行优化决策与控制。其中,设备层是整个生产系统的最低层,为实时监测设备运行状态,其通常以毫秒为单位采集设备数据(如重介质选煤过程的入料泵变频电流等);上一层为过程控制层,采集秒级的过程控制数据(如重介密度、合介筒液位等),并实施控制,以保证过程的关键变量按照给定的设定值变化,并驱动设备状态按指定逻辑顺序变化,是稳定生产的关键;再上一层为运行优化层,采集从产品质量分析仪或人工化验或统计得到的多种类且不均匀采样的产品质量、产量、能耗的运行指标数据(如灰分、硫分,视频监控带式输送机运煤表面图像数据等),由优化策略进行分析计算,产生新的过程设定值;最上层为生产经营管理层,采集来自市场营销和售后服务与用户的反馈数据(如市场对煤质的定量与定性评价数据),进行市场分析,从而指导和协调生产。多时间尺度上的数据具有强自相关与互相关关系,以及时间序列相关关系[21],但由于不同时间尺度的采样,使得所获取的数据具有不均匀稀疏性,对现有分析方法带来挑战。(3)不真实数据混杂性。高维动态历史数据中夹杂与过程特性无关的干扰数据,这是因为受恶劣环境影响,煤炭实际生产过程数据易受采集、传输、存储过程中的异常影响,从而混杂离群点、甚至缺失点。这在不同时间尺度采样中均存在,如过程层的传感器设备故障,以及指标层的化验与人为误读数误差等。现有数据分析方法需要无污染的数据,但不真实数据的存在不可避免。因此,如何从混杂数据中提取出反映过程特性本质的模型,建立鲁棒数据分析方法,将是研究的重点和难点。
4煤炭大数据展望
4.1煤炭大数据平台展望
近几年,煤炭大数据技术发展较快,具备了一定基础,但当前中国煤炭数据信息采集渠道仍不畅通,数据传达相对滞后,时效性不强,缺少有效的分析工具及高效的分析方法实现煤炭大数据的价值。因此,煤炭大数据平台必须重点实现大数据采集与管理、大数据分析、大数据共享的功能。(1)大数据采集与管理。大数据的基础在于数据,因此需充分利用各类传感器、无线网络等加强对生产过程、监测监控、设备运行、经营管理等各类数据的采集与管理。此外,标准统一是大数据的基础。没有统一的行业信息标准,就无法整合来自不同领域、不同企业、不同类型的数据和信息。按照煤炭大数据建设的核心理念,建立全国煤炭数据实时在线采集系统,对各省市现有煤炭监测系统进行整合,形成基础数据库,并使各系统能够以统一的接口进行数据传输,实现基层煤矿数据的实时更新。同时,依托物联网、大数据技术,将煤炭行业数据全部纳入采集系统,实现各煤炭数据种类的全国联网,构建囊括煤炭生产、消费、交易等相关信息的全国煤炭数据库。(2)大数据分析。对大容量数据中知识的挖掘是大数据技术的关键所在,然而,解决问题的知识通常具有隐匿性,其不是直接呈现在数据里,而是呈现在用于揭示数据的模型中。因此,煤炭大数据的核心在于采用降维技术、分类与聚类技术、时序数据模式挖掘技术、数据源融合处理技术及关联关系分析技术等数据分析方法,快速获取、分析、处理海量的工业生产过程监控数据,建立不同层次(过程监测、故障诊断、优化决策、控制等)的模型,从而推动煤炭安全管理思维变革,增强系统安全观念,推动安全监察监管信息的共享,加快打通信息源壁垒,推动数据的深度发掘,为设备运行优化提供理论支撑。对于容量呈指数级增加的大数据,传统数据分析方法无法处理或处理过慢,因此煤炭大数据分析需借鉴已有高速的大数据建模与优化算法,如面向大数据特征的深度学习算法[22-23]等。(3)大数据共享。依靠某个企业单一数据样本很难实现大数据价值,需建立全国煤炭行业各类数据汇总的总平台,与本行业各类信息平台及电力等其他行业相关平台进行数据接入与共享,充分发挥行业协会、煤炭企业、科研院所、信息技术厂商等各方力量。
4.2煤炭大数据应用展望
煤炭工业应根据自身大数据特点,结合工业大数据在建模、控制与优化技术方面研究成果,利用互联网产业已建立的大数据管理平台,推进煤炭行业各级部门间数据的共享,面向煤炭安全生产、过程优化与决策、控制、故障诊断进行应用实践。(1)基于大数据的煤矿智能无人开采。通过积累各类地质构造、煤岩煤质、大型采掘设备等的大数据样本,构建各类开采条件下的智能开采模型。(2)基于大数据的煤矿灾害预警与防治。通过积累煤矿大量监测数据样本,可探索基于大数据的煤矿事故预警方法,将大数据用于煤与瓦斯突出、冲击地压、水害、火灾等煤矿事故预警。(3)基于大数据的煤矿设备故障诊断。通过监测煤矿设备振动、声音、温度、功率等设备运行状态数据,研究关键设备状态异常与设备故障的关系,实现基于大数据的煤矿设备故障诊断。(4)基于大数据的行业运行监测与预测。通过积累煤炭市场交易数据、供需企业经营数据、港口铁路运输数据、国际大宗商品市场数据、宏观经济及下游行业运行数据等,能够进行煤炭需求与价格预测。(5)基于大数据的煤矿生产全流程一体化。通过不同时间尺度非均匀采样,可充分挖掘设备层、过程控制层、运行优化层、生产经营管理层不同层级内与层级间的隐匿性知识,设计集全流程生产指标、运行指标、过程设定值与控制规律的优化控制方法,实现生产全流程一体化,从而降低煤炭生产的能耗与物耗,提高产品质量。
5结语
煤炭大数据还处于理论探索阶段,已建立的煤炭大数据平台尚未能挖掘大数据隐含的价值。同时,煤炭大数据的多层面不均匀采样性、多时间尺度特性、不真实数据混杂性的新特点对大数据分析所带来的挑战性问题,是煤炭大数据技术进一步研究的重点和难点。在煤炭行业开展大数据应用,利用煤炭大数据平台,探寻煤炭产业发展规律,探索煤炭行业科学管理方法,成为煤炭乃至整个能源行业发展的必然要求和必经之路。
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[6]苏鑫,吴迎亚,裴华健,等.大数据技术在过程工业中的应用研究进展[J].化工进展,2016,35(6):1652-1659.
关键词 煤矿;机电一体化;智能化
中图分类号:TD67 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)15-0125-01
我国煤炭资源丰富,煤矿产业比较发达,随着煤矿数量的增多和规模的扩大,煤矿安全事故也频繁发生,为企业的生产和工人带来巨大的损失,甚至危及矿工的生命安全。面对如此严峻的煤矿安全生产形势,加强对煤矿企业的机电一体化建设也是减少安全事故发生的有效手段之一,所以要提高煤矿企业的机电一体化水平,切实保障工人的生命财产安全。
1 机电一体化发展现状
机电一体化技术是将多种现代化的技术进行综合的应用技术,其中包括机械技术、电工电子技术、信息技术、微电子技术、传感技术等,将这些技术进行有机的整合,并在实际的生产活动中进行应用。机电一体化产品是在机械产品基础之上,利用机电一体化技术开发出的新型电子产品,矿业发展过程中需要应用机电一体化产品来提高生产效率。煤矿中的机电一体化产品与计算机系统进行了有效的结合,为企业生产提供了更加强大的功能。我国煤矿中的机电一体化产品是在借鉴国外先进经验的基础上进行自主研制的,是非常实用的安全管理监督系统,型号种类十分丰富。
2 煤矿中机电一体化的应用
机电一体化技术在煤矿企业中被广泛推广和应用,在煤矿的安全生产过程中发挥了重要作用,机电一体化技术的应用,促进了煤矿企业的快速发展。
1)机电一体化在带式输送机中的应用。在煤矿的矿井之中需要一种带式的输送机对煤炭等材料进行传送,带式输送机在煤炭生产中十分重要。带式输送机也可以叫做胶带输送机,通过摩擦驱动的方式实现对材料的连续性运输。煤矿中的带式输送机之中应用机电一体化技术,在很大程度上提升了带式输送机的技术水平,提高了运输数量和功率,为带式输送机的关键技术开发提供了很大的帮助。我国带式输送机的研发与国外先进水平相比还具有很大的差距,特别是在长距离输送以及单位输送量上存在很大局限,今后的研究可以在这方面继续努力。
2)机电一体化技术在提升机中的应用。在煤矿生产之中必不可少的就是矿井提升机,矿井提升机的主要工作地点不止在井下,地面工作也承担一部分。在矿井提升机之中应用机电一体化技术,可以将提升机的一体化功能得到充分的发挥,实现提升机的全数字化运行。机电一体化技术的应用,可以对提升机的机械结构进行一定程度的简化,将驱动和滚筒等结构进行适当的结合,发挥机电一体化的效果。提升机的数字化管理可以使通讯速度更快,并且能够实现机械诊断功能的全自动化,使提升机的操作和控制更加的简单,在很大程度上提高了提升机的工作效率。
3)机电一体化技术在监控系统中的应用。煤矿生产中的安全隐患对矿工的生命财产安全造成了严重的威胁,必须对煤矿企业的安全生产过程进行全方位的监控。机电一体化技术在监控系统中的应用能够实现对故障的自动化诊断,对生产过程进行全方位的实时监控,并对安全事故进行自动报警等功能。煤矿安全生产的实时在线监控是对生产设备、机械装置、电动机等机械的运行状态进行实时的监督和控制。如果生产过程中的设备出现故障,就可以通过机电一体化技术对其进行自动报警,并且找到故障的准确位置,为维修人员进行设备维修节省了
时间。
3 煤矿中机电一体化应用发展趋势展望
机电一体化技术对煤矿的生产方式和其机械设备的发展方向有着重大的影响。煤矿地下开采的作业条件十分恶劣,作业空间狭窄、高浓度粉尘与潮湿的环境并存,导致煤矿工人劳动强度大、矽肺、风湿等职业病很难从根本上消除。特别是水、火、瓦斯及粉尘的喷涌与爆炸以及顶板垮落等自然灾害会对款共的生命和安全造成严重威胁。由于历史和现实的原因,具有较高文化素质的职工不愿意下井作业,井下职工的文化素质和知识结构偏低,严重影响采矿工业的现代化进程。煤矿井下作业的劳动力来源日益减少。因此,实现井下作业的机械化和自动化甚至无人化是世界各国采矿工作者奋斗的目标,机电一体化技术导引的工业机器人技术及相关技术是实现这一目标的关键。
井下机器人、智能化作业设备是煤矿一体化技术提供的完整的独立设备,是对采煤行业的一种巨大的贡献。机电一体化技术也为煤矿开采提供了广泛的空间。场子传动控制时代的到来,煤矿井下的各种电力设备将由于这一进步而使设备的重量减轻,煤矿电气设备体积重量的机电设备中,将由于交流电机调速传动技术的进步而使得煤矿机电设备的系统响应和控制精度大大提高。交流调速技术也会使得煤矿机电设备的可靠性、成本、使用的灵活性方面大大受益,并能起到节能的作用。煤矿中的机电一体化应用已经为煤矿生产带来了巨大的收益,在今后的发展过程中,机电一体化技术的应用规模将逐渐扩大,机电一体化技术也将得到更高层次的发展。
1)智能化发展趋势。煤矿中的机电一体化技术今后将向着智能化的方向发展。智能化的机电一体化技术可以在最大限度内对生产过程中的各项管理进行类似人类思维的处理,提高机电一体化技术水平。煤矿中的机电一体化系统向智能化转变,可以使系统具有人类的思维能力和逻辑能力,减轻人工工作的压力,同时提高煤矿生产的工作效率。
2)信息网络化趋势。随着计算机以及互联网技术的不断发展,煤矿中的机电一体化技术也将向着信息网络化的趋势发展。形成具有特色的机电一体化网络技术系统,将煤矿管理纳入到信息网络的范围之内,实现对煤矿生产的网络化管理。
3)环保发展趋势。煤矿企业的发展在带来巨大的经济效益的同时,也对环境造成了严重的破坏,煤矿中的机电一体化技术应该向着绿色化的方向发展。为了减少煤矿生产对环境的破坏,可以通过机电一体化技术实现煤矿生产的绿色开采,促进煤矿行业与自然环境的可持续发展。
4 结论
煤矿企业的安全生产一直是社会各界普遍关注的一个话题,机电一体化技术在煤矿生产之中的应用,为煤矿开采提供了巨大的动力。机电一体化技术的发展使机电产品功能和质量得到了提高,带来了显著的经济效益和社会效益。机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。煤矿中机电一体化的应用,提高了煤矿生产的效率,使整个开采过程更加数字化、信息化,在很大程度上提高了煤矿企业的经济效益,促进了煤矿企业的可持续发展。
参考文献
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[4]王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6).
关键词:煤矿安全 事故 心理危机 干预
中图分类号:B841 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)007-087-02
现代社会以前所未有的惊人速度在发展进步,无论是工业的不断革新还是农业现代化的飞速发展,都离不开能源的支撑。现代科技的进步促使新能源的不断被发现和利用,能够作为能源的材料有许多,然而,从总量上来看,煤炭依然是主要的能源之一。众所周知,煤炭的生产是一个高危行业,充满着风险和不确定性,这从各类煤矿事故的频繁发生就可以看出一二。煤矿开采的高风险威胁着煤矿企业的财产和煤炭行业从业人员的生命和健康。近年来,我国各级部门采取可一系列积极有效的措施,使得煤矿安全工作不断得到加强,与此同时,安全生产状况总体上得到改善。但是,即便如此,煤矿安全重大事故依然不断发生。在进行事故救援和调查的同时,积极关注和救助亲历事故的人员的心理创伤并及时治疗,对于迅速恢复正常的生产秩序,也是非常重要的。
在国内,当煤矿事故发生之后,人们所关注的重点往往放在生命的救援和财产的保护,在这些方面上投入了大量的人力物力。对于煤矿事故受害者及其家属的心理创伤抚慰和干预不够,往往会对他们造成二次伤害,也不利于煤矿事故受害者和其家属尽快从事故造成的阴影中走出来。基于此,本文认为,在煤矿事故发生后,对煤矿事故受害者及其家属进行及时的心理危机干预,对于煤矿事故的受害者及其家属的心理创伤的恢复和治疗,体现人性关怀,具有重要的意义。本文从心理危机干预的内涵和意义出发,进而按照一定的标准对煤矿事故心理创伤进行分类,并对其特点进行分析,在此基础上尝试性地提出煤矿事故后心理危机干预的可行性路径。
1 事故后心理危机及干预的内涵及意义
从本质上来看,心理危机是一种状态,主要指由于突然遭受意料不到的灾难、重大生活事件或其他能够带来巨大精神压力的事件,使当事人所处的环境和状况发生了较大的改变,尤其是出现了在当时所拥有的条件难以克服的困难和障碍,这种危机使当事人陷入不安的惊恐状态。
心理危机干预是一种心理的抚慰和帮助,是指针对遭受困难,心理受到创伤,处于危机状态的个人和群体,给予及时和适当的心理援助,他们心理创伤得以抚慰,尽快摆脱危机困难。矿难后心理干预是指对矿难发生后处于心理危机状态的矿工幸存者、矿工亲属、子女、矿山救护人员及时给予适当的心理疏导,使之尽快摆脱困扰。
在心理学领域中看来,危机干预是一种对危机的处理,是指对处在心理危机状态下的受害者及受其影响的相关者采取有效的策略,尽快走出危机的影响,重新融入并适应生活。危机干预的解决有三重意义,个体可从中得到对现状的把握,对经历的危机事件重新认识,以及学到对未来可能遇到的危机有更好的应付策略与手段。
2 煤矿事故心理创伤分级以及这些受害者的心理特点
煤矿事故发生后,受到直接伤害的人一般是可以确定的,然而除了直接受到伤害的人以外,还有其他因事故受到影响的人,不能仅仅关注因为煤矿事故而直接受到伤害的人。科学合理的做法是对因煤矿事故直接受到伤害和间接受到伤害的所有人,按照一定的标准进行分类,针对不同类别的人,采取不同的心理干预措施,使心理危机干预更具有有效性和针对性。
应受关注和干预的一级人群:该类别是指煤矿事故中的重伤、残疾人员。这部分人的最大特点是受到不可恢复性的伤害,伤害的产生对他们造成了极大的影响,他们很容易产生心理问题,从事故中的阴影中走出来的难度也较大。其心理创伤的最大特点是对未来生活失去信心,难以看到希望,脾气也变得暴躁,依靠酒精或药物来麻醉自己。
应受关注和干预的二级人群:指煤矿事故中受伤较轻的人员。在煤矿事故发生一段时间后,这类人群可能会经历事故过程的强迫性回忆,过度的警觉和对安全的过分关注以及产生心理上不安等问题。主要的特点表现在外在的、身体上受到的伤害可能已经恢复,但心理创伤能否恢复与其自身的心理承受能力有很大的关系。如不进行及时有限的心理干预,其中部分自身不能够有效调解的人员可能发生影响较为负面的心理障碍,从而造成新的心理伤害。
应受关注和干预的三级人群:指与前两级应受到关注和干预的人群有密切的生活和工作联系的同是和家属。由于煤矿事故中受伤害者的巨大痛苦具有一定的传染性,与受伤害者有密切联系的这些人心理上也会受到影响,也会对他们造成一定的心理创伤,其心理创伤的特点是可能会产生严重的悲哀和内疚反应,对于这类人群需要缓解继发的应激反应。
应受关注和干预的四级人群:指在临近煤矿事故灾难场景时心理失控的人、从事救援或搜寻的非现场工作人员,帮助进行生产恢复或康复的工作人员。这些人的心理创伤特点是在心理承受能力弱的情况下,某些人可能表现出强迫性回忆等心理病态的征象。如没有得到及时有效的心理干预,对于他们也可能会造成较大损害。
3 煤矿事故后心理危机干预路径选择
危机出现之后,就需要采取相应的方式进行处理,其干预的方法和路径就成为了关键,在这种情况之下,所采取的措施和方法妥当合适与否在很大程度上决定着对于事故中的人员而言在处理,进行有效的危机干预还是导致二次伤害。
在实际之中,经常会发现这样一些现象,事故出现之后,已经有一些热心的人在帮助处理,这些人也得到事故中受伤害的当事人及家属的接受,在此情况下,再有贸然介入的时候,当事人会很反感,甚至会产生抵触的情绪。
所以,在探讨煤矿事故后心理危机干预路径之前,必须强调的是,在接触每一个事故中的受害者和其家属之前,都要对他们的情况有一个详细的了解和把握,然后再有针对性的采取相应的措施,进行有效合理的心理干预,达到预期的目的,详而言之,煤矿事故后心理危机干预的路径有以下几端。
3.1 共情的产生
事故发生之后,对于当事人而言,是一个巨大的心理冲击,此时危机干预人员要学会共情,设身处地的为当事人着想。此时,与事故当事人是伙伴和盟友的关系,对于当事人的宣泄和非理性情绪给予理解,并进行适当的引导,进入当事人内心的精神世界,与他们一起共同渡过难关。(1)察颜观色,及时发现和准确把握当事人的心理感受,心理状态,并做出初步的判断;(2)对于当事人的这种情绪和心理感受给予充分的理解,在理解的基础上进行全面分析和把握,找出来龙去脉,分析其中的主要原因;(3)与当事人产生心理上的共鸣,把自己的理解和感受与当事人进行交流,建立双方基于信任的沟通渠道。
3.2 危机干预的正是开始――进行有效的心理教育
在前一阶段工作的基础上,开始向当事人阐明事故之后进行心理危机干预的积极作用,介绍当事人寻求帮助和倾诉的作用以及可以寻求哪些帮助。鼓励当事人在危机产生之后要有意识的积极寻求物质上和精神上的帮助。鼓励当事人将影响心理感受的因素进行并告知心理干预的工作人员,向他们进行倾诉,以便有效减轻自己的心理压力。
3.3 煤矿安全生产事故中心理危机干预的关键之点
信任至关重要,只有产生信任感,才会将自己的真实感受进行交流。在事故发生之后,接触到当事人时,应当先用日常生活的招呼语言与当事人进行沟通,建立初步的信任关系,以此建立双方沟通的可能性。所以,在这一过程中,信任是第一步的,也是关键之点。如果当事人对心理危机干预人员没有信任感,接下来的工作很难进行下去。
参考文献:
[1] 刘春华.灾害事故救援中的心理干预简析[J].湖南公安高等专科学校学报,2005(3).
【关键词】 煤矿 采空区 瓦斯抽放 技术
高瓦斯近距离煤层群保护层采煤工作面回采结束封闭后,从邻近煤层、煤柱、围岩和工作面遗煤等处的瓦斯涌出并未因此而终止,仍然有很多的的瓦斯继续涌入封闭后的采空区,并且将延续一段时间。一般可1-2a或者更长的时间,这就造成了采空区积存了大量的高浓度瓦斯,严重影响矿井的安全生产。采空区的密封很难做到完全严密。随着矿井气象条件的变化,通风系统的调整等相关因素的影响,导致采空区内的瓦斯从密闭墙体周边围岩或隔离煤柱的裂隙往外漏出,造成密闭墙前或巷道内瓦斯超限、积聚,给矿井安全生产带来威胁,从而增加矿井通风负担和不安全因素。因此对采空区内瓦斯进行可控、安全地抽采,既能降低采空区内瓦斯给矿井安全生产带来的威胁,又能合理利用采空区内瓦斯能源,同时又减轻通风负担。通过不同采空区抽采方式的效果比较、分析和研究,选择适合可控、安全的采空区抽采方式。
1 瓦斯抽放的目的和意义
随着机采、综采和放顶煤技术的应用,开采强度随之增大,使得工作面绝对瓦斯涌出量大幅度增加。为了解决高产、高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的问题,必须结合矿井的地质开采条件,实施综合抽放瓦斯。
1.1 瓦斯抽放的目的
(1)预防瓦斯超限,确保矿井的安全生产。(2)对于无保护层可采的矿井,预抽瓦斯可以作为区域性或局部防突措施来使用。(3)开采保护层并具有抽放瓦斯系统的矿井,应抽放被保护层的卸压瓦斯。(4)开发利用瓦斯资源,变害为利。
1.2 瓦斯抽放的意义
(1)瓦斯抽放是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施之一。(2)瓦斯抽放能够解决矿井仅仅靠通风难以解决的问题,降低矿井通风成本。(3)瓦斯抽放能够利用宝贵的瓦斯资源,变废为宝。
2 闭采空区瓦斯抽放技术
2.1 新采空区瓦斯抽放技术
该采空区在采完不长时间,虽然已经密闭,但是未能够终止来自煤柱、煤、围岩的瓦斯,还存在大量的瓦斯一直往采空区涌向,并且持续比较长的时间,一般能够保持1年―2年以上。聚集在采空区的瓦斯灰往外泄露,离着开采区比较近,这极大地威胁着矿井的安全。为此,对这种新采空区实施瓦斯抽放具有重大的意义。在进行抽放的时候,需要根据一系列矿井的应用现状实施相应的技术,不但借助一系列的钻孔,也应在紧靠回风侧的防火墙进行插管,从而实施瓦斯抽放。
2.2 老采空区瓦斯抽放技术
一般会储存大量的瓦斯,而抽放这一部分瓦斯非常关键,这就要求加固跟老采空区相通的防火墙,然后插管。把抽放管路和插管连接起来,再进行抽放。
2.3 报废矿井瓦斯抽放技术
密闭报废矿井井口,借助其中的一个井筒安装管子插入密闭加以抽放,在各个水平上的抽放管路需要设计开口,以方便在深部充满二氧化碳或水的过程中依旧实施抽放。
3 半封闭采空区瓦斯抽放技术
3.1 直接往采空区打钻抽放技术
该技术应用较多的是在开采急倾斜厚煤层的过程中,它是借助下部煤层巷道,要么是通过回风水平或运输水平的底板岩巷往采空区打钻,抽放钻孔到达采空区区域,进而跟采空区之上和回风侧相靠近。该技术也适宜在缓倾斜与倾斜煤层使用。当前,一部分矿井通过穿层钻孔预抽瓦斯,倘若开采工作面的时候涌出很多的瓦斯,那么能够借助一些钻孔充当采空区瓦斯抽放用。
3.2 在顶岩打水平钻孔抽放技术
开采煤层顶板上面是涌入采空区瓦斯的来源,并且顶板是易碎岩石,在较难打钻抽放的时候,需要由回风巷往煤层之上挖掘一个斜巷,一直到达稳定岩层,在斜巷末端充当钻场。需要根据实际情况确定孔深,一般是100m,直接顶厚度决定了煤层顶板至钻孔中心的距离,一般是5m~10m,在推进采煤工作面的影响下,钻孔的底部位置一直处在冒落拱之上,可是孔口处于负压的情形,如此的抽放技术能够实现理想的效果。
3.3 往冒落拱之上打钻抽放技术
该技术需要使钻孔孔底处于冒落拱之上。该技术可以抽放1/2以上的瓦斯浓度,大都有着比较高的瓦斯抽放浓度,能够实现 2m3-4m3/min钻孔单孔流量。对保护层进行开采的过程中,往往打钻孔对周围层卸压瓦斯进行抽放,并且在冒落拱之上进行打钻,以及对未开采的煤分层与冒落带中上邻近层的瓦斯进行捕集。
3.4 插管抽放技术
该技术在冒落顶板前把带孔眼的管子插入采空区实施抽放,在一般情况下,选择75mm―100mm直径的管子,位于采空区的一头长是1m―3m。管壁有小孔且借助沙网包好,防止抽放时发生堵塞的情况。此管子应尽量跟煤层顶部靠近,位于较高浓度瓦斯的位置。该技术抽出的瓦斯浓度比较低,通常是15%,简单方便,费用较少。
3.5 顶板尾巷抽放技术
在开采工作面之前,在专门用作排瓦斯的巷道掘进一个斜巷道,一直到开采层顶断相应的高度,最适宜在裂隙带,然后做一个平巷道到达工作面相应的距离,在推进斜巷口密闭插管工作面超出斜巷区域相应距离之后进行抽放。
3.6 工作面尾巷抽放技术
该技术类似于顶板尾巷抽放技术,在推进采煤工作面超出专门排瓦斯巷跟回风巷之间的联络风巷之后,砌筑密闭联络风巷口。该技术能够使得隅角瓦斯超限的情况得以解决。
4 综合瓦斯抽放方法
随着煤矿机械化水平的提高,以及综采放顶煤开采方法的应用,由于开采强度的大幅度提高,开采后(包括围岩)、邻近层,采空区等的瓦斯涌出量也急剧增加,有的工作面瓦斯涌出总量超过 100m3/min,这样大的瓦斯涌出量使原有的抽放方式,方法已经不能消除工作面的瓦斯威胁。为了实现高产高效矿井(工作面)的高安全生产,要求抽瓦斯技术有一个新的突破,而解决高产高效矿井的高瓦斯涌出问题的方法只能是实行综合抽放瓦斯。
5 结语
总之,全封闭采空区与半封闭采空区所涌出的瓦斯成因存在差异性,这导致不相同的瓦斯分布规律,务必结合一系列采空区的现状,选用适宜的瓦斯抽放技术。
参考文献:
[1]孟祥春.采空区瓦斯涌出特点与抽放方法[J].科技论坛,2008,(25):52-53.
【关键词】煤矿机电产品;检测;自动化
一、前言
近年来,煤炭开采逐步机械化,涌现出了很多大型复杂的机械化设备,提高了劳动生产率,增加了煤炭产量,减少了重大恶性事故的发生。随着现代工业的不断发展,煤矿生产设备结构越来越复杂,功能越来越多。由于各种不可避免的因素的影响,导致设备出现各种异常,以致降低或失去其预定的功能,造成严重的甚至灾难性的事故,国内外接连发生的由设备故障引起的各种爆炸、倒塌、断裂、毁坏等恶性事故,造成了极大的人员伤亡和经济损失。生产过程中接连发生的设备事故,使机器设备遭受损坏或生产过程不能正常运行,造成极大的经济损失。所以确保设备的安全运行,防止突发性事故发生,减少事故损失,是十分迫切的问题。故障检测诊断技术是一项集合了信息技术、传导技术和电脑技术等多个领域为一体的先进技术手段,近年来在煤矿行业中得到了广泛应用与普及。机械设备故障诊断技术是了解和掌握设备的运行状态、识别设备的异常表现、早期发现设备潜在故障并预报故障发展趋势的技术,它涉及机械、信息、计算机人工智能等许多学科知识,已经成为一门独立的跨学科的综合技术,是以可靠性理论、信息论、振动理论、控制论和系统论为理论基础,以现代测试仪器和计算机为技术手段,结合各种诊断对象的特殊规律而形成的一门新兴学科。由于煤矿井下工作环境恶劣,对各种设备的机械性能、使用可靠性以及安全性能的要求很高,因此对煤矿机电产品进行合理地检测与故障诊断就显得尤为重要和迫切。
二、故障检测技术在煤矿机电产品中的应用
1、采煤机故障诊断技术
采煤机是煤矿生产的关键设备,它增加了煤炭产量,减少了事故发生率。由于煤矿环境恶劣,加上采煤机自身结构复杂,在工作时不但容易受到来自煤、岩石等冲击,而且还受到煤尘和水雾的污染,出现故障比较频繁。采煤机一旦出现故障,将会造成整个煤矿生产系统瘫痪,因此对采煤机进行正确的故障诊断是具有非常重要的意义的。随着当前煤矿工业的发展,采煤机功能越来越多,且自身的结构和组成愈发复杂,导致故障发生的原因也随之复杂化。同国外先进的采煤机比较,国产的采煤机在故障检测诊断技术方面还相对落后,主要表现在检测参数的缺少和检测范围的不全面,并且无故障诊断功能。目前常用的采煤机故障诊断方法有:温度监测,对于采煤机而言,采用在线温度监测比较实用,比如当采煤机截割滚筒内轴承损坏发生严重摩擦时,滚筒温度将急剧上升,通过温度监测可以快速地定位故障部位,连续对这些部位进行温度监测并记录历史变化数据,不但能够监测采煤机的现况,还能够预测采煤机的故障发展趋势;专家系统,采煤机故障具有复杂性和隐蔽性,传统的诊断方法难以做出快速准确的判断,存在着误判的可能。专家系统能够综合运用领域内专家的知识,模拟专家的思维过程,从而对故障进行分析。利用专家系统对采煤机进行故障诊断,首先要对现场故障诊断数据进行历史记录和分类总结,然后建立知识库,但是专家系统在知识获取及推理技术等方面存在着缺陷;人工神经网络,由于采煤机从故障初始征兆到故障源的映射通常具有复杂的非线性映射关系,将人工神经网络应用到采煤机故障诊断中,可以从监测到的采煤机故障信号中,找到故障原因和故障部位的非线性映射关系,但是由于人工神经网络学习周期较长及收敛速度慢等缺点,会影响采煤机故障诊断的及时性。
2、矿井提升机故障诊断
矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉,是矿山最重要的关键设备,是地下矿井与外界的唯一通道,它在整个综合机械化生产中占有非常重要的位置,提升机不仅是它的重要组成部分,同时也是矿山重要的大型固定机械设备。肩负着提升煤炭、下放材料、升降人员等的重要运输责任。提升机运行的安全可靠性不仅直接影响整个矿井的生产能力,影响整个矿山的经济效益,而且还涉及到井下工作人员的生命安全。一般来说,主井提升设备只负责将井下采掘到的有用矿物从井底提升到地面;副井提升设备负责提升岩石、下放材料、升降设备和人员等工作。现代提升设备的提升容器一次有效提升量可达到 30 到 50 吨之巨,其在井筒内运行的速度可达每秒 20 到 25 米,一台提升机的驱动电机的容量最大可达 1 到 1.5 万千瓦。所以使它们安全、可靠、经济地运转对确保矿井安全,经济生产就具有非常重要的意义。目前,各种以计算机为主体的自动化诊断系统问世并相继投入使用,反应了当前设备诊断技术发展方向。把分散的诊断装置系统化,与电子计算机相结合,实现状态信号采集、特征提取、状态识别自动化,能以显示、打印绘图等各种方式自动输出诊断报告;利用人工神经网络、遗传算法及专家系统组成的智能化专家系统是诊断技术发展的必然趋势;集机电液一体化的诊断技术得到了迅速发展;信息融合技术已成功应用于众多领域,其理论和方法已成为智能信息处理及控制的一个重要研究方向,信息融合技术的发展和应用为诊断技术注入了新的活力,使基于多传感器或多方法综合的诊断技术具备了系统化的理论基础和智能化的实现手段,以传感器技术和现代化信号处理技术为基础,以信息融合技术为核心的智能诊断技术代表了当今诊断技术的发展方向。
3、煤矿通风机的故障诊断
在煤矿生产中,矿井风机是一种非常重要但又耗能较多的设备,它必须 24 小时不停运转。煤矿通风的目的,是为井下作业区域输送适量的新鲜空气,是保证煤矿安全生产很重要的一环,瓦斯及火灾的防治,都是建立在良好的通风之上的。煤矿通风机是气体压缩和输送的机械设备,煤矿通风机主要由叶轮、电机、轴承、机壳、导流片等部件组成。由于煤矿的生产条件十分恶劣,煤矿通风机经常发生各种故障,所以应对煤矿通风机故障展开故障诊断研究,这样可以有效地减少瓦斯事故和其他类事故的发生概率,促进煤矿安全稳定的生产。传统上对煤矿故障诊断常采用快速傅里叶变换的分析方法。快速傅里叶变换,是信号频域分析的有效工具。但是快速傅里叶变换无法分析通风机故障的暂态特征,而这些暂态特征信号里往往包含着故障的重要信息,同时快速傅里叶变换对故障的局部信号分析也无能为力。在煤矿通风机设备故障诊断中,利用小波变换进行动态系统故障检测与诊断具有良好的效果,小波分析可以将一个信号分解成多个不同尺度的信号,所以在信号检测中得到了广泛应用。小波分析能将采集到的通风机振动信号, 小波变换具有空间局部化性质,利用小波变换能有效分析突变信号的时频局部特征。同时神经网络具有非线性拟合能力,因此可以构建出小波神经网络,建立起故障特征分量和故障类型之间的映射,从而正确诊断出煤矿通风机故障。
三、结语
煤矿机电设备是煤矿生产的重要环节。由于煤炭行业和矿井开采条件的特殊性,机电故障现象比较复杂。目前,我国煤矿行业因为各种因素,机电设备故障检测诊断技术仍处于较为简单的阶段,煤矿设备故障检测诊断技术应用尚不广泛,但尚有许多研究成果,应综合考虑有关机电设备可靠性和经济性等因素,合理适当选择监测和诊断方法。同时,还应加强与各个行业间故障检测诊断技术的交流与合作,并进行新技术的推广与应用,使煤矿机电设备的安全性、可靠性得到进一步提高。
参考文献:
[1]王琳.机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势[J].武汉工业大学学报, 2000 (3)