張 超，李斯昊，馬尚權(quán)

(1.安全人機(jī)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京東燕郊 101601;2.華北科技學(xué)院，北京東燕郊 101601;3.中煤平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西朔州 036006)

0 引言

我國(guó)煤炭資源豐富，是世界產(chǎn)煤最多的國(guó)家之一，煤炭產(chǎn)量占全世界煤炭總產(chǎn)量的37%左右，然而我國(guó)煤礦事故死亡人數(shù)卻占全世界煤礦死亡總?cè)藬?shù)的70%左右。針對(duì)目前我國(guó)礦山事故多發(fā)、頻發(fā)的主要原因和安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，構(gòu)建一套合理的礦山應(yīng)急救援決策體系顯得尤為重要。礦井重特大災(zāi)害發(fā)生后，應(yīng)急救援工作應(yīng)充分考慮礦井各種制約因素和復(fù)雜多變的情況，安全、迅速、有效的發(fā)揮搶險(xiǎn)救災(zāi)作用，這就要求礦井在日常開(kāi)采過(guò)程中，從技術(shù)裝備、規(guī)章制度以及人員結(jié)構(gòu)等方面出發(fā)，針對(duì)礦井不同的事故隱患，制定出合理的、科學(xué)的預(yù)防措施和應(yīng)急響應(yīng)的方法來(lái)應(yīng)對(duì)礦井災(zāi)變后的復(fù)雜情況。本文從礦井事故發(fā)生的原因出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前的各種技術(shù)手段，提出了一套綜合礦井事故隱患辨識(shí)(Identification of a Comprehensive Mine Hidden Danger of Accidents)、礦井安全信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(Real－time Data Monitoring System)、礦井通防可視化(Ventilation Network Visualization in Mine)、應(yīng)急響應(yīng)(Emergency rescue)、礦井事后處理與恢復(fù)(Renew after Accidents)五方面結(jié)合的“IMVER”應(yīng)急救援決策模式，該體系具有更強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)效性，為我國(guó)礦山安全管理提供科學(xué)、合理的管理方法。

1 煤礦應(yīng)急救援體系的發(fā)展

20世紀(jì)70年代至80年代，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和遙測(cè)監(jiān)控技術(shù)與儀表的實(shí)際用，以及、人們對(duì)煤礦重大災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展規(guī)律認(rèn)識(shí)的加深，使搶救重大災(zāi)害事故從單純的經(jīng)驗(yàn)型步入定量分析的領(lǐng)域。

美國(guó)《1977年聯(lián)邦礦山安全與健康法》要求全國(guó)每個(gè)礦都要有獲取礦山救護(hù)隊(duì)的途徑。該法從礦山救護(hù)隊(duì)的資金保障、隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)和裝備、救護(hù)隊(duì)員的條件等方面做了相應(yīng)的規(guī)定。英國(guó)規(guī)定本國(guó)內(nèi)所有煤礦都必須是國(guó)家批準(zhǔn)的礦山救護(hù)總會(huì)的會(huì)員，并且每個(gè)煤礦在地面都要擁有2支裝備精良的能在30min內(nèi)到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)的救護(hù)隊(duì)(每隊(duì)6人)。有關(guān)礦山業(yè)救護(hù)的所有法律是在1995年制定的，稱(chēng)為“1995礦山撤離和救護(hù)規(guī)定”。俄羅斯的礦山救護(hù)事業(yè)起源于19世紀(jì)后半期，對(duì)礦山救護(hù)隊(duì)伍加強(qiáng)了培訓(xùn)，現(xiàn)在礦山救護(hù)隊(duì)已是一支強(qiáng)大的職業(yè)化攻城部隊(duì)，具有多項(xiàng)職能，配備有高技能、技術(shù)熟練的專(zhuān)家，可完成大量礦山救護(hù)和礦井其他有關(guān)業(yè)務(wù)，能處理復(fù)雜的事故和意外的災(zāi)難。在德國(guó)，每個(gè)礦山公司都擁有自己的礦山救援志愿隊(duì)，并在工作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有救援站，承擔(dān)著救援職責(zé)。高效的礦山救援隊(duì)伍素質(zhì)和技術(shù)水平，已經(jīng)在國(guó)際上樹(shù)立了良好形象[1－4]。

我國(guó)黨和政府高度重視應(yīng)急管理，把應(yīng)急管理工作、應(yīng)急管理水平、應(yīng)急能力作為社會(huì)管理和公共服務(wù)的重要內(nèi)容，并且也作為檢驗(yàn)執(zhí)政能力的重要標(biāo)志。礦山應(yīng)急救援工作，在社會(huì)各界的高度重視下也有了長(zhǎng)足發(fā)展，從礦山救護(hù)裝備水平和企業(yè)員工知識(shí)素質(zhì)水平都有了很大提高，煤礦安全狀況正逐步好轉(zhuǎn)。

2 礦井應(yīng)急救援決策體系的建立

2.1 礦井重大災(zāi)害事故的共同特征

我國(guó)礦山事故多發(fā)、頻發(fā)的主要原因，有煤田地質(zhì)條件復(fù)雜、安全投入不足、職工平均文化素質(zhì)相對(duì)較低和安全管理不到位等多方面的原因，但礦井災(zāi)害事故發(fā)生后呈現(xiàn)出的多樣化、復(fù)雜化的特點(diǎn)，礦山的應(yīng)急能力和礦山救護(hù)隊(duì)的救援能力不足也不容忽視。

各個(gè)不同礦井，甚至在同一礦井的不同時(shí)期，由于自然條件、生產(chǎn)環(huán)境和管理效能不盡相同，事故的發(fā)生具有偶然性。即使是發(fā)生相同的災(zāi)害事故，因主管條件不同，其發(fā)生原因和發(fā)展過(guò)程各有其獨(dú)特性，造成的后果也不盡相同。但總體而言，所有重大災(zāi)害事故都有其共同的特征。

1)突發(fā)性。重大災(zāi)害事故是突然發(fā)生的，它給人們心理上沖擊最為嚴(yán)重，最容易出現(xiàn)措手不及，使指揮者難以冷靜、理智地考慮問(wèn)題，難以制定出行之有效的救災(zāi)措施，在搶救的初期最容易出現(xiàn)失誤，造成事故的損失擴(kuò)大。

2)災(zāi)難性。重大災(zāi)害事故造成多人傷亡或使井下人員的生命受到嚴(yán)重威脅，若指揮決策失誤或救災(zāi)措施不得利，往往釀成重大惡性事故。

3)破壞性。重大災(zāi)害事故，往往使礦井生產(chǎn)系統(tǒng)遭到破壞，不但是生產(chǎn)中斷，井巷工程和生產(chǎn)設(shè)備損毀，給國(guó)家造成重大損失，同時(shí)，也給搶險(xiǎn)救災(zāi)增加了難度，特別是通風(fēng)系統(tǒng)的破壞時(shí)有毒有害氣體在大范圍內(nèi)擴(kuò)散，會(huì)造成更多人員的傷亡。這就要求指揮者在做救災(zāi)決策時(shí)，充分考慮通風(fēng)系統(tǒng)的情況，通風(fēng)系統(tǒng)破壞與否，對(duì)救災(zāi)方案起關(guān)鍵作用。

4)繼發(fā)性。事故繼發(fā)性的存在，要求指揮者在制定救災(zāi)措施時(shí)，多做些預(yù)想，要有充分的思想準(zhǔn)備，采取有效措施避免出現(xiàn)繼發(fā)性事故，同時(shí)，一旦出現(xiàn)繼發(fā)性事故，能胸有成竹地做出正確決策。

2.2 礦井“IMVER”應(yīng)急救援決策模式的內(nèi)容

由于礦井開(kāi)采的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，當(dāng)事故或?yàn)?zāi)害不可避免的時(shí)候，有效的應(yīng)急救援行動(dòng)是唯一可以抵御事故或?yàn)?zāi)害蔓延并減緩危害后果的有力措施。總體看，我國(guó)這幾年應(yīng)急救援技術(shù)受到重視，但事故防范和應(yīng)急救援技術(shù)亟待突破，需要進(jìn)一步加大對(duì)應(yīng)急救援技術(shù)裝備及基地建設(shè)的投入等，確保應(yīng)急救援工作“召之即來(lái)，來(lái)之能戰(zhàn)，戰(zhàn)之能勝”。本文從礦井災(zāi)害事故影響因素辨識(shí)、預(yù)防事故發(fā)生后應(yīng)急響應(yīng)著手，提出構(gòu)建礦井“IMVER”應(yīng)急救援動(dòng)態(tài)決策模式，主要內(nèi)容有5方面，如圖1。

圖1表示出了“IMVER”模式中五方面的循環(huán)關(guān)系及層次結(jié)構(gòu)。五個(gè)子系統(tǒng)具體內(nèi)容如圖2。

圖1 礦井“IMVER”應(yīng)急救援決策體系示意圖

圖2主要包含以下內(nèi)容。

1)礦井事故隱患辨識(shí)技術(shù)分析。首先進(jìn)行礦井重大危險(xiǎn)源辨識(shí):針對(duì)礦井瓦斯、煤塵、火災(zāi)、水害和冒頂五大災(zāi)害發(fā)生機(jī)理，結(jié)合礦井自然環(huán)境、危險(xiǎn)物質(zhì)、設(shè)備、設(shè)施、人員因素等的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，找出礦井薄弱環(huán)節(jié)。再次，針對(duì)礦井事故隱患，提出具體可行的防治措施。

2)礦井安全信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立。①利用各種傳感器精確監(jiān)測(cè)礦井的環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)狀況，例如礦井瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)、束管監(jiān)測(cè)防火系統(tǒng)、頂板壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。②礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算，結(jié)果應(yīng)準(zhǔn)確可靠;③實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可聯(lián)網(wǎng)。

圖2 礦井“IMVER”應(yīng)急救援決策模式示意圖

3)礦井通防三維可視化顯現(xiàn)。①利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，繪制礦井三維通風(fēng)系統(tǒng)圖。②實(shí)時(shí)采集礦井瓦斯、一氧化碳等氣體的變化情況，直觀的顯示在系統(tǒng)圖中，實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖形、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線的顯現(xiàn);③礦井實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的模擬演示，直觀的分析風(fēng)流、風(fēng)量和阻力的變化情況。

4)礦井應(yīng)急響應(yīng)預(yù)警系統(tǒng)的建立。首先，礦井災(zāi)害應(yīng)急救援預(yù)案的建設(shè)。針對(duì)礦井可能發(fā)生的各種災(zāi)害事故，預(yù)先制定應(yīng)急救援預(yù)案，對(duì)應(yīng)急機(jī)構(gòu)與職責(zé)、人員、技術(shù)、裝備設(shè)施、救援行動(dòng)及其指揮協(xié)調(diào)等方面做出具體安排。然后，礦山救護(hù)演練:①利用礦山救護(hù)基地，安全人機(jī)工程實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)急救援實(shí)驗(yàn)室，研究不同災(zāi)害環(huán)境下人體運(yùn)動(dòng)體能變化規(guī)律。②開(kāi)發(fā)適應(yīng)現(xiàn)代煤礦的救護(hù)訓(xùn)練項(xiàng)目。③對(duì)不同訓(xùn)練項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)合理的搭配和評(píng)價(jià)。④礦山救護(hù)訓(xùn)練實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

5)礦井災(zāi)害事故后處理與恢復(fù)。礦井災(zāi)害事故發(fā)生后，按照“四不放過(guò)”進(jìn)行事故處理，并對(duì)事故礦井進(jìn)行生產(chǎn)恢復(fù)與評(píng)估。同時(shí)結(jié)合前面談的四系統(tǒng)進(jìn)行災(zāi)害事故模擬分析。①建立災(zāi)變模擬模型，瞬時(shí)完成突發(fā)事件模擬及災(zāi)變后環(huán)境測(cè)變化，例如，礦井火災(zāi)發(fā)生后礦井煙流、溫度和有害氣體的濃度等環(huán)境因素的變化，并把相關(guān)信息以動(dòng)畫(huà)形式快速直觀顯示，滿足搶險(xiǎn)救災(zāi)實(shí)戰(zhàn)的理論指導(dǎo);②礦山救護(hù)遠(yuǎn)程調(diào)度指揮可視化。

3 礦井“IMVER”應(yīng)急救援決策模式的發(fā)展目標(biāo)

礦井“IMVER”應(yīng)急救援決策體系，力爭(zhēng)建立礦井應(yīng)急救援動(dòng)態(tài)綜合決策支持體系，達(dá)到理論上有所突破，應(yīng)用技術(shù)有所創(chuàng)新，而且符合實(shí)際工作需要。

1)針對(duì)礦井災(zāi)變事故隱患的突發(fā)性、動(dòng)態(tài)性、模糊性等特點(diǎn)，進(jìn)行礦井事故危險(xiǎn)源辨識(shí)，提出可操作的防治措施。

2)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)運(yùn)算方法，結(jié)合礦井采掘情況繪制礦井三維通風(fēng)系統(tǒng)圖，并實(shí)現(xiàn)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)算，風(fēng)量、風(fēng)壓平差等功能，直觀的分析風(fēng)流、風(fēng)量和阻力的變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的模擬演示。

3)利用礦井各種傳感器精確監(jiān)測(cè)礦井的環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)狀況，實(shí)時(shí)采集礦井瓦斯、一氧化碳等氣體的變化情況，能夠直觀的顯示在系統(tǒng)圖中，實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖形、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線的顯現(xiàn)，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成網(wǎng)絡(luò)，便于相關(guān)部門(mén)監(jiān)督管理。

4)針對(duì)礦井可能發(fā)生的各種災(zāi)害事故，預(yù)先制定應(yīng)急救援預(yù)案，對(duì)應(yīng)急機(jī)構(gòu)與職責(zé)、人員、技術(shù)、裝備設(shè)施、救援行動(dòng)及其指揮協(xié)調(diào)等方面做出具體安排，利用礦山救護(hù)基地，安全人機(jī)工程實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)急救援實(shí)驗(yàn)室，研究不同災(zāi)害環(huán)境下人體運(yùn)動(dòng)體能變化規(guī)律，開(kāi)發(fā)出適應(yīng)現(xiàn)代煤礦的救護(hù)訓(xùn)練項(xiàng)目，進(jìn)行礦山救護(hù)演練。

建立可視化應(yīng)急救援平臺(tái)，進(jìn)行災(zāi)變模擬模型，瞬時(shí)完成突發(fā)事件模擬及災(zāi)變后環(huán)境變化，并把相關(guān)信息以動(dòng)畫(huà)形式快速直觀顯示，以滿足搶險(xiǎn)救災(zāi)實(shí)戰(zhàn)的理論指導(dǎo)，同時(shí)結(jié)合事故隱患分析和防治措施，進(jìn)行災(zāi)變防治，以便形成礦井應(yīng)急響應(yīng)、自救、互救多元化的應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)體系。

4 結(jié)論

本論文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外應(yīng)急救援現(xiàn)狀分析，結(jié)合當(dāng)今煤礦信息化先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了煤礦應(yīng)急救援體系的探索，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

1)針對(duì)煤礦企業(yè)自身特點(diǎn)，分析出礦井災(zāi)害事故的具有突發(fā)性、災(zāi)難性、破壞性和繼發(fā)性等特點(diǎn)，為制定礦井應(yīng)急救援體系發(fā)展建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

2)從礦井災(zāi)害事故影響因素辨識(shí)和預(yù)防角度出發(fā)，結(jié)合事故發(fā)生后應(yīng)急救援、應(yīng)急響應(yīng)等方面，構(gòu)建礦井“IMVER”應(yīng)急救援決策體系，并進(jìn)行了逐項(xiàng)具體分析，勾畫(huà)出了“IMVER”體系結(jié)構(gòu)流程圖，為煤礦應(yīng)急救援工作的發(fā)展提供了新的途徑。

3)針對(duì)目前煤礦企業(yè)現(xiàn)狀，對(duì)礦井“IMVER”應(yīng)急救援決策體系進(jìn)行了目標(biāo)分析，對(duì)體系的發(fā)展進(jìn)行了規(guī)劃。

[1]Wasilewski S.Monitoring of natural hazards in the Polish under－ground hard coal mines.Progress in Safety Science and Technology.USA:Science Press Usa Inc，2006:1497.

[2]Fan W C，Yuan HY.The status quo of analysis and countermeasures of China emergency platforms construction.Informatization Constr，2006，(09):14.

[3]董繼紅.重大危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué)，2004.

[4]ZHANG Chao，MA Shangquan，YANG Lina，WANG Yibo.Discussion on Safety Limit Rule of Mine Workers’Physical A-bility.Proceedings of the 2008 International Symposium on Safety Science and Technology，Part A，2008，617－622.

[5]李春民，李仲學(xué)，王云海.“數(shù)字礦山”三維可視化研究[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2006，(8):515－518.

[6]李一帆，李楓，王慧萍.三維可視化技術(shù)在礦山工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)鎢業(yè)，2009，(2):24－28.

[7]李建民，耿清友.開(kāi)灤集團(tuán)創(chuàng)建全息數(shù)字化礦山的構(gòu)想[J]. 煤礦機(jī)電，2014，(1):55－58.

[8]戚宏亮，寧云才.煤炭企業(yè)重大事故的預(yù)警、預(yù)控和應(yīng)急救援體系研究[J]. 經(jīng)濟(jì)師，2013，(9):18－20.