【文章內(nèi)容簡介】 梯度4個參數(shù)作為突出預測的特征指標，并開發(fā)了瓦斯預警系統(tǒng)。主要利用安全監(jiān)測系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，根據(jù)瓦斯突出判斷依據(jù)，對掘進系統(tǒng)單元中存在的瓦斯超限狀態(tài)作出準確判斷，從而實現(xiàn)瓦斯突出警報的功能。該軟件系統(tǒng)具有自動讀出監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)，分析判斷出測點瓦斯超限原因；并監(jiān)視測點的實時數(shù)據(jù)，判斷是否會發(fā)生瓦斯突出。汪云甲等提出了基于數(shù)字礦山技術體系進行煤礦瓦斯監(jiān)測、分析、顯示、智能預警及救災等方面的主要思路、關鍵技術、系統(tǒng)功能、應用效果及研究展望，從一個側面說明了數(shù)字礦山對安全生產(chǎn)的推動作用及應用潛力。他們在數(shù)字礦山技術體系下的煤礦瓦斯智能預警研究主要集中在以下2個方面：煤與瓦斯突出區(qū)域預測和煤與瓦斯突出指標預測。楊禹華等提出利用模糊模式識別技術對瓦斯涌出異常進行動態(tài)預警，通過對已知巷道的瓦斯含量監(jiān)測數(shù)據(jù)和素描圖進行分析，提取引起瓦斯涌出異常的前兆特征作為模式識別的特征向量，來對實時監(jiān)測的巷道的工況進行判斷，確定其是否存在瓦斯涌出異常的可能性。郭德勇等針對煤礦瓦斯爆炸災害問題，應用統(tǒng)計分析方法建立了以瓦斯?jié)舛扰c著火溫度為主要因素的瓦斯爆炸誘因預警模型，將瓦斯爆炸誘因預警劃分為4個等級。在GIS技術支持下，開發(fā)了基于Arc View GIS的預警模塊，結合瓦斯傳感器及溫度傳感器建立了預警系統(tǒng)。田水承等提出用案例推理方法預測瓦斯爆炸的思想，并給出案例推理的瓦斯爆炸預警系統(tǒng)的原型，研究了系統(tǒng)中的關鍵技術:案例的知識表達、案例檢索和案例學習等。煤炭科學研究總院重慶研究院于2004年開始，就煤與瓦斯突出預警技術、瓦斯賦存和突出區(qū)域預測智能分析技術、防突措施智能設計及動態(tài)管理技術、通風瓦斯智能管理技術、災變預警及應急輔助決策技術等進行了深入的研究，目前已經(jīng)研發(fā)出了以瓦斯災害預警為核心的系列煤礦安全管理軟件系統(tǒng)。2005年度國家自然科學基金重點項目“煤礦瓦斯傳感技術和預警系統(tǒng)基礎理論與關鍵技術研究”開展了對瓦斯信息的采集、處理、傳輸和智能化預警四大環(huán)節(jié)的系統(tǒng)研究，研制了催化傳感元件，提高傳感器靈敏度；提出了流變—拉裂破壞的延時煤與瓦斯突出機理；提出了基于云理論和數(shù)據(jù)場理論的煤與瓦斯突出知識發(fā)現(xiàn)新方法等。 當前研究中存在的問題綜上所述，到目前為止，國內(nèi)外學者在煤礦重大災害預警研究方面開展的工作都比較少，在預警系統(tǒng)的各個方面都需要進行深入分析和研究。2005年度國家自然科學基金重點資助項目《煤礦瓦斯傳感技術和預警系統(tǒng)基礎理論與關鍵技術研究》也主要是系統(tǒng)研究瓦斯信息的采集、處理、傳輸和智能化預警四大環(huán)節(jié)。目前關于瓦斯重大災害預警的研究主要存在以下幾個問題：（1）預警機制和運行保障機制急需進行深入研究。國外在災害預警研究上比較偏重技術層次，缺少對基本理論問題的系統(tǒng)闡述。正是由于現(xiàn)有理論的不成熟或是概念上的混亂，制約了預警的應用實踐。只有加強災害預警的理論研究，尤其是預警機制及運行保障機制的研究，實踐中的預警研究才可能真正有所突破。此外，目前在理論研究上尚未突破一般危機理論。（2）預警指標體系急需建立。預警指標體系的建立是預警系統(tǒng)建立的關鍵環(huán)節(jié)之一。到目前為止，尚未見到關于煤礦瓦斯重大災害的預警指標體系，所以煤礦瓦斯重大災害的預警指標體系急需建立，而且需要深入研究指標體系的合理性、科學性、實用性。（3）適合煤礦瓦斯重大災害的預警模型急需建立。預警模型對于預警系統(tǒng)而言是至關重要的，只有在客觀、合理、有效的預警模型支持下，預警系統(tǒng)才可能不會發(fā)生誤警、漏警。由前述國內(nèi)外預警模型研究可知，目前絕大多數(shù)預警模型是基于財務預警、金融預警、宏觀經(jīng)濟預警和自然災害預警的，煤礦預警方面僅見到基于粗集—神經(jīng)網(wǎng)絡的礦井通風系統(tǒng)可靠性預警模型、基于模糊綜合評價的預警模型和基于可拓理論的綜合預警模型。所以需要深入研究適應煤礦瓦斯重大災害特點的綜合預警模型。（4）瓦斯信息的智能化采集和處理手段急需研究。采掘工作面尤其是掘進工作面瓦斯信息的采集方式及傳輸手段需要有效配合，采集到的信息需要盡快準確的處理，以真正起到預警的作用。因此需要建立由有效的數(shù)學模型支持的瓦斯預警信息處理系統(tǒng)。 研究煤礦瓦斯重大災害預警的意義煤炭是我國的基礎能源，也是國家能源安全的基石，是關系國家經(jīng)濟命脈的重要基礎產(chǎn)業(yè)，《國務院關于促進煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見》中進一步強調(diào)了煤炭工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要戰(zhàn)略地位，而煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必須以保障煤礦安全生產(chǎn)為前提。同時我國煤礦地質條件復雜，是世界上災害嚴重、事故多的國家。我國煤礦生產(chǎn)絕大多數(shù)屬于井工作業(yè)，環(huán)境條件非常惡劣，所以很難吸引高素質工人就業(yè)，致使一線作業(yè)工人絕大多數(shù)是文化程度非常低的農(nóng)民工，加之機械設備機械化、自動化程度低，雖然我國煤炭工業(yè)一直在加強安全管理工作，強調(diào)“關口前移，重心下移”，但礦難頻發(fā)是一個不爭的事實，已經(jīng)成為久治不愈的頑癥。尤其是近幾年較大、重大及特別重大事故頻頻發(fā)生。煤礦嚴峻的安全生產(chǎn)形勢造成了大量人員傷亡、重大財產(chǎn)損失和嚴重的社會影響，也引起了國際社會的廣泛關注。2003年5月25日，國際煤炭組織（ICO）譴責中國煤炭企業(yè)在沒有勞動保護的條件下，強迫工人從事煤炭生產(chǎn)，以平均每天死亡15人的惡劣記錄，名列世界各國煤炭行業(yè)事故死亡率榜首。該組織強烈要求中國政府尊重煤炭工人的基本人權，為他們提供必要的勞動保護措施，否則該組織將考慮呼吁世界各國抵制中國煤炭。黨中央、國務院歷來高度重視煤礦安全生產(chǎn)工作，黨的十六屆五中全會確立了“堅持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略方針，預防控制煤礦重特大事故已成為國家和政府急需解決的重大問題。開展煤礦安全科技攻關為實施“重大事故隱患治理”公共服務重點工程和“煤礦安全專項整治”工程提供保障。針對煤礦重特大事故中瓦斯事故多發(fā)的事實，在“十五”研究的基礎上，根據(jù)《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020年）》中確定的“礦井瓦斯、突水、動力性災害預警與防控技術”優(yōu)先主題的總體部署，“十一五”期間，按照“國家目標主導、整合多方資源，突破重點技術、加強集成應用，遵循科學發(fā)展、構建和諧社會”的指導思想，以防治瓦斯、火災及煤巖動力等災害為重點，攻克煤礦安全生產(chǎn)與管理中的重大技術難題，構建礦井災害事故預警和煤礦重大災害防治二個技術平臺，突破瓦斯災害防治、礦井火災防治、煤巖動力災害防治、煤礦安全管理等四類關鍵技術，研究形成一批瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、礦井內(nèi)外因火災及沖擊地壓等重大災害防治的技術標準和管理規(guī)范，建立煤與瓦斯突出防治、瓦斯抽放、礦井火災防治、沖擊地壓及頂板防治等技術示范工程。逐步提高我國煤礦安全科技自主創(chuàng)新能力和科技對煤礦安全工作的支撐能力，建立健全煤礦安全監(jiān)管的長效機制，整體提升煤礦安全水平，逐步實現(xiàn)煤礦安全保障從“被動應付型”向“主動保障型”的轉變。雖然國家對煤礦重大災害的治理投入了大量的人力、物力和財力，但由于安全投入效果顯現(xiàn)的滯后性，到目前為止，我國煤礦的安全形勢依然嚴峻，不容樂觀。2000年，在3人以上事故中，共發(fā)生瓦斯事故337起，死亡2600人，%、%；其中10人以上瓦斯事故69起，死亡1319人，%、%。2002年，全國發(fā)生瓦斯事故592起，死亡2261人。2003年共發(fā)生瓦斯事故596起，死亡2118人。2004年全國煤礦重大瓦斯事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占重大事故起數(shù)和死亡人數(shù)的54％，特大瓦斯事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占特大事故起數(shù)的76％和死亡人數(shù)的86％。2005年全國煤礦發(fā)生瓦斯事故405起，死亡2157人，死亡人數(shù)居各類煤礦事故首位。2006年全國煤礦共發(fā)生瓦斯事故327起，死亡1319人。2007年，全國煤礦發(fā)生瓦斯事故272起，死亡1085人，其中重特大瓦斯事故起數(shù)和死亡人數(shù)，%%。據(jù)國家煤礦安全監(jiān)察局統(tǒng)計，自2001年以來的煤礦重特大事故中，瓦斯事故始終占據(jù)了第一位，已經(jīng)成為我國煤礦生產(chǎn)的重大災害之一。現(xiàn)有的礦山瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在一定程度上起到了減少事故發(fā)生的效果，但總的來說還存在很多不成熟、不完善的地方，特別是現(xiàn)有礦山安全保障系統(tǒng)的預警功能不強，基本上停留在報警而不是預警這樣的一個水平上，雖然瓦斯災害因子的監(jiān)測和預報技術也有一定程度上的應用，到目前為止還沒有形成成熟的技術，沒有成為一個完整預警系統(tǒng)的一部分。因此，如何將現(xiàn)在被動的事故后處理的安全管理方式轉變?yōu)槭虑翱刂频墓芾矸绞绞歉淖兡壳巴咚故鹿识喟l(fā)局面，實現(xiàn)本質安全的根本出路所在。而瓦斯重大災害預警系統(tǒng)則可以在事故萌芽階段即發(fā)出警報，提示決策人員采取預控對策，以消除事故隱患，實現(xiàn)系統(tǒng)安全。所以對煤礦瓦斯重大災害預警理論及應用基礎進行深入研究就具有重要的理論意義和重大的現(xiàn)實意義。 論文研究的主要內(nèi)容本論文以煤礦采掘工作面瓦斯災害為研究對象，研究瓦斯災害預警系統(tǒng)。主要包括：（1）煤礦瓦斯重大災害預警體系。將從危機管理理論和事故致因理論著手，首先對煤礦瓦斯災害預警系統(tǒng)的性質進行界定，在此基礎上，構建預警系統(tǒng)的組成，提出瓦斯災害預警系統(tǒng)的理論框架，重點研究瓦斯災害預警機制及其實現(xiàn)途徑。（2）煤礦瓦斯重大災害預警指標體系和預警模型。建立煤礦瓦斯災害預警的指標體系，建立基于熵權—可拓理論的煤礦瓦斯災害預警的動態(tài)綜合模型。（3）煤與瓦斯突出災害預警系統(tǒng)的應用。利用建立的預警指標體系和預警模型，對平頂山東礦區(qū)的4個樣本點進行預警分析。2 煤礦瓦斯重大災害預警的基礎理論煤礦瓦斯重大災害預警的基礎理論是預警系統(tǒng)成功運行的理論基礎。預警的基礎理論主要包括危機管理理論、瓦斯突出理論、系統(tǒng)非優(yōu)理論、系統(tǒng)控制論和安全科學理論等。 危機管理理論不同的學者從不同的角度出發(fā)，給出了危機的定義，但到目前為止，尚沒有一個統(tǒng)一的危機定義。簡單的說，危機就是風險事故，是指組織因內(nèi)、外環(huán)境因素所引起的一種對組織生存具有立即且嚴重威脅性的事件或情景。危機通常具有威脅性、破壞性、隱蔽性、公開性、復雜性、雙重性、不確定性和擴散性。雖然眾多的學者給出了不同的危機管理的定義，但他們都強調(diào)了如下內(nèi)容，危機管理是一個時間序列，既包括危機爆發(fā)前的準備管理，也包括危機爆發(fā)過程中的應急管理和危機爆發(fā)后的恢復和評估管理；危機管理的目的在于控制、減少乃至消除危機可能帶來的危害。早期的危機管理主要局限于軍事和外交領域。20世紀80年代以來，隨著企業(yè)競爭環(huán)境不確定性的增加，一些學者將危機管理理論擴展到研究經(jīng)濟及企業(yè)管理問題，探討企業(yè)在遭遇危機以后如何實施緊急對策，危機管理才開始在企業(yè)中日益受到重視。1986年，史蒂文芬克出版了《危機管理：為不可預見危機做計劃》一書，對危機管理進行了比較系統(tǒng)的研究，建立了較為系統(tǒng)的危機管理分析框架。80年代末至90年代初，日本開始研究企業(yè)危機管理問題，但重點在于自然災害以及環(huán)境污染引發(fā)的企業(yè)危機，提出的解決措施主要是在危險費用化的基礎上合理購買保險。目前，發(fā)達國家的危機管理已基本實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。據(jù)統(tǒng)計，美國各公司雇傭了約3000名專業(yè)的危機管理人員，美國、加拿大還有數(shù)十家獨立的危機管理咨詢公司，專門進行危機管理咨詢工作。不僅如此，危機管理的教育也得到重視和發(fā)展，現(xiàn)在，美國、歐洲各知名大學的商學院都普遍講授危機管理課程。許多大企業(yè)在經(jīng)歷了危機的生存考驗之后，危機管理的意識越來越強，并將危機管理視為新的公司鐵律（New Corporate Discipline）。倫敦證券交易所也提出新的規(guī)定，要求上市公司必須建立危機管理體制，并要求定期提交報告。90年代，企業(yè)危機管理的理論開始傳入我國。90年代初，國家自然科學基金曾先后資助佘廉等人從事《企業(yè)逆境管理——管理失誤成因分析及企業(yè)滑坡對策研究》、《企業(yè)危機的預警原理與方法》等研究項目，開始涉足危機管理的研究工作，并將危機管理理念開始應用于風險和災害預警的研究。華為、海爾等一些企業(yè)開始樹立危機意識，重視危機管理。但總體而言，國內(nèi)企業(yè)的危機管理意識普遍不強，不僅表現(xiàn)為危機防范意識較差，更為嚴重的是不少企業(yè)即使在危機已經(jīng)發(fā)生的情況下仍然漠然置之，缺乏有效的補救措施。近些年來出現(xiàn)的三株風波、偉哥風波、巨人危機等，無不都在提醒企業(yè)管理者正視危機管理。尤其是2003年春夏之交在我國爆發(fā)的SARS疫情，給企業(yè)的危機管理敲了一記響亮的警鐘。到目前為止，絕大部分危機管理的理論都著重在個別公司面臨危機應該如何處理方面，而忽略了對危機進行全面、系統(tǒng)的分析，尤其是產(chǎn)業(yè)總體層面的變化所導致個別公司的危機。由于外在客觀環(huán)境通常不是個別公司所能掌控，所以對危機管理理論常略而不述。目前，關于危機管理的理論主要包括：（1）危機系統(tǒng)論危機系統(tǒng)論認為企業(yè)的危機發(fā)生與否取決于兩個方面，環(huán)境的威脅和企業(yè)的危機決策。企業(yè)外環(huán)境危機的來源是企業(yè)重要的威脅。但企業(yè)究竟能否順利處理、解決外環(huán)境的威脅，則完全依賴于內(nèi)部組織結構的健全，以及是否能及時地做出正確的危機決策，以解決企業(yè)的危機。圖21清晰地反映了系統(tǒng)論的思想，說明了企業(yè)決策與威脅企業(yè)的危機因子間的互動以及隱藏在決策背后的關鍵因素。圖21 企業(yè)危機系統(tǒng)圖 System chart of enterprise crisis（2）危機結構論一般來說，外在環(huán)境變化最多，是企業(yè)危機最主要的來源，所以常被稱為企業(yè)不可控制的變數(shù)（Uncontrollable Variables）。但外在環(huán)境同時也是企業(yè)生存與發(fā)展的空間，企業(yè)決策者應該了解該環(huán)境的現(xiàn)狀特性，預測其可能發(fā)展的趨向，選擇較有把握的環(huán)境，擬定各種發(fā)展戰(zhàn)略。麥可波特（Michael Porter）在其《競爭戰(zhàn)略》（Competitive Strategy）—書中提到五力模式（Five Forces Models）。其五力結構為：新競爭者的進入（The Entry of New Competitors）；替代品的威脅（The Threat of the Substitutes）；購買者的談判能力（The Bargaining Power of Buyers）；供給者的談判能力（The Bargaining Power of Suppliers）；同業(yè)的競爭（The Rivalry Among the Existing Competitors）。由于供給者及購買者的談判能力，不足以立刻使企業(yè)陷入存亡之地，而原有供應商的叛離，反而常是企業(yè)危機的來源。所以波特的五力模式，在分析企業(yè)外環(huán)境危機時，有