金屬地下礦山安全隱患大數(shù)據(jù)分析與應用

金屬地下礦山安全隱患大數(shù)據(jù)分析與應用報告

目錄問題的提出安全隱患大數(shù)據(jù)分析分析結果的應用結束語一二三四1.嚴峻的客觀條件——作業(yè)條件復雜多變、勞動環(huán)境惡劣2.動態(tài)、范圍廣的生產(chǎn)作業(yè)——多工種、多地點、多裝備，安全

隱患致因復雜3.越來越高的安全要求——本質安全、主動安全，要求礦山的安

全管理從事后分析全面轉變?yōu)槭虑邦A防4.無處不在的安全隱患——隱患的及時排查與治理對于保障安全生產(chǎn)、避免安全事故具有重要的意義5.常規(guī)、普遍化的管理方式——安全檢查。礦山通常建設管理信

息系統(tǒng)完成安全檢查的信息化與數(shù)字化

一、問題的提出

1、復雜的礦山安全隱患

1.數(shù)據(jù)量大：我國工礦企業(yè)每年約排查出隱患523.1萬項，數(shù)據(jù)量

約為127.3GB。2.數(shù)據(jù)不規(guī)范：非結構化、文本形式、隨意性強3.數(shù)據(jù)的生命周期短：只行使了管理職能，完成了問題的記錄、

處理過程、獎懲措施等，甚至只作為考核與罰款的依據(jù)而設立4.缺乏對數(shù)據(jù)深層次的利用：大量的數(shù)據(jù)資源存儲并閑置，無法

為礦山安全管理提供有針對性的支撐

一、問題的提出

2、安全檢查面臨的困境

一、問題的提出

3、大數(shù)據(jù)分析：挖掘安全隱患中的隱藏知識

主要針對安全隱患排查過程中出現(xiàn)的非結構化文本數(shù)據(jù)

采用大數(shù)據(jù)分析中的文本挖掘與可視化方法，對礦山安全隱患數(shù)據(jù)

進行知識發(fā)現(xiàn)

以問題為導向，進行大數(shù)據(jù)分析，以挖掘安全隱患中的隱藏知識

從隱患致因、時間及空間等不同維度，分析隱患的出現(xiàn)密度

安全隱患的主題歸集與高頻隱患的出現(xiàn)規(guī)律3

面向安全隱患主題挖掘的礦山隱患語義網(wǎng)絡分析

安全隱患辨識分析通過什么措施可以防止隱患的擴大與事故的發(fā)生？

一、問題的提出

4、問題導向：安全隱患大數(shù)據(jù)分析的具體方法與解決的問題

構建安全隱患的多維數(shù)據(jù)集礦山有哪些環(huán)節(jié)安全隱患頻發(fā)，應重點關注？12安全隱患是因為什么產(chǎn)生的？表現(xiàn)是什么？怎么處理文本為主、記錄不規(guī)范問題？

安全隱患的關聯(lián)性與并發(fā)性分析4報告

目錄問題的提出安全隱患大數(shù)據(jù)分析分析結果的應用結束語一二三四編號

時間地點隱患問題1

2017/5/19

X08137采場上盤錨桿不到位，有積水，通風不良。2

2017/5/20

X07083采場迎頭頂板破碎，有一個大斷層，發(fā)生嚴重冒落。3

2017/5/20

X11075溜礦井無照明和標志牌。4

2017/6/13

S16166采場采聯(lián)口風機吊掛不規(guī)范。5

2017/6/13

S05135采聯(lián)外口配電箱無門，接地極不規(guī)范，采聯(lián)無照明。6

2017/6/21

S11175采場無照明，上盤頂板缺錨桿，采場沒通風設施，空氣質量差。7

2017/6/21

S14186采場內(nèi)無照明，風帶距作業(yè)面較遠，抽出式風機接地極未入地安裝。8

2017/6/21

主斜坡道放礦站斜坡道壓頂作業(yè)面頂板多處浮石。9

2017/6/21

輔助斜坡道輔助斜坡道文明生產(chǎn)較差，路面存有淤泥、石塊坑洼不平。10

2017/6/27

S16181采聯(lián)內(nèi)鐵殼開關無接地眼，接地極未入地安裝。

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

1、多維數(shù)據(jù)集的構建——數(shù)據(jù)規(guī)范化清洗及規(guī)范化——時間、地點、隱患描述安全隱患源數(shù)據(jù)——來源于現(xiàn)場安全檢查5年的采集數(shù)據(jù)

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

1、多維數(shù)據(jù)集的構建——語義構建與測頻序號隱患詞匯詞頻序號隱患詞匯詞頻1錨桿支護534311炸藥9962浮石477712路面9853頂板405613導爆管8714照明326614吉普車7515迎頭278015通風7506積水159116節(jié)理6997風帶124217裂隙6888風機111618掘進6809配電箱110519冒落67310文明生產(chǎn)110420戴安全帽643形成隱患文本語料庫詞頻分析——面向文本挖掘的大數(shù)據(jù)分析

環(huán)境影響

物的因素

人的行為

管理問題點物的不安全因素人員不安全行為管理問題物的因素環(huán)境影響管理問題地點詞頻詞匯詞頻詞匯詞頻詞匯詞頻詞匯詞頻支護5343風帶1242浮石4777文明生產(chǎn)1104頂板4056680風機1116照明3266戴安全帽643迎頭2780616配電箱1105積水1591防護措施543路面985

地點344炸藥996通風750超載465風井581下井301導爆管871節(jié)理699安全標志456斜坡道474充填244吉普車751構造621超員233硐室374升井232電纜592淤泥560司機218井口368出礦202雜物580巖石482防護欄214溜井293灑水166變壓器環(huán)境危石454無人作業(yè)181運輸巷284

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

2、面向安全管控維度的隱患可視化表征詞匯致因維度：沖幫吊掛

掘進

人的行為501

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

012年11

2

2011年：通訊：進風152011年詞匯照明20年支支護20年：浮塵頂板401

20

浮石刷頂20年超載進路20年沖幫194迎頭

20

迎頭導爆管20144炸藥131

詞匯

浮石

照明升井

車、電焊機炸藥風機時間維度：頂板2、面向安全管控維度的隱患可視化表征2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017時間/年120010008006004002000致因維度：浮石——

炸藥——

積水迎頭風機

風帶

錨桿支護隱患出現(xiàn)頻率/次詞頻配電箱410205226228535187頂板照明1400

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

2、面向安全管控維度的隱患可視化表征安全隱患空間規(guī)律分布圖隱患地點分成了

S12186

254

16個采場區(qū)域

S14186

239X07087

226

獨立的西風井。X07105

225根據(jù)礦山隱患空間分S布131規(guī)86律圖，對礦山02頻隱患地點及問題進行整體

斜，坡可道指導安全管理19人7

員針對

高頻隱患地點及特定問X題09展10開5專項治理

170S15186122S10167115X05111

108主斜坡道

164西風井105數(shù)量

隱患地點數(shù)量

礦山主要運輸部分

X07097

228X06111X08059

S18156X08055

X05103致因維度：時間維度：空間維度：144141140132123隱患地點斜井口/p>

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

3、隱患辨識——隱患主題域挖掘與歸集礦山的安全隱患集中在哪些主題上？——構建礦山隱患主題挖掘模型：

引入LDA隱含狄利克雷分布算法

綜合挖掘礦山生產(chǎn)作業(yè)中存在的隱患主要問題以及所產(chǎn)生的事故誘導

因素進行深入挖掘，獲取礦山安全隱患主題。Gibbs參數(shù)

估計不精確十折交叉

檢驗

精確基于LDA算法的隱患主題挖掘流程淘汰LDA主題模

型計算詞頻統(tǒng)計安全隱患數(shù)據(jù)主題提取結

果TF-IDF加權數(shù)據(jù)處理模型計算結果表示數(shù)據(jù)收集文本分詞支護問題支護、錨桿、兩幫、頂幫、網(wǎng)度、浮石作業(yè)問題作業(yè)、掘進、現(xiàn)場、刷頂、沖幫、人員、施工、不徹底車輛運輸問題吉普車、超載、超員、下井、升井、滅火器、鏟運機管線問題風帶、電纜、破損、吊掛、架線、水管、照明線機電問題接地、風機、配電箱、變壓器、開關、接地線通風問題通風、一氧化碳、氧氣、空氣質量、風機、風帶、風門、風流炸藥問題炸藥、導爆管、炸藥桶、炸藥箱、上鎖、存放、裸放文明生產(chǎn)問題照明、積水、文明生產(chǎn)、路面、雜物、淤泥、坑洼、不平

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

冒頂片幫問題頂板、破碎、裂隙、冒落、開裂、節(jié)理、危石、發(fā)育通過對主題挖掘結果進行分析

及實地調研發(fā)現(xiàn)

，獲得的10個安

全隱患主題很好的反應了該礦山

在2011年至2017年間存在的主

要安全隱患類型。3、隱患辨識——隱患主題域挖掘與歸集安全防護問題標志、無防護、防護欄、安全帽、背甲安全隱患主題

關鍵詞基于

LDA-Gibbs的隱患主題挖掘結果

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡的隱患致因挖掘——隱患因果規(guī)律詞頻分析只是把隱患因素看作單一的個體，而事故發(fā)生或隱患的

礦山安全隱患詞匯共現(xiàn)矩陣

出現(xiàn)由多個因素共同作用的結果

Ti

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10

(1)

隱患問題與隱患致因可表示為：

Sn={T1

，T2

，T3

，T4

，

?

,

Tn

}

其中：

Sn

為隱患問題；Tn

為隱患因素。(2)運用ROSTCM6文本挖掘軟件進T10

0

0

0

0

0

0

0

0

462

021810128187949952026322519702181143210823493330001432128101216369307000108287912160214209000349499369214000000000000046233352030720900000026300000000225000000001970000000行共詞分析T1T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡的隱患致因挖掘——隱患共現(xiàn)規(guī)律地下金屬礦山安全隱患語義網(wǎng)絡圖

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡的隱患致因挖掘——隱患共現(xiàn)規(guī)律隱患語義網(wǎng)絡進行中心性：探究隱患因素與隱患問題間的影響程度。這一過程通過社會網(wǎng)絡分析軟件

Ucinet來完成

。網(wǎng)絡中心勢為8.75%，說明網(wǎng)絡中安

全隱患高頻詞的集中趨勢不明顯，網(wǎng)絡

異質性為

5.30%，表明網(wǎng)絡中主要節(jié)點

之間連接分布不均勻。這說明該礦山安

全隱患問題及隱患類型相對分散比較符

合礦山隱患特征。從網(wǎng)絡密度分析結果中可知

，

該礦山

安全隱患語義網(wǎng)絡密度為0.0399

，

結果

呈強關聯(lián)性

，

表明該礦山安全隱患語義

網(wǎng)絡中各隱患節(jié)點間具有較強關聯(lián)性。網(wǎng)絡密度分析結果網(wǎng)絡中心勢分析結果網(wǎng)絡中心勢分析網(wǎng)絡密度分析頂板問題

迎頭（掘進面）問題以部分主要隱患問題為例，從整

體網(wǎng)絡中獲取相應問題的隱患網(wǎng)絡，

針對性的進行隱患辨識與分析。

頂板問題：頂板破碎、頂板冒落、頂板

裂隙、頂板殘藥、頂板浮石。

迎頭（掘進面）問題：迎頭部位隱患問

題較多且頂板相關隱患問題突出，

其余

隱患問題包括積水、照明、風帶、浮石、

支護等。

支護問題：與浮石問題具有較強關聯(lián)性

浮石問題：沖幫作業(yè)不徹底、刷頂作業(yè)

不徹底。

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡的隱患致因挖掘——隱患辨識分析支護問題

浮石問題

配電箱問題：配電箱接地不規(guī)范，

相關

隱患點包括變壓器、風機、地極，

且這

些問題的關鍵點為接地

積水問題：路面淤泥、路面不平、路面

坑洼、路面積水，

路面不平是關鍵點。

照明問題：照明損壞、照明不足，

與變

壓器頻繁共同出現(xiàn)，且多發(fā)于迎頭（掘

進工作面）的作業(yè)活動中。

風帶問題：風帶破損嚴重、風帶跟進不

及時，

多與風機問題共同出現(xiàn)。

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡的隱患致因挖掘——隱患辨識分析配電箱問題積水問題利用隱患語義網(wǎng)絡可對復雜的隱患問題進行剖析

，可作為大數(shù)據(jù)背景下安全隱患

辨識分析的新思路。照明問題風帶問題

對于一項隱患的有效預防可以在一定程

度上避免其它隱患的產(chǎn)生

這種規(guī)律性是隱含的，甚至是反直覺的Apriori算法：基于規(guī)則的機器學習算法

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

不同安全隱患間有一定的內(nèi)在關聯(lián)性：即一個隱患的發(fā)生通常會導致另一項隱

患的并發(fā)5、安全隱患并發(fā)規(guī)律分析計算值>

=

min-sup開始LK為空剪枝輸出結果結束掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生Lk輸入數(shù)據(jù)集與

min-support連接LK產(chǎn)生CK+1否否

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

5、安全隱患并發(fā)規(guī)律分析關聯(lián)規(guī)則挖掘結果（部分）Rule1表示：

在安全隱

患檢查中頂板與兩幫都出

現(xiàn)支護欠缺或者支護不到

位等相關問題時

，通常伴

隨浮石問題，

置信度為

98.33%

，

這種情況占全

部隱患數(shù)據(jù)的1.02%左右。按照此規(guī)則進行安全隱患

檢查比隨機檢查發(fā)現(xiàn)浮石

隱患的效率提升6.85倍。0.010274720.98333336.8484490.022682750.619500612.5811750.022160300.6706192

4.8729680.012669250.6258065

20.6228810.011145460.5140562

17.2874930.046628060.50023354.5739900.021594320.9744597

41.525724{支護,頂板,

兩

幫}=>{浮石}{配電箱}=>

{接地}{兩幫}=>

{頂板}{超載}=>{吉普車}{上鎖}=>{導爆管}{迎頭}=>

{支護}{沖幫}=>

{刷頂}序號規(guī)則支持度

置信度

提升效率1234567

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

通過對礦山安全隱患關聯(lián)知識進行可

視化

，

直觀的展示出安全隱患間的關聯(lián)

關系

，

可以此指導安全管理者對礦山安

全隱患形式快速做出分析

，

以及制定相

應的隱患治理方案。5、安全隱患并發(fā)規(guī)律分析關聯(lián)規(guī)則挖掘結果可視化表示圖報告

目錄問題的提出安全隱患大數(shù)據(jù)分析分析結果的應用結束語一二三四

協(xié)助“雙體系”建設，為礦山生產(chǎn)