煤与瓦斯突出事故统计方法研究_姜锡慧.pdf

Science&Technology Vision科技视界DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2022.31.15煤与瓦斯突出事故统计方法研究姜锡慧熊佳睿李泽鑫雷祥（中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院，北京100083）【摘要】传 统的 煤 与瓦 斯 突出事故 统计 分 析 已 不 能 适 应 新时 代 发展 的 需求。本文 通 过借 助 多种 智能 化分 析 软件，基 于20162021年 的 数 据，为 煤 与 瓦 斯 突 出 事 故 的 统 计 提 出 了 网 络 爬 虫 搜 索 和 词 云 图 分 析 等 新 型 统 计 分 析 方 法，实现了 事 故 统计的 高 效率 和 可 视化效果，并结 合新冠 疫 情找 出 了 疫 情 下 事 故的 规律。对改 进 安 全 管 理 制 度、提 高 安 全 管理 水 平 具有 一定 的 参考 价值。【关键词】煤 与 瓦斯 突 出；事 故 统计；网 络 爬虫；词 频；疫情0引言在未来很长的一段时间内，煤炭仍然是我国最重要的基础能源和工业原料。目前我国煤矿安全生产水平已大有好转，但煤与瓦斯突出事故机理的研究仍停留在定性解释和近似定量计算的综合作用假说阶段1，事故具有突发性、易引发次生灾害等特点。因此学者们通过煤与瓦斯突出事故的统计分析，以期找出事故规律、积累安全生产经验、指导安全决策。如今的大数据背景下，传统的煤与瓦斯突出事故统计方法存在着案例收集方式繁琐、呈现形式单一、可视化程度低等问题，有必要对事故统计方法进行研究并加以改进。1事故统计分析方法研究概述1.1描述统计描述统计指在获得数据后，通过图表或数学方法对数据资料进行整理、分析，主要包括数据的频数分析、集中趋势分析、离散程度分析、分布以及一些基本的统计图形。统计方式有事故统计表和事故统计图 2 类。前者通过表格收集事故原始数据，是进行事故统计的依据。后者的常见形式有柱状图、趋势图、管理图、饼图、扇形图、玫瑰图、分布图等。1.2推断统计推断统计指通过抽样调查等非全面调查，在获得样本数据的基础上，以概率论和数理统计为依据，对总体的情况进行科学推断。常见的推断统计有：（1）回归分析法：是预测安全现象状态趋势与发展走势的常用方法。如通过一元回归分析预测未来的事故、安全状况的发展趋势。（2）灰色预测法：是处理具有灰性的安全统计数据，预测系统安全性的常用统计方法。（3）抽样统计法：是统计对象数据繁多，收集、整理以及分析起来都比较繁琐时的常用方法。（4）聚类分析法：是统计中量化分类研究的常用方法，可对多因素、多指标的事故进行分类研究。2传统的煤与瓦斯突出事故统计方法（1）案例收集主要依靠人工进行。由于煤矿事故信息大都分散存储在政府监管部门、中介机构、社会公众网基金 项 目：中国矿 业大学（北京）大 学 生创新 项 目（202112033）。科技新知057科技视界Science&Technology Vision络上，这些信息涉及面广，人工收集效率低、错漏率高。且政府统计渠道不对公众开放，这也给案例收集工作带来一定困难。（2）分析方法和呈现形式同质化严重。从相关论文中可看出，目前对于事故的统计分析多采用传统的描述统计方法，以图表形式表现居多。对现代化统计软件使用较少，数据可视化方面也缺乏创新。（3）疫情背景下忽视其对生产事故的影响。2020 年伊始，新冠肺炎爆发，相当多的企业经历了停工停产到复工复产的过程，企业管理方式、工人心理状态等都发生了改变，因此在分析 2020 年以来的煤与瓦斯突出事故时，应充分考虑到疫情的因素，分析其是否会对事故发生规律产生影响。3新形势下煤与瓦斯突出事故统计方法研究为避免煤与瓦斯突出事故统计中存在的案例收集方式繁琐、呈现形式单一、可视化程度低等问题，并充分考虑当下的新冠疫情环境，本文在以下三个方面做出了新的尝试。3.1数据采集3.1.1网络爬虫技术随着大数据时代的来临，信息量呈现指数增长，如何迅速高效地获取大量数据成为一个重要课题，爬虫技术即为解决这一问题而生。网络爬虫又称网络蜘蛛、网络蚂蚁、网络机器人等，被设计用来从互联网上海量的信息中抓取网页信息。由于其可按照一定规则从网络的海量信息中实现自动抓取，故可尝试利用该技术来收集事故信息。3.1.2爬虫软件的选择网络爬虫主要分为通用型网络爬虫（General Purpose Web Crawler）、聚焦型网络爬虫（Focused WebCrawler）、增量式网络爬虫（Incremental Web Crawler）、深层网络爬虫（Deep Web Crawler）8。目前常用软件有后羿、八爪鱼采集器、Web Scraper、Instant Data scraper 等。经比较，后羿采集器属于上述四种爬虫类型的综合体，可通过人工智能算法，自动识别指定网页中的表格、图片、链接等数据，并能深入采集子页内容，故选用该软件进行数据爬取。3.1.3数据采集过程（1）安装“后羿采集器”软件。（2）新建采集任务。设置“应急管理部”“国家矿山安全监察局”“煤矿安全网”“安全管理网”以及“新浪网”“中新网”等门户网站为数据来源。（3）设置筛选条件。设置采集时间晚于 2015 年，包含“煤与瓦斯突出”关键字。（4）开始采集。以对“煤矿安全网”的采集为例，采集器共不间断运行 10min，从 22 页，1371 条事故案例中自动爬取出煤与瓦斯突出事故 31 条。（5）导出数据并清洗。将检索出的事故信息用 EXCEL 文件导出并进行数据清洗，删除重复值，最终得到有效的事故数据。3.1.4数据采集结果分析完成数据清洗后，20162020 年间共得到 17 起煤与瓦斯突出事故案例，少于已发表论文中的 26 起突出事故9。经分析可能是由于数据源网站覆盖面较窄、某些网站中的数据时间较长可能被覆盖导致。于是进行了扩充源网站、增加搜索层级等尝试，最终得到了 32 起事故案例数据，检索过程如表 1 20162021 年煤与瓦斯突出事故统计表所示。3.2词频分析词频分析法是一种利用能够揭示或表达核心内容的关键词或主题词在某一研究领域文献中出现的频次高低，确定该领域研究热点和发展动向的文献计量方法10。该方法可移植于煤与瓦斯突出事故统计工作。将检索到的大量事故案例作为源数据，对其进行词频分析，过滤掉非关键词素后，即可通过词云图来展示煤与瓦斯突科技新知058Science&Technology Vision科技视界出事故的关键致因因素。图 1 为抽取了近年来 32 起，共计29147 字的突出事故案例信息后，获得的 22 条高频关键信息，可发现煤与瓦斯突出事故发生的高频致因因素是安全管理技术不达标、抽采不达标、冒险作业、透气性差等。这种方式可提高事故规律的可视化程度，从管理层面给予事故预防更直观的建议。3.3疫情下煤与瓦斯突出事故分析3.3.1近年来我国煤炭生产情况分析（1）产量与进出口额方面：疫情发生后，由于很多煤炭企业复工延迟，再加上部分道路交通管制，导致煤炭运输和销售受阻，煤炭供给受到了一定的影响11。但从数据上看（见图2），我国煤炭产量等受疫情影响并不明显。（2）关停煤矿数量方面：近年来关停煤矿情况如图 3 所示。在某些疫情严重的月份，有多家煤矿因疫情防控而临时紧急停产，如 2600 万吨煤矿产能的陕西榆林的凉水井矿、锦界矿等。表120162021年煤与瓦斯突出事故统计表图220162021年煤炭产量与进出口额图320162021年煤炭企业关停数量3.3.2疫情对煤与瓦斯突出事故的影响据统计，我国 20162021 年共发生煤与瓦斯突出事故 32 起、死亡 166 人。其中，2016 年2019 年突出事故的高发月份为 1、5、12 月。基本符合寒冬时节是保煤供电供暖的关键期，也是煤矿事故易发期这一行业特点12。而 2020 年2021 年疫情期间事故的高发月份变为 4、6 月，且事故平均死亡人数远低于以往水平，详见图 4。经分析，疫情爆发后我国的煤炭产量虽仍平稳上升，但因疫情防控原因，部分时段内某些煤矿会紧急停产、撤人。因此 2020 年后煤与瓦斯突出事故的高发月份和年均死亡人数均发生了变化。3.3.3分析煤炭产量、煤矿关停数量与事故的关联性对 20162021 年我国的煤炭产量、煤矿关停数量，煤与瓦斯突出事故起数和死亡人数进行皮尔逊相关性分析，分析结果见表 2 皮尔逊相关性分析。图1基于32起煤与瓦斯突出事故的词云图科技新知059科技视界Science&Technology Vision经分析，煤与瓦斯突出事故起数与煤矿关停数量呈中等程度相关，与产量呈弱相关；死亡人数与煤矿关停数量呈强相关，和产量呈中等强度相关。说明关停不符合安全、环保、布局等要求的煤矿对遏制突出事故有明显效果。经过产业结构调整，煤矿的关停虽未对煤炭产量造成明显影响，但剩余的大型煤矿在增产的同时死亡人数也可能有所增加。4结语（1）经实践证明，利用网络爬虫技术抓取事故案例数据可行且更加高效。但网络爬虫仅解决了一部分数据获取问题，要获取更为全面的数据还需要进行深入挖掘。（2）词云图作为一种新型可视化工具，可清晰展示高频信息，帮助决策者更直观地找到事故关键因素。（3）结合疫情对煤与瓦斯突出事故起数和死亡人数进行分析，可发现煤矿关停和疫情复工复产等多方因素导致了事故发生规律的改变。有关管理者应及时调整管理模式和心态，以适应疫情防控常态化的新形势，从而保证安全生产。【参考文献】1于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册M.北京：煤炭工业出版社.2000.2吴超，王婷.安全统计学的创建及其研究J.中国安全科学学报，2012，22（7）：3-11.3陈娟，赵耀江.近十年来我国煤矿事故统计分析及启示J.煤炭工程，2012（3）：137-139.4李元超.我国煤矿瓦斯事故的发生规律分析J.煤矿现代化，2019（3）：184-186.5李波，王凯，魏建平，等.20012012年我国煤与瓦斯突出事故基本特征及发生规律研究J.安全与环境学报，2013，13（3）：274-278.6景国勋.20082013年我国煤矿瓦斯事故规律分析J.安全与环境学报，2014，14（5）：353-356.7殷文韬，傅贵，曾广霞，等.我国近年煤与瓦斯突出事故统计分析及防治策略J.矿业安全与环保，2012，39（6）：90-92.8曾健荣，张仰森，郑佳，等.面向多数据源的网络爬虫实现技术及应用J.计算机科学，2019，46（5）：304-309.9张超林，王恩元，王奕博，周西方.近20年我国煤与瓦斯突出事故时空分布及防控建议J.煤田地质与勘探，2021，49（4）：134-141.10Hirsch J E.An index to quantify an individuals scientific research output J.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States ofAmerica，2005，102（46）.11王健.新冠疫情对煤炭行业的影响分析J.煤炭经济研究，2020，40（4）：42-49.12本报评论员.把煤矿复工复产工作做细做实N.中国煤炭报，2020-02-06（1）.图4疫情前后各月煤与瓦斯突出事故起数与死亡人数对比表2皮尔逊相关性分析科技新知060