摘要： 以煤矿井下重大危险源防治措施为研究目标，即瓦斯、突出、水灾、火灾、顶板、粉尘这“六大”灾害的防治措施为主，以掘进工作面和回采工作面为主要研究对象，构建煤矿井下重大危险源防治安全措施专家系统的“知识库”，以期更好的指导煤矿企业安全生产，是当前煤矿企业安全事故频发的形势下，急于构建的以计算机为载体的应用系统。本文以瓦斯防治措施为例，简要叙述其知识库的构建过程。
关键词： 知识库；专家系统；煤矿；重大危险源；防治措施
中图分类号：G40 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）22-0261-031 煤矿重大危险源的研究范围
2009年我国煤矿可查事故共110起，死亡、失踪人员864人。其中煤与瓦斯突出16起，死亡212人；瓦斯燃烧、爆炸28起，死亡212人；瓦斯中毒、窒息事故16起，死亡86人；冒顶坍塌事故19起，死亡62人；机电事故7起，死亡29人；透水事故21起，死亡125人；其他事故3起，死亡45人。
根据中国煤矿1980～2000年重大事故发生地点统计：“瓦斯、突出、水灾、火灾、顶板、煤尘”六大煤矿事故直接发生在采煤工作面和掘进工作面的比例较大，占58.0%。
2 知识库构建流程图和系统层次结构
知识库系统构建时，根据危险源的发生地点和不同危险源的划分，把系统分为各个子系统，每个子系统都会根据开采或掘进时的各种条件，设立了不同的参数，用户可以根据参数的选择得出相应的防治安全措施。
整个系统分为回采工作面、掘进工作面和井下其它地方三个A级子系统，每个A级子系统里面根据危险源的分类又分为六个B级子系统，如回采工作面分为：瓦斯防治、突出防治、顶板防治、水灾防治、火灾防治和粉尘防治。如图2所示。
3 知识的获取和知识结构
在知识库的构建当中，知识的获取途径结合了国家对煤矿灾害防治措施的相关规定、走访了行业专家和咨询现场技术人员、查阅了大量专业文献、收集了贵州煤矿的一些现场防治措施。知识的获取方式为人工获取。
通过获取的知识，对其进行组织、加工，形成各类危险源的知识库结构，以回采工作面知识为例子，瓦斯防治安全措施知识组织结构如下：
4 系统开发工具和语言
论文系统以Microsoft Visual studio 2008为开发工具，应用C#语言编程和SQL Server数据库技术完成专家系统知识库的构建。
5 知识的表示
系统所有知识的表示都是利用了产生式规则和框架式结构相结合，该方法改进了专家系统传统的产生式规则构建的静态知识库，使系统更加全面和完善。两种知识表示方法的优缺点如下表2所示。
以回采工作面瓦斯防治措施为例，在知识库中知识的表示应用如下规则和框架：
产生式规则：
R1：if工作面瓦斯涌出量≥5 and 通风能解决=N then 瓦斯抽放=Y
R2：if工作面瓦斯涌出量<5 and 通风能解决=Y then 瓦斯抽放=N
R2：if工作面瓦斯涌出量<5 and 通风能解决=N then 瓦斯抽放=Y
R3：if工作面瓦斯涌出量<5 and 通风能解决=Y and 高瓦斯矿井 or 突出矿井 then 瓦斯抽放=Y
R4：if低瓦斯矿井then瓦斯抽放=N
R5：if高瓦斯矿井then瓦斯抽放=Y
R6：if突出矿井then瓦斯抽放=Y
………………
R n-2：if瓦斯积聚and 上隅角then采取措施：
①选择合理的通风系统：目前回采工作面广泛采用的通风系统为U型通风，上隅角瓦斯易积聚，条件合适的矿井可选择U+L、W和Y型通风，利用上隅角瓦斯治理。
②引导风流稀释、带走瓦斯：当回采面上隅角瓦斯浓度不太高（3%左右）的情况下，利用风障引导风流，风障材料多为帆布。
Rn-1：if瓦斯积聚and 采煤机附近then采取措施：
①在采煤机上安装瓦斯自动检测仪，一旦瓦斯超限就立即停止采煤。
②在开采缓倾斜和倾斜煤层时，采煤机和煤壁间易造成瓦斯积聚。
Rn：if瓦斯积聚and 输送机底槽then采取措施：
①机头和机尾不要堆积煤炭，减少底槽中遗留的煤粉，保持底槽畅通。
②工作面不出煤时，隔一定时间就使输送机运转一会儿，以消除瓦斯。
③有压风管路的工作面，可以压风吹散底槽中的积聚瓦斯。
………………
框架结构：
框架名：回采工作面瓦斯防治措施
瓦斯涌出量：≥5m3/min
<5m3/min
通风解决：N
Y
瓦斯来源：开采层
邻近层
采空区
瓦斯积聚：上隅角
采煤机附近
输送机底槽
………………
结论：
瓦斯用量<5m3/min，通风能力不能解决，采取瓦斯抽放措施；
瓦斯来源采空区：埋管抽放、高位抽放巷、高位钻场抽放；
瓦斯积聚上隅角：选择合理的通风系统：目前回采工作面广泛采用的通风系统为U型通风，上隅角瓦斯易积聚，条件合适的矿井可选择U+L、W和Y型通风，利用上隅角瓦斯治理。引导风流稀释、带走瓦斯：当回采面上隅角瓦斯浓度不太高（3%左右）的情况下，利用风障引导风流，风障材料多为帆布。尾巷法：工作面回风平巷利用双巷回风布置，一条主回风巷，一条副回风巷（尾巷）。向上阶段采空区漏风排瓦斯：GDS—1型瓦斯自动排放系统、小型液压风扇、移动式抽放泵抽放上隅角瓦斯、高压水射流风机等。
………………
（说明：由于结论受约束条件影响使得结果很多，不逐一列出）
6 知识规则数据库表示
在SQL Server 2005系统提供的数据库中，把知识的产生式规则IF……THEN……、IF……AND……THEN……，IF……OR……THEN……等规则，每一个规则条件在数据中建立一个ID地址，根据子系统分级和措施类型，记录相对应的知识规则和知识内容。
由于知识库子系统较多，本文仅以综采工作面瓦斯安全管理防治措施为例子，如下图所示：
7 知识库管理和维护
在煤矿井下重大危险源防治措施专家系统知识库中，回采面和掘进面的“六大”灾害防治措施知识库的管理和维护，主要是根据系统“知识库管理”的人机接口功能进行人工操作。可在系统“知识库管理”中对各子系统名称、规则条件和知识内容进行修改、添加和删除。
8 知识库系统软件应用
登录进入主系统后，用户在“知识库查询”中可以根据需要选择A级和B级子系统，A级子系统包括：回采工作面、掘进工作面和井下其它地方；B级子系统包括：瓦斯、水灾、火灾、顶板、粉尘和突出。
同时，还可在“知识库管理”中，对子系统名称、规则条件和知识内容进行修改、添加和删除。知识库系统还可以在“资料查询”里面查找相关文献资料或浏览相关网站。
9 结论及展望
9.1 结论 ①目前，大多数煤矿灾害防治专家系统都只是针对某一方面进行研究，构建的知识库也很单一。针对各种“单一”煤矿灾害防治专家系统知识库而言，本文独特之处在于结合了回采工作面和掘进工作面的各种重大危险源防治进行了研究，分别建立了“六大”灾害的防治措施知识库，具有很强大的综合性，可以根据灾害的发生地点、灾害类别，快速提出相应的防治措施，这对煤矿安全生产具有很重要的现实意义。②论文在总结和分析历年国内煤矿重大安全事故的基础上，煤矿重大危险源防治措施“知识库”的构建，主要从回采工作面和掘进工作面重大危险源的研究出发，以瓦斯灾害防治、煤与瓦斯突出防治、顶板防治、水灾防治、火灾防治和粉尘防治“六大”灾害的防治措施为主要研究目标，构建了专家系统知识库。在论文中也对井下其它地方进行了简单的知识库构建，如煤仓、变电所、爆炸材料库等。知识库的构建为专家系统推理机的实现作好准备。③在论文知识库的构建当中，知识的来源结合了国家对煤矿灾害防治措施的相关规定、走访了行业专家和咨询现场技术人员、查阅了大量专业文献、收集了贵州煤矿的一些现场防治措施，知识来源途径相当的广泛。知识的获取方式为人工获取。④论文系统以Microsoft Visual studio 2008为开发工具，应用C#语言编程和SQL Server 2005数据库技术，完成了煤矿井下重大危险源防治措施专家系统知识库的构建。编程语言C#既有C++语言的强大功能，也拥有Visual Basic语言的简易特性；SQL本地客户机程序可使数据库应用的开发更为容易，更易于管理以及效率更高。⑤提出了专家系统知识库推理机的设计。推理机由于不是论文主要研究内容，但在知识库构建时也进行了简单的搜索推理。由于系统知识类别较多，本系统适用于有界深度优先搜索的推理控制策略，同时可利用模糊专家系统中的不确定性推理或正向推理。
9.2 展望 在论文的撰写过程中，但由于精力和时间的限制，加之论文本身的工作量较大，势必存在错误、疏漏的地方，有待于得到进一步的改进和完善：
①煤矿重大危险源防治措施专家系统知识库的构建，由于内容涉及面特别广，时间紧迫，加上笔者水平的限制，使得知识库系统最后出现“泛而不精”的结果，但主体框架结构已经构建出来，有待于得到改进和完善之后用于煤矿企业安全管理。②知识库中各类专业知识还需要全面细化和扩充，进一步开发主系统和其它子系统的相互应用功能,进一步对系统程序进行有效优化，使其更加智能化。③知识的获取方式是通过人工获取，只有通过煤矿各领域的工作者不断地丰富知识库内容，“自动”地提高专家系统解决问题的水平，以期更好的为煤矿企业服务。
参考文献：
[1]吴宗之，高进东．重大危险源辨识与控制[M]．北京；冶金工业出版社．2001．1-18．
[2]王广亮．从美国法规“高度危害化学物质处理过程的安全管理”谈我国重大危险源的控制[J]．工业安全与防尘，1996(1)：45-48，34．
[3]高进东，吴宗之，王广亮，等．论我国重大危险源辨识标准口.中国安全科学学报，1999，9(6)；1-5．
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