近年来,我国煤矿安全生产形势不断好转,煤矿百万吨死亡率逐年下降,但是和发达国家相比差距仍然较大。究其原因,是我国煤矿安全管理水平较低,没有全面辨识、排查煤矿安全隐患,对煤矿生产中的风险没有定量计算,没有有效实现煤矿风险层次化动态预警。因此,在我国煤矿安全生产实践的基础上,通过对比分析国内外先进的安全管理理论、安全管理模式、安全管理模型,应用精细化管理思想、“流变-突变”理论、安全隐患辨识理论、风险定量计算方法、风险层次化预警模型、TARPs理论、闭环控制理论、大数据理论等建立现代煤矿安全隐患层次分析与动态预警方法,对实现煤矿生产作业过程中的风险分层预控,实现煤矿风险层次化动态预警,实现煤矿本质安全化生产具有重要的理论意义和现实意义。(1)在对我国煤矿安全管理现状进行深入梳理的基础上,通过总结归纳国外先进的煤矿安全管理、安全隐患辨识、风险评价、风险预警等理论的研究现状,尤其是澳大利亚的煤矿安全管理理论和模型,得出:我国大部分煤矿生产作业环境复杂,生产过程中的安全隐患比国外煤矿要多,并且没有全面辨识,所以直接引进国外的安全管理理论和模型未必能够解决我国煤矿安全管理中的实际问题;我国煤矿风险预警模型和预警理论不够完善,针对性不强;我国煤矿安全管理中信息化的应用不够成熟。因此,需要运用信息化的手段,将国外先进的安全管理理论和我国煤矿安全生产的实际相结合,才能从根本上提高我国煤矿安全管理的水平。(2)论文深入分析了我国现代煤矿生产系统的特点,有针对性的分析了精细化管理理论在煤矿安全隐患辨识、层次化分析、预警中的应用;流变-突变理论在煤矿事故和安全管理中的应用;澳大利亚TARPs理论在煤矿风险管理中的应用;闭环控制理论及其在煤矿安全管理中的应用;研究了本质安全和传统安全的区别以及煤矿本质安全化管理理论等。在此基础上,建立了基于无线传感网络、便携式风险检查仪和风险信息卡的煤矿层次化安全管理理论,提出了“全员参与、闭环控制、动态预警”的核心理念,建立了煤矿层次化管理组织结构模型和煤矿安全隐患层次化管理体系等。(3)经过统计分析我国煤矿近十年的安全生产形势,得出:我国煤矿安全生产形势逐年好转;我国煤矿生产中顶板、瓦斯、机电、运输、放炮、水害、火灾以及其他类型等八大类事故中顶板事故起数最多,瓦斯事故发生后带来的危害最大;我国煤矿事故在下降的过程中瓦斯事故、顶板事故、火灾事故的波动性最大;我国八大类事故的发生起数和死亡人数都呈现出下降的趋势,其他类型的事故在煤矿生产中应该特别重视。然后结合我国煤矿生产的特点、事故致因理论和轨迹交叉理论提出了煤矿事故宏细微观致因模型,对我国煤矿曾经发生的重特大事故原因及教训运用该模型进行了宏细微观3个层面的详细分析。(4)论文辩证的分析了我国煤矿生产过程中的危险源和安全隐患的关系,得出:在煤矿生产中安全隐患是安全管理的主要对象。全面系统的分析了煤矿安全隐患的分类方法,人-机-环-管4类安全隐患之间的耦合关系;介绍了煤矿安全隐患的辨识方法、安全隐患风险的定量计算方法;对煤矿生产系统中的人-机-环-管4个子系统的安全隐患进行了全面辨识和风险定量计算。(5)论文将煤矿风险分为3个层次,宏观风险(矿级)、细观风险(采煤工作面等)、微观风险(具体的人-机-环-管);然后建立了煤矿宏观风险计算模型,运用理论分析、专家访谈和问卷调查相结合的方法确定了煤矿宏观风险计算模型中的指标体系;明确了单指标的计算方法,对指标进行了归一化和无量纲化处理;运用层次分析法和熵值法对风险计算模型中的指标进行了赋权,这种赋权方法提高了指标赋权的科学性和合理性。运用煤矿宏观风险计算模型对某矿的风险进行了层次划分,针对该矿s3-2工作面进行了实例分析。(6)论文系统分析了煤矿风险预警的基本概念、相关理论、预警基本原则等,在此基础上结合煤矿宏观风险指标体系建立了煤矿风险层次化动态预警指标体系,研究了宏细微观3个层次预警指标的联动关系。在预警指标体系研究的基础上建立了煤矿安全直接预警理论和间接预警方法,直接预警是人-机-环等具有直接指标可以预警的子系统;间接预警一般指安全管理的预警,论文分析了直接预警和间接预警的关系。建立了煤矿风险层次化动态预警模型及其相应的数学模型。该模型中,引入了触发器的概念,只要微观层面预警指标达到预警临界值就启动触发器将预警级别传递到细观层面,细观层面的预警指标值也会超过相应指标的临界值,将警情最后再传到宏观层面,实现宏细微观联动预警。在此基础上,论文建立了基于触发器的煤矿宏细微观3个层次的风险预警联动模型。(7)煤矿风险层次化动态预警模型在山西某矿进行了应用。将山西某矿的风险预警分为宏观(矿级)、细观(例如采煤工作面)和微观(具体的人-机-环-管)3个层次,将宏观预警区域分为8个采区和井底车场共9个区域的预警,然后以s3采区为例进一步细分为5个采煤工作面和2个掘进工作面,最后以s3-2工作面为例建立了人-机-环-管预警模型,对预警模型的进行了实例研究。(8)基于煤矿层次化安全管理理论、安全隐患辨识与风险定量计算方法、风险层次化动态预警方法建立了相应的管理系统。该管理系统包含硬件部分和软件部分,硬件设备包括井上数据中心、井上工作区域监测体系、井下工作区域监测体系,并且制定了管理系统的相关技术指标。论文重点对井下系统的硬件进行了详细的分析,包括智慧线及其附属设备、便携式风险检查仪、风险信息卡。智慧线是一种集数据采集、传输,语言通信为一体的线缆,还可以实现人员定位的功能,智慧线和智慧线附属设备可以简单、快捷、安全的组建智慧线网络,该网络具有很强的稳定性。便携式风险检查仪和风险信息卡是一套安全管理工具,可以有效提高煤矿作业现场安全管理效率。论文对煤矿井下的关键岗位设计了风险信息卡,关键机械设备设计了机械风险信息卡,主要危险环境设计了相应的环境风险信息卡。软件系统可以实现:安全隐患闭环管理、安全标准化动态管理、安全培训、违章管理、事故预测、人员定位、安全检查等功能。(9)论文运用煤矿层次化安全管理理论,安全隐患辨识理论、风险定量计算方法、风险层次化动态预警方法等在某矿进行了应用研究,从人、机、环等方面对煤矿日常安全业务指标进行量化描述,通过现代信息化技术手段将量化、精细化煤矿安全管理作为核心,利用信息管理系统对隐患、违章进行闭合处理和在线管理,有效落实各项安全管理制度,变静态安全管理为动态安全管理,变被动安全管理为主动安全管理。对本系统应用前后的事故数量、违章数量和安全隐患数量进行了对比分析,得出煤矿事故数量没有明显的变动趋势;人员违章次数逐渐减少;安全隐患数量在刚实施量化管理时数量反而增加,随后又逐渐下降,最终在下降20%左右后数量没有明显的变化,达到一个新的平衡状态。(10)论文系统的研究了大数据的理论,以及大数据在国民经济社会中的应用情况。目前大数据技术在电子商务、金融、天气预报当中应用比较成熟,在煤矿安全管理中的实际应用还没有展开,但是相关的科研院所,大型的煤矿集团已经开始了相关的研究。论文根据大数据技术的特点和煤矿安全生产系统的特点,提出了大数据在煤矿安全管理中的应用分为4个层次,即统计、分析、预测、辅助决策,4个层次是层层递进的关系。大数据的统计功能就是煤矿安全生产数据的采集和存储,大数据的分析功能就是传统意义上的统计分析功能,论文在大数据对煤矿安全生产的预测展开了深入研究,运用支持向量机预测模型对某矿生产中的安全隐患等进行了预测。