雪坪煤礦通防系統安全管理的可視化研究

范一波

（同煤集團臨汾宏大礦業公司，山西 臨汾 041507）

1 工程概況

煤礦瓦斯爆炸事故的頻繁發生引起了社會的廣泛關注，必須加以重視。同煤集團臨汾宏大礦業公司雪坪煤礦位于山西省臨汾市堯都區土門鎮小腰村，經1992年、2000年、2012年三次技術改造，該煤礦的設計生產能力從400萬t/年提升到800萬t/年。開拓方式為斜井，采煤方式為短壁式，炮采落煤工藝，運輸大巷為3‰的水平巷，回風巷為平巷。隨著煤礦生產能力的提高，該礦瓦斯涌出量表現為逐年增加趨勢，煤層也表現為具有自燃傾向的煤層，給雪坪煤礦的開采帶來嚴重的安全隱患。基于安全高效煤礦的建設目標，在集團公司的要求下，該礦采用計算機圖像技術、數字化技術、網絡傳輸技術、可視化技術研發了煤礦通防安全管理系統，對井下的采掘生產、瓦斯通風、煤層自燃等問題進行實時監控。監控數據可在地面調度室的電腦屏幕進行顯示，并帶有識別和報警功能，給煤礦管理人員及領導提供決策依據。

2 可視性遠程監控系統的開發

應國家安監總局及同煤集團的要求，雪坪煤礦公司與中煤科工重慶設計院進行聯合技術研究，進行了基于可視性的通風瓦斯監控系統的研制。開發前期進行計算機通風網絡解算和監測系統數據讀取傳輸軟件的開發，然后利用數字化現代技術將傳輸數據進行處理，將風流、瓦斯和安全隱患等信息聯合一起，基于可視化技術建立可視化的煤礦通防安全管理系統。該系統能在地面調度室計算機屏幕中直接進行信息的反映，給煤礦管理者提供決策依據。

2.1 現代數據可視化技術

現代可視化技術是知識發現的一個主要方法，是把數據、信息和知識轉化為可視的過程。人們通過可視化界面，能快速地了解和掌握數據的表現內涵，同時掌握其隱藏的內在關系、特征和趨勢。通過該技術，用戶由可視化的視覺反饋指導，能更快地研究數據庫中數據的更多特性，也更有助于幫助用戶發現數據的內在本質及所蘊涵的信息。雪坪煤礦通風瓦斯監控系統的可視化技術的應用，主要是將實時監控采集到的風流、瓦斯和空間位置的信息數據轉換為立體空間感的圖形，同時配套相關的文字安全信息在地面調度室的電腦屏幕上進行顯示。當前雪坪煤礦公司和中煤科工重慶設計院已根據該煤礦井下通風系統的實況，采用軟件開發語言，在計算機圖形學、數據庫技術知識的基礎上，研制了完善的可視化系統。

2.2 監控系統可視化軟件

監控系統可視化軟件有三大組成部分：圖形顯示、通風網絡解算、礦井監測。通過對通風網絡解算可以實現對煤礦井下的火災模擬預測。可視化系統的數據文件聯系如圖1所示，該系統主要是采用Access數據庫、TEXT文件、二進制文件，使用數據庫技術傳輸數據，FTP服務將傳輸數據文件給圖形系統。基于Windows狀態下開發了網絡解算軟件及配套的火災模擬軟件，開發格式Access型數據庫，該設計操作簡便，數據信息的輸入也簡便，當采集到的風阻、溫度、節點信息輸入后，軟件自動運行將結果以圖形的方式顯示。礦井監測系統部分：采用計算機自動對井下安裝的探頭進行數據的讀取，時間間隔為15s/次；傳感器名稱、位置等探測設備數據，數據存于Access數據庫中，探測結果數據保存于二進制文件中。圖形顯示系統用ETP文件傳輸方式提取數據，保存在計算機上。

圖1 可視化系統的數據文件聯系

2.3 監控系統的報警功能

當監控系統檢測到井下火災及瓦斯數據達到相應的設定值時，系統會開啟報警功能進行報警提示。報警提示信息主要是采用聲音及圖示進行，聲音報警采用了VB中的VBX控件技術，來實現對聲音設備的控制。當監測到存在安全隱患時，啟動報警功能，同時進行報警的位置查找，進行閃爍標記來實現系統的圖示報警。

3 監控系統可視化的實踐應用分析

3.1 通風網絡解算

以雪坪煤礦公司的1491工作面通風系統為研究對象，采用該通風瓦斯監控系統，根據操作方法，通風網絡解算在讀取到巷道、節點后自動解算，即可在屏幕上看到1491工作面通風系統的圖形形成，如圖2所示。

圖2 1491工作面通風系統

3.2 瓦斯監控系統

瓦斯監控系統將井下瓦斯探測數據采集后，圖形軟件即對數據進行分析，然后展示在屏幕上。在計算機操作時，將鼠標移至該探測器圖標上，稍停片刻，計算機屏幕上即可出現本傳感器探測到的具體數據變化。

3.3 火災模擬及報警

遠程監控系統能實現火災、冒頂等狀態下的風流變化的模擬情況。設定進行火災模擬時，系統會自動讀取煙霧到達的巷道及時間等災情數據，同時啟動聲音、圖示報警系統，以閃爍的紅色圓圈表示火災發生區域，粗線條表示煙霧覆蓋區域。系統還會自動提供井下人員的安全撤退線路，為搶險救災提供決策。

4 結論

對煤礦井下瓦斯通風進行實時的可視化監控，是降低瓦斯爆炸事故的技術措施，是提高煤礦安全管理水平的手段，也是實現煤礦安全高效生產的基礎。雪坪煤礦公司與中煤科工重慶設計院聯系研發的可視化監控系統，可以有效地將井下監測數據信息、通防安全屬性數據信息、空間位置數據信息進行結合，在地面調度室的電腦顯示屏將風流、瓦斯數據信息以圖形的方式顯示。該系統還能完成對當前及歷史數據的查找，及時掌握通風現狀、瓦斯濃度、異常風流，為煤礦管理人員及領導提供了處理安全隱患的決策依據。該系統從2015年12月運行至今已有2年多的時間，系統的整體運行情況較穩定，技術人員操作簡便，顯示的數據真實可靠，圖形界面直觀，對該煤礦瓦斯通風安全做出了巨大的貢獻。