煤與瓦斯突出實時預警技術研究及應用

張亞楠 劉建平

摘要：預測預警作為突出防治的首要環節，可為礦井安全生產提供重要保障，但傳統的煤與瓦斯突出預測技術是一種抽檢式的、不連續的、局部突出危險性預測方法，已難以滿足礦井安全高效生產的需求?；诖耍酒恼聦γ号c瓦斯突出實時預警技術研究及應用進行研究，以供參考。

關鍵詞：煤與瓦斯突出;實時預警;研究應用

引言

煤與瓦斯突出是礦井中中經常發生的一種自然災害，為我國的采礦事業帶來了諸多威脅，其由多種原因造成，但是由于我國礦井較深，礦井內壓力比較大，因此我國發生的煤與瓦斯突出多是由礦壓增大造成的。突出預警技術目前在煤礦現場已得到一定規模的應用，其對突出事故的防范起到了積極作用。

一、煤與瓦斯突出預警對于安全生產的意義

通過研究大量突發的煤礦事故發現，事故原因大多是預警機制落實不到位和管理不到位導致的。事實證明，在日常煤礦生產過程中需要能夠預測突出危險性隱患，對已經發生的危險要進行科學治理，建立有效的突出預警機制，也就是要建立煤與瓦斯突出預警在線綜合系統，減少傷亡。

二、預警系統構成

突出預警系統主要包括硬件系統和軟件系統，是預警技術的載體和實現手段，其中硬件系統主要包括計算機和網絡設備等，用于用運行預警系統、數據的傳輸和預警結果的發布;預警軟件系統主要包括預警數據庫、采掘進度管理子系統、地質測量管理子系統、防突動態管理子系統、瓦斯地質分析子系統、瓦斯涌出分析子系統、預警信息查詢網站、預警短信發布子系統、突出預警管理平臺等。

（一）預警體系結構

由圖1 可知，該多類型傳感器綜合瓦斯監測預警體系實際上是一個雙級體系的數據融合監測預警系統，處于煤礦井下各個監測點位上的瓦斯濃度傳感器、溫度傳感器、一氧化碳濃度傳感器、風速傳感器等將實際監測到的信息傳輸到數據分析處理中心，對監測數據進行初步分析處理和融合，處理器將初步分析結論傳輸到監測信息決策層進行更深一步的分析處理，獲取最終的煤礦井下綜采作業環境狀態評估結論，根據評估結果確定是否需求進行報警。該系統中的雙級體系數據融合就是對不同監測區域根據實際情況和要求劃分為不同的監測組，在每一個監測組內均設置一個小組內數據融合處理中心，對該監測區域內的監測情況進行分析判斷，然后將該區域的分析判斷結果傳輸到更上一次的決策層，決策層根據各個監測小組的區域監測結果進行綜合判斷，確定最終的井下環境狀態。該雙級監測處理系統具有數據處理速度快、數據分析準確性高的優點，能夠根據不同的區域情況，獲取該區域最佳的監測狀態，從而實現對煤礦井下整個監測環境的最優評價。

（二）硬件構成

我國存在大量公司與研究中心研發的礦井煤與瓦斯突出事故的礦井壓力值監實時預警系統，其中大部分是從礦物壓力角度出發進行碳纖維和氣體預測的。但是，由于技術、礦井位置和環境的原因，各個礦井壓力值之間仍然存在差異，以便實時監測預警系統的組成。本文介紹了一種由一家新的股份制企業開發的礦產壓力監測實時預警系統。它由四個部分組成：礦物壓力監測系統、內聯網、井網、警報系統網絡、更改警報系統的系統、記錄需要分析的礦山壓力值的專門中央數據庫，以及用于傳遞信息的警報信息平臺。該系統中的礦產網絡由三個客戶端和一個壓力預警服務器組成，用于提供礦山實時預警信息，使礦產管理人員能夠及時獲取所有預警信息。

（二）軟件系統

地質測量管理子系統、防突動態管理子系統、瓦斯地質分析子系統等分別由客戶端和子系統數據庫組成，用戶通過客戶端進行相關數據錄入、查詢、存儲、分析等操作，并通過各自的數據同步機制實現本子系統數據庫與綜合預警數據庫的同步。瓦斯涌出分析子系統由數據采集器、計算服務、客戶端和瓦斯涌出子數據庫組成，其中，數據采集器負責從監測監控系統數據庫中讀取相關瓦斯監測數據并實時傳輸至子數據庫;計算服務負責實時計算瓦斯涌出指標，并將指標數據傳輸給綜合預警數據庫;客戶端主要是便于用戶對瓦斯涌出數據的查詢和分析;采掘進度管理系統與綜合預警數據庫直連。

（三）系統部署及保障機制

完善、健全的組織管理結構是預警系統穩定、正常運行必不可少的條件，為保證各系統的穩定運行，平煤一礦設立了瓦斯突出預警管理機構，以總工程師為系統負責人，各部門技術主管為該部門預警系統的負責人，主要負責預警系統管理工作和人員協調，監督、檢查、考核預警系統操作、維護工作完成情況，保證預警系統的正常運行;操作人員主要負責錄入相關數據和資料，確保錄入數據和資料的及時性和有效性，并定期對預警系統進行維護，及時發布預警結果。

（四）系統功能以及發揮的作用

根據礦山各個功能特點，將系統劃分為6 個子系統：應急動態管理分析系統、地質調查管理系統、動態瓦斯變化分析系統、生產進度管理系統、瓦斯地質動態分析系統、生產進度管理系統和突出預警管理平臺。它的主要功能是管理和維護礦井瓦斯層的主要參數，智能預測瓦斯的特征，實現煤層瓦斯地質圖的自動生成和動態更新。該系統可以提供每日預報指標和提供預警的爆炸控制措施方面的信息。采礦管理系統為分析預警作業面的空間位置提供了基線數據，而動態瓦斯跳躍分析系統則是對礦井監測系統中瓦斯濃度監測數據的綜合分析，并提供了動態瓦斯涌浪指數的信息，以便進行可見預警。

三、煤與瓦斯突出預警在線綜合系統的具體應用

安全生產基礎數據是瓦斯標準災害預警的基礎。收集和分析基本數據需要“一通三防”、地面試驗、規劃、監測等部門共同工作。

結束語

煤炭是世界三大能源之一，也是我國最經濟最可靠的能源，隨著經濟的發展，煤礦的開采強度與深度不斷增大，礦區發生災害事故的頻率也隨之增大，礦區的災害事故會造成巨大的經濟損失，因此礦區災害一直是國內外研究學者研究的重點，煤礦瓦斯災害預警的研究也是重中之重。

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