煤與瓦斯突出預警技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

劉 純

（湖南安全技術(shù)職業(yè)學院，湖南 長沙 410151）

煤與瓦斯突出指煤礦開采活動中出現(xiàn)的一種較為復雜的瓦斯動力現(xiàn)象，將會導致煤礦井下的通風系統(tǒng)、井下設(shè)備等受到嚴重破壞，直接影響煤礦開采工作的正常秩序，導致煤礦井下工作人員遭受煤巖掩埋、瓦斯窒息等事故發(fā)生，嚴重情況下甚至會導致瓦斯爆炸燃燒，對工作人員的生命健康造成嚴重威脅，這也是當前我國煤礦開采工作中最嚴重的自然災害。

隨著煤礦開采深度、強度不斷增大，煤與瓦斯突出事故會愈發(fā)嚴重。為了解決此類問題，科學引進煤與瓦斯突出預警技術(shù)愈發(fā)重要，以便及時預防煤礦工作中的煤與瓦斯突出，提高礦產(chǎn)開采工作的安全性。

1 突出預警信息采集的相關(guān)概述

對預警工作而言，及時、可靠的信息數(shù)據(jù)是預警的前提，因此，想要在煤礦開采工作中有效應用煤與瓦斯突出預警技術(shù)，就需要對煤礦開采信息進行收集、整理與分析，并且還要將相關(guān)信息存儲到預警信息庫當中。預警信息包含：地質(zhì)構(gòu)造信息、非在線檢測信息、井下在線檢測信息等。

常見的預警信息采集途徑主要存在兩種方式，分別為人工收集與數(shù)據(jù)采集器收集。在對煤礦中的非在線監(jiān)測信息進行采集時，常見的收集手段為人工收集，利用信息錄入軟件錄入在線監(jiān)測信息，將信息整合到相關(guān)預警數(shù)據(jù)庫當中。該方法能夠?qū)ΦV產(chǎn)開采工作中的非在線監(jiān)測信息進行有效獲取，但是人工因素干擾較多，信息收集效率不高，因此，要結(jié)合礦產(chǎn)開采工作的實際情況，不斷研發(fā)相關(guān)自動化采集技術(shù)[1]。例如，在對煤礦中的瓦斯含量進行測定與收集時，可以采用快速測量瓦斯含量的裝置，對井下瓦斯含量信息進行動態(tài)監(jiān)測與獲取，以便能夠?qū)崟r掌握井下瓦斯的具體含量。采集器收集到相關(guān)信息后，可以有效傳送到預警數(shù)據(jù)庫中。

礦壓信息主要包含兩種獲取渠道：（1）從礦壓檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中獲取。（2）從礦產(chǎn)中的存儲介質(zhì)中獲取。利用相關(guān)井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)將礦產(chǎn)信息傳送到地面設(shè)備，為實現(xiàn)煤與瓦斯突出預警提供信息支持。

2 煤與瓦斯突出預警技術(shù)的研究現(xiàn)狀

根據(jù)當前我國煤與瓦斯突出預警技術(shù)的研究情況來看，在我國礦產(chǎn)開采工作中常見的預測方法有兩種，分別為接觸式預測法與非接觸式預測法。常見的接觸式預測法為鉆屑指標法，常見的非接觸式預測法為電磁輻射法等。從煤礦開采工作的實際情況來看，無論是同一個礦井，還是不同礦井，甚至處于同一煤層的不同區(qū)域，煤與瓦斯的突出危險性以及預測指標的敏感性都有所不同，因此，對于煤礦的煤與瓦斯突出預警指標也從原先的單項指標逐漸轉(zhuǎn)換為復合指標，涉及煤層瓦斯壓力、瓦斯放散速度等[2]。

在全世界范圍內(nèi)，不少國家已經(jīng)研究出來適合本國國情的煤與瓦斯突出預警系統(tǒng)。例如，德國為了提高自身礦井安全狀況，結(jié)合礦產(chǎn)開采工作，構(gòu)建了具有可視化的SIWA2000控制中心，能夠?qū)ΦV產(chǎn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行分析、處理，進而在5 s內(nèi)對礦井的安全狀況進行評價。國外眾多國家雖然對有關(guān)礦井管理技術(shù)的研究、決策起到了積極作用，但是通常內(nèi)容都是側(cè)重于礦產(chǎn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的處理以及相關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)建，并不能夠?qū)ΦV產(chǎn)預警工作進行深入研究，并且大多數(shù)情況下，對礦產(chǎn)中的危險源都是進行靜態(tài)評價，不能對礦產(chǎn)中的電磁輻射、瓦斯以及氣體成分信息進行處理、分析，有關(guān)煤礦災害預警功能還需要進一步完善[3]。

在我國，目前對煤與瓦斯突出預警技術(shù)的研究中，重慶取得了良好的成績，構(gòu)建的煤礦預警監(jiān)控系統(tǒng)在我國蘆嶺煤礦運行良好，能夠?qū)υ撁旱V運行過程中的各項動力現(xiàn)象、指標信息進行收集，利用安全系統(tǒng)學、瓦斯地質(zhì)學等相關(guān)學科，對煤礦工作中的相關(guān)活動進行全面剖析，根據(jù)所采集到的信息對煤礦中的情況進行判斷，完成預警工作，工作人員在此過程中要充分結(jié)合煤礦的實際開發(fā)情況，為煤礦開采工作的順利開展打下堅實的基礎(chǔ)[4]。

3 煤與瓦斯突出預警技術(shù)發(fā)展趨勢

在我國現(xiàn)代化信息技術(shù)水平不斷提高的今天，煤礦開采企業(yè)想要有效應用煤與瓦斯突出預警技術(shù)，提高煤礦開采工作的安全性，就需要借助人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，研發(fā)出智能化的預警技術(shù)，以便能夠?qū)ΦV產(chǎn)開采工作中的開采情況進行分析、監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)工作中的異常情況，對相關(guān)信息進行智能分析，及時發(fā)布與相應。具體來看，煤與瓦斯突出預警技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包含以下3個方面。

3.1 自動化

煤與瓦斯突出預警技術(shù)的未來發(fā)展方向是自動化與高精度，除了不斷優(yōu)化升級煤礦開采工作中的信息采集、在線檢測技術(shù)外，還需要對有關(guān)突出的信息數(shù)據(jù)進行全面采集，對相關(guān)信息進行篩選、過濾，以便能夠提高煤與瓦斯突出預警信息全面性與準確性，為突出預警提供強有力的信息保障，自動化的實現(xiàn)能夠在很大程度上降低企業(yè)人力資源的投入，進而節(jié)省企業(yè)經(jīng)濟投入，在規(guī)避開采風險的同時，提高煤礦開采工作的經(jīng)濟效益[5]。

3.2 構(gòu)建大數(shù)據(jù)模型

在當前我國大數(shù)據(jù)技術(shù)水平不斷提高的背景下，煤與瓦斯突出技術(shù)的未來發(fā)展會朝著大數(shù)據(jù)方向發(fā)展。采用自動化、智能化的大數(shù)據(jù)技術(shù)，對礦產(chǎn)中的事故進行詳細分析，以便能夠結(jié)合實際情況構(gòu)建出完善的智能預警模型，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建相關(guān)突出預警模型，提高突出預警模型的及時性與可靠性，為預警工作提供海量信息，實現(xiàn)準確預警[6]。

3.3 基于云技術(shù)的突出預警軟件系統(tǒng)

云技術(shù)身為21世紀的新興技術(shù)，在多個行業(yè)都有所應用，煤與瓦斯預警技術(shù)在發(fā)展過程中也需要結(jié)合社會事實情況，積極引進云技術(shù)，構(gòu)建出完善的突出預警系統(tǒng)。在此過程中，要與多個系統(tǒng)平臺聯(lián)系，以便能夠?qū)︻A警系統(tǒng)進行實時發(fā)布與查詢，確保預警軟件系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定運行[7]。

以上述技術(shù)為支撐，不斷完善煤礦開采活動中的煤與瓦斯預警技術(shù)，逐漸形成統(tǒng)一的預警標準法律，為我國煤礦開采預警技術(shù)的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

突出預警技術(shù)在中國煤礦現(xiàn)場得到了一定應用，但由于突出災害致因復雜、不同礦井及區(qū)域差異大等，在實際應用過程中仍存在一定局限。信息監(jiān)測的自動化水平、預警模型的智能化水平、預警軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和便捷性，以及預警準確率等仍有待進一步提升。研發(fā)高自動化水平及高精度的突出預警信息監(jiān)測采集技術(shù)及裝備，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的突出預警指標及智能預警模型，開發(fā)基于云技術(shù)的高可靠性預警軟件系統(tǒng)，形成突出智能預警技術(shù)及系統(tǒng)，是今后的發(fā)展趨勢，具有廣闊的應用前景。