以智能化災害綜合防治系統建設筑牢礦井安全生產基石

文/王 琨 王 珅

隨著數字化、智能化快速發展，煤炭企業安全生產、安全管理發生了翻天覆地的變化，智能化礦山建設為煤礦安全生產筑牢了基石。中天合創煤炭分公司堅持智能化礦井建設，加大礦井智能化災害綜合防治系統建設、完善災害防治相關監測監控系統，讓安全生產時刻“看得見、管得了、控得住”，有效防控了重大安全風險、遏制了重特大事故的發生。

一、智能化災害綜合防治系統建設概況

中天合創煤炭分公司門克慶煤礦與葫蘆素煤礦開展智能化災害綜合防治系統建設，達到了系統數據“集成化”、風險研判“智能化”、風險管控“移動化”、隱患排查“自動化（全面化）”、應用系統“平臺化”、數據交換“標準化”的現代化礦井標準。

一是“雙防”建設“規范化”。對礦井安全風險分級管控、隱患排查治理工作進行規范建設，使其符合國家和行業政策要求、企業安全管理實際。

二是系統數據“集成化”。將礦井的十余個與安全相關的子系統進行集成，實現數據之間的互聯互通，逐步消除信息孤島。

三是系統展現“聯動化”。通過系統集成，將多個信息系統的運行監測安全數據集中在一個平臺，實現不同系統之間的安全數據聯動、聯通和傳遞。

四是風險研判“智能化”。研究礦井致災因素和指標，建立礦井安全風險預警評價指標體系和智能風險分析模型，利用人工智能和機器學習，不斷積累優化模型知識庫，研判礦井安全生產“點（監測點）、線（系統）、面(區域)”的風險等級，從宏觀、微觀兩個層次對礦井風險進行監測、預警、評估。

五是風險管控“移動化”。研判礦井安全風險管控，實現隨時隨地接收、獲取安全生產信息，全面了解礦井安全管控狀況，使管控工作深入一線工作現場，實現“移動化”辦公。

六是隱患排查“自動化”。自動從各集成系統獲取監測超標超限、系統異常數據，自動生成隱患記錄，實現閉環管理，通過AI智能視頻識別，自動發現“三違”行為。

二、智能化災害綜合防治系統建設涉及的子系統

中天合創煤炭分公司智能化災害綜合防治系統涉及風險管控、隱患排查、風險預警、綜合評判等，可實現全過程全環節的綜合防治。

一是安全風險分級管控子系統。系統通過對重點生產區域進行安全風險辨識、安全風險管控、風險管控記錄與查詢、風險點管理、基礎數據管理，實現“1+4”的風險辨識、管控、跟蹤、記錄查詢、上報全流程管理。

二是安全隱患排查治理子系統。系統通過構建隱患排查治理的全過程安全閉環管理，實現對資料類或現場問題類隱患識別、下達、整改、復查、銷號全閉環管理。

三是礦井安全風險監測預警子系統。系統集成安全風險管控、隱患排查治理、人員定位、安全監測、礦井水文監測、礦壓監測、火災系統、粉塵系統，分系統展示預測預警信息并進行統計匯總，對監測預警信息實現調度聯動展現和快速精準調度。

四是礦井安全態勢綜合評判子系統。系統基于實時數據，從人、機、環、管四個方面進行綜合評價，重點對礦井沖擊地壓、水、火、瓦斯、煤塵、頂板等自然災害，以及重大設備健康狀況、重點生產區域安全風險態勢、礦井安全態勢等進行綜合分析、研判，動態輸出礦井的安全風險管控、隱患排查治理效果評估結果。

五是安全數據中心。系統利用私有云方式建設礦井安全數據倉庫，按照統一的編碼標準，將集成數據存入專門服務器。同時，建立礦井的安全數據中心，實現對人員信息、水文監測、礦壓監測等數據的管理。

六是安全應急支持子系統。系統通過匯聚礦井基礎信息、監測預警信息、應急資源、應急處置信息，基于礦井三維模型提供應急資源、應急預案和處置方案，并結合安全知識庫、調閱歷史事故及其應急處置情況，為事故現場應急指揮提供數據支撐、為事故調查分析提供數據依據。同時，可制定出區域應急避災路線并內置于系統。

三、智能化災害綜合防治系統建設中的監測監控系統

監測監控系統是礦井智能化災害綜合防治系統建設的根本所在。中天合創煤炭分公司通過構建此系統，保障綜合防治更加高效、可靠。

一是火災安全預測預警系統。系統采用先進的激光多光譜檢測技術和光纖測溫技術，在井下就地分析氣體成分和環境溫度，將測量數據及時傳遞到地面中心站的火情監測系統，實現火情分析和監測。

二是通風安全系統。系統基礎設施主要包括通風機、遠程控制風門、遠程控制精準調節風窗、全斷面自動測風裝置、超聲波精準風速傳感器、風壓傳感器、溫濕度傳感器及各類氣體傳感器，以及全自動立井防爆門、可變頻主扇風機、局扇風機等設施。各類傳感器對通風狀態進行監測與感知，風門、風窗、風機用于井下風量的調控。

三是噴霧安全降塵系統。系統包括企業級環境監測終端：顆粒物濃度監測儀、視頻監控攝像機；自動化產塵點防塵設備終端：干霧降塵設備、道路抑塵車、堆場噴淋設備、無動力降塵設備、微動力降塵設備、無線物聯網智能降塵設備、皮帶面塵源清理設備。系統能夠對顆粒物濃度、噪聲和現場視頻進行連續自動在線監測。產塵點防塵設備可根據設備運行信號、現場環境數據自動開啟防塵作業，并將作業狀態實時數據傳入云端。

四是光纖安全測溫系統。井下使用礦用隔爆型分布式光纖測溫主機，將數據接入井下環網交換機，在井下實現集中監測分析，經環網傳輸到地面調度室服務器。

五是沖擊地壓安全監測系統。系統分為微震監測系統、煤體應力在線監測系統、煤礦頂板動態監測系統。微震監測系統是通過記錄采礦震動的能量，確定和分析震動的方向，對震中定位來評價和預測礦山動力現象。煤體應力在線監測系統是在煤層或巖層中安裝應力監測傳感器，監測煤巖支撐應力的變化。煤礦頂板動態監測系統對各工作面礦壓進行在線監測，用于預測預報初次來壓、周期來壓。

四、智能化災害綜合防治系統的技術創新點

通過智能化災害綜合防治系統建設，全面提高了礦井的災害防范和應急響應能力，取得了6項技術創新成果。

一是搭建了“四層三平臺”智能礦山體系架構。此體系架構中的“四層”，即感知執行層、過程控制層、生產管理層、戰略決策層；“三平臺”，即泛在網絡平臺、大數據云平臺、操作系統平臺，形成了全礦高速智能網絡通信平臺，支撐了煤礦智能化運行。

二是形成了國內沖擊地壓環境下安全高效智能開采模式。首次研發應用智能綜采上竄下滑監控系統，融合設備防碰撞、人員主動防護等先進技術，在3103工作面割煤速度達15m/min，創國內最快割煤速度。

三是智能掘進系統首次完成國產化替代。將掘錨機電控系統用國產系統替代。通過集成慣導、視頻AI、人員主動防護和數字孿生系統，實現了巷道斷面誤差修正、擺速自適應控制、任意斷面自動化截割等功能。

四是持續開發AI應用場景。融合視頻AI與UWB定位技術、風門自動控制技術，實現了井下紅綠燈和風門智能控制；利用機器視覺識別技術，實現了帶式輸送機智能調速、邊界防護預警等智能應用。

五是建成了沖擊地壓防沖互饋平臺。構建防沖智能預警指標模型，集成微震、應力、支架阻力、地音等多種監測方式，實現了遠程監控及專家遠程指導，提升了沖擊地壓整體防治水平。

六是建成了礦井智能通風系統。構建礦井智能化通風集中管控系統平臺，融合礦井三維通風輔助決策系統，實現了礦井通風系統的三維顯示和動態監測，以及礦井通風參數精確感知、通風設備智能控制、通風災變智能防控、通風供需智能匹配等功能。

此外，還取得了3項管理成果：健全完善了與智能化礦井常態化運行相匹配的安全管理體系；建立了與智能化礦井常態化運行相匹配的安全檢查考核體系；形成了與智能化礦井常態化運行相匹配的人才培養體系，形成了良好的智能化人才梯隊。