雪坪煤矿通防系统安全管理的可视化研究

范一波

（同煤集团临汾宏大矿业公司，山西 临汾 041507）

1 工程概况

煤矿瓦斯爆炸事故的频繁发生引起了社会的广泛关注，必须加以重视。同煤集团临汾宏大矿业公司雪坪煤矿位于山西省临汾市尧都区土门镇小腰村，经1992年、2000年、2012年三次技术改造，该煤矿的设计生产能力从400万t/年提升到800万t/年。开拓方式为斜井，采煤方式为短壁式，炮采落煤工艺，运输大巷为3‰的水平巷，回风巷为平巷。随着煤矿生产能力的提高，该矿瓦斯涌出量表现为逐年增加趋势，煤层也表现为具有自燃倾向的煤层，给雪坪煤矿的开采带来严重的安全隐患。基于安全高效煤矿的建设目标，在集团公司的要求下，该矿采用计算机图像技术、数字化技术、网络传输技术、可视化技术研发了煤矿通防安全管理系统，对井下的采掘生产、瓦斯通风、煤层自燃等问题进行实时监控。监控数据可在地面调度室的电脑屏幕进行显示，并带有识别和报警功能，给煤矿管理人员及领导提供决策依据。

2 可视性远程监控系统的开发

应国家安监总局及同煤集团的要求，雪坪煤矿公司与中煤科工重庆设计院进行联合技术研究，进行了基于可视性的通风瓦斯监控系统的研制。开发前期进行计算机通风网络解算和监测系统数据读取传输软件的开发，然后利用数字化现代技术将传输数据进行处理，将风流、瓦斯和安全隐患等信息联合一起，基于可视化技术建立可视化的煤矿通防安全管理系统。该系统能在地面调度室计算机屏幕中直接进行信息的反映，给煤矿管理者提供决策依据。

2.1 现代数据可视化技术

现代可视化技术是知识发现的一个主要方法，是把数据、信息和知识转化为可视的过程。人们通过可视化界面，能快速地了解和掌握数据的表现内涵，同时掌握其隐藏的内在关系、特征和趋势。通过该技术，用户由可视化的视觉反馈指导，能更快地研究数据库中数据的更多特性，也更有助于帮助用户发现数据的内在本质及所蕴涵的信息。雪坪煤矿通风瓦斯监控系统的可视化技术的应用，主要是将实时监控采集到的风流、瓦斯和空间位置的信息数据转换为立体空间感的图形，同时配套相关的文字安全信息在地面调度室的电脑屏幕上进行显示。当前雪坪煤矿公司和中煤科工重庆设计院已根据该煤矿井下通风系统的实况，采用软件开发语言，在计算机图形学、数据库技术知识的基础上，研制了完善的可视化系统。

2.2 监控系统可视化软件

监控系统可视化软件有三大组成部分：图形显示、通风网络解算、矿井监测。通过对通风网络解算可以实现对煤矿井下的火灾模拟预测。可视化系统的数据文件联系如图1所示，该系统主要是采用Access数据库、TEXT文件、二进制文件，使用数据库技术传输数据，FTP服务将传输数据文件给图形系统。基于Windows状态下开发了网络解算软件及配套的火灾模拟软件，开发格式Access型数据库，该设计操作简便，数据信息的输入也简便，当采集到的风阻、温度、节点信息输入后，软件自动运行将结果以图形的方式显示。矿井监测系统部分：采用计算机自动对井下安装的探头进行数据的读取，时间间隔为15s/次；传感器名称、位置等探测设备数据，数据存于Access数据库中，探测结果数据保存于二进制文件中。图形显示系统用ETP文件传输方式提取数据，保存在计算机上。

图1 可视化系统的数据文件联系

2.3 监控系统的报警功能

当监控系统检测到井下火灾及瓦斯数据达到相应的设定值时，系统会开启报警功能进行报警提示。报警提示信息主要是采用声音及图示进行，声音报警采用了VB中的VBX控件技术，来实现对声音设备的控制。当监测到存在安全隐患时，启动报警功能，同时进行报警的位置查找，进行闪烁标记来实现系统的图示报警。

3 监控系统可视化的实践应用分析

3.1 通风网络解算

以雪坪煤矿公司的1491工作面通风系统为研究对象，采用该通风瓦斯监控系统，根据操作方法，通风网络解算在读取到巷道、节点后自动解算，即可在屏幕上看到1491工作面通风系统的图形形成，如图2所示。

图2 1491工作面通风系统

3.2 瓦斯监控系统

瓦斯监控系统将井下瓦斯探测数据采集后，图形软件即对数据进行分析，然后展示在屏幕上。在计算机操作时，将鼠标移至该探测器图标上，稍停片刻，计算机屏幕上即可出现本传感器探测到的具体数据变化。

3.3 火灾模拟及报警

远程监控系统能实现火灾、冒顶等状态下的风流变化的模拟情况。设定进行火灾模拟时，系统会自动读取烟雾到达的巷道及时间等灾情数据，同时启动声音、图示报警系统，以闪烁的红色圆圈表示火灾发生区域，粗线条表示烟雾覆盖区域。系统还会自动提供井下人员的安全撤退线路，为抢险救灾提供决策。

4 结论

对煤矿井下瓦斯通风进行实时的可视化监控，是降低瓦斯爆炸事故的技术措施，是提高煤矿安全管理水平的手段，也是实现煤矿安全高效生产的基础。雪坪煤矿公司与中煤科工重庆设计院联系研发的可视化监控系统，可以有效地将井下监测数据信息、通防安全属性数据信息、空间位置数据信息进行结合，在地面调度室的电脑显示屏将风流、瓦斯数据信息以图形的方式显示。该系统还能完成对当前及历史数据的查找，及时掌握通风现状、瓦斯浓度、异常风流，为煤矿管理人员及领导提供了处理安全隐患的决策依据。该系统从2015年12月运行至今已有2年多的时间，系统的整体运行情况较稳定，技术人员操作简便，显示的数据真实可靠，图形界面直观，对该煤矿瓦斯通风安全做出了巨大的贡献。