煤与瓦斯突出实时预警技术研究及应用

张亚楠 刘建平

摘要：预测预警作为突出防治的首要环节，可为矿井安全生产提供重要保障，但传统的煤与瓦斯突出预测技术是一种抽检式的、不连续的、局部突出危险性预测方法，已难以满足矿井安全高效生产的需求。基于此，本篇文章对煤与瓦斯突出实时预警技术研究及应用进行研究，以供參考。

关键词：煤与瓦斯突出;实时预警;研究应用

引言

煤与瓦斯突出是矿井中中经常发生的一种自然灾害，为我国的采矿事业带来了诸多威胁，其由多种原因造成，但是由于我国矿井较深，矿井内压力比较大，因此我国发生的煤与瓦斯突出多是由矿压增大造成的。突出预警技术目前在煤矿现场已得到一定规模的应用，其对突出事故的防范起到了积极作用。

一、煤与瓦斯突出预警对于安全生产的意义

通过研究大量突发的煤矿事故发现，事故原因大多是预警机制落实不到位和管理不到位导致的。事实证明，在日常煤矿生产过程中需要能够预测突出危险性隐患，对已经发生的危险要进行科学治理，建立有效的突出预警机制，也就是要建立煤与瓦斯突出预警在线综合系统，减少伤亡。

二、预警系统构成

突出预警系统主要包括硬件系统和软件系统，是预警技术的载体和实现手段，其中硬件系统主要包括计算机和网络设备等，用于用运行预警系统、数据的传输和预警结果的发布;预警软件系统主要包括预警数据库、采掘进度管理子系统、地质测量管理子系统、防突动态管理子系统、瓦斯地质分析子系统、瓦斯涌出分析子系统、预警信息查询网站、预警短信发布子系统、突出预警管理平台等。

（一）预警体系结构

由图1 可知，该多类型传感器综合瓦斯监测预警体系实际上是一个双级体系的数据融合监测预警系统，处于煤矿井下各个监测点位上的瓦斯浓度传感器、温度传感器、一氧化碳浓度传感器、风速传感器等将实际监测到的信息传输到数据分析处理中心，对监测数据进行初步分析处理和融合，处理器将初步分析结论传输到监测信息决策层进行更深一步的分析处理，获取最终的煤矿井下综采作业环境状态评估结论，根据评估结果确定是否需求进行报警。该系统中的双级体系数据融合就是对不同监测区域根据实际情况和要求划分为不同的监测组，在每一个监测组内均设置一个小组内数据融合处理中心，对该监测区域内的监测情况进行分析判断，然后将该区域的分析判断结果传输到更上一次的决策层，决策层根据各个监测小组的区域监测结果进行综合判断，确定最终的井下环境状态。该双级监测处理系统具有数据处理速度快、数据分析准确性高的优点，能够根据不同的区域情况，获取该区域最佳的监测状态，从而实现对煤矿井下整个监测环境的最优评价。

（二）硬件构成

我国存在大量公司与研究中心研发的矿井煤与瓦斯突出事故的矿井压力值监实时预警系统，其中大部分是从矿物压力角度出发进行碳纤维和气体预测的。但是，由于技术、矿井位置和环境的原因，各个矿井压力值之间仍然存在差异，以便实时监测预警系统的组成。本文介绍了一种由一家新的股份制企业开发的矿产压力监测实时预警系统。它由四个部分组成：矿物压力监测系统、内联网、井网、警报系统网络、更改警报系统的系统、记录需要分析的矿山压力值的专门中央数据库，以及用于传递信息的警报信息平台。该系统中的矿产网络由三个客户端和一个压力预警服务器组成，用于提供矿山实时预警信息，使矿产管理人员能够及时获取所有预警信息。

（二）软件系统

地质测量管理子系统、防突动态管理子系统、瓦斯地质分析子系统等分别由客户端和子系统数据库组成，用户通过客户端进行相关数据录入、查询、存储、分析等操作，并通过各自的数据同步机制实现本子系统数据库与综合预警数据库的同步。瓦斯涌出分析子系统由数据采集器、计算服务、客户端和瓦斯涌出子数据库组成，其中，数据采集器负责从监测监控系统数据库中读取相关瓦斯监测数据并实时传输至子数据库;计算服务负责实时计算瓦斯涌出指标，并将指标数据传输给综合预警数据库;客户端主要是便于用户对瓦斯涌出数据的查询和分析;采掘进度管理系统与综合预警数据库直连。

（三）系统部署及保障机制

完善、健全的组织管理结构是预警系统稳定、正常运行必不可少的条件，为保证各系统的稳定运行，平煤一矿设立了瓦斯突出预警管理机构，以总工程师为系统负责人，各部门技术主管为该部门预警系统的负责人，主要负责预警系统管理工作和人员协调，监督、检查、考核预警系统操作、维护工作完成情况，保证预警系统的正常运行;操作人员主要负责录入相关数据和资料，确保录入数据和资料的及时性和有效性，并定期对预警系统进行维护，及时发布预警结果。

（四）系统功能以及发挥的作用

根据矿山各个功能特点，将系统划分为6 个子系统：应急动态管理分析系统、地质调查管理系统、动态瓦斯变化分析系统、生产进度管理系统、瓦斯地质动态分析系统、生产进度管理系统和突出预警管理平台。它的主要功能是管理和维护矿井瓦斯层的主要参数，智能预测瓦斯的特征，实现煤层瓦斯地质图的自动生成和动态更新。该系统可以提供每日预报指标和提供预警的爆炸控制措施方面的信息。采矿管理系统为分析预警作业面的空间位置提供了基线数据，而动态瓦斯跳跃分析系统则是对矿井监测系统中瓦斯浓度监测数据的综合分析，并提供了动态瓦斯涌浪指数的信息，以便进行可见预警。

三、煤与瓦斯突出预警在线综合系统的具体应用

安全生产基础数据是瓦斯标准灾害预警的基础。收集和分析基本数据需要“一通三防”、地面试验、规划、监测等部门共同工作。

结束语

煤炭是世界三大能源之一，也是我国最经济最可靠的能源，随着经济的发展，煤矿的开采强度与深度不断增大，矿区发生灾害事故的频率也随之增大，矿区的灾害事故会造成巨大的经济损失，因此矿区灾害一直是国内外研究学者研究的重点，煤矿瓦斯灾害预警的研究也是重中之重。

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