三级地质预警系统保障矿井精准安全高效开采的应用

2020-12-16刘威

山东煤炭科技 2020年11期

刘威

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，山西古交 030206）

近年来随着矿井开采逐渐向深部的延伸，煤层赋存条件从相对简单趋向于复杂，矿井各种地质问题逐年增多，普遍存在的断层和陷落柱等构造有增多之势，更甚是构造涌（突）水时刻有潜在的威胁。精准的地质资料是矿井安全和高效生产最根本的保障条件。随着物探、钻探技术装备与综合探测技术的应用，获得了大量的各类地质信息资料，但地质精细化研究相对欠缺，评价指标与方法体系也未系统构建，因此无法有效预测地质风险，难以适应煤炭精准开采的技术需求。如何充分利用“互联网+”形成多位多参数的地测信息体系，实现数字化、信息化和智能化的矿井地质预警系统，真正实现地质条件量化可测性[2]，为矿井安全生产提供可靠的地质保障，成为了一个新的研究课题。

1 研究背景

屯兰矿位于西山煤田古交矿区西部，地质类型极复杂，是煤与瓦斯突出矿井，误揭煤层和构造往往很容易发生煤与瓦斯突出事故。依据《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出细则》和《矿井地质工作规定》，逐步建立三级地质保障体系（矿、科、（区）队三级地质工作责任）。一级保障—采掘区队技术主管、技术队长、技术员要负责工作面地质信息收集、反馈；二级保障—地测科技术主管、地质技术人员负责汇总各工作面地质资料，对影响采掘的地质因素做出预测预报；三级保障—总工程师、地测副总负责重大地质问题处理。实际工作中队组人员要对大量纸质地质信息卡进行整理，导致提交时间滞后，出现填写灰色不清、误报、谎报等，无法及时准确反映当前工作面地质信息，由此使地质技术人员无法及时统计分析地质信息，难以形成准确度较高的地质预测。

2 主要的研究内容

利用计算机、网络、无线通讯等技术，对地质信息资料的数据采集、数据存储、数据传输、数据分析、数据安全和数据再现等以先进的信息化技术与设备进行自动化、流程化、规范化，增强矿井地质条件的量化预测与综合评价。

2.1 软件的总体设计

系统服务器操作系统采用企业级Linux 操作系统CentOS，数据库采用企业级MySQL，软件系统结构分服务器端和客户端两大部分，服务器端负责数据的存储、分析、转换、传送、控制与管理，客户端负责数据的采集、接收和再现。如表1、图1所示。

表1 系统软硬件部署表

图1 系统整体设计框架

2.2 软件涉及技术

采用SOA 设计理念和绿色设计方法，集数据、服务、流程和管理于一体，把握流行与前沿技术方向与物探技术相结合，提供一站式煤矿信息化解决方案。主要包括：融合异构数据接口技术、MySQL数据库技术、J2EE 系统架构、数据异步传输技术、多主同步机制技术、单点登录技术、并发机制处理技术等。由三类七大服务模块组成，即数据整合服务、数据分析服务、应用服务、接入服务、通讯服务、安全服务及系统管理服务。

2.3 地质保障管理预警系统主要功能设计

2.3.1 队组识别

山西焦煤屯兰矿地质保障管理预警平台系统采用一个班组共享口令的方式，尽量减少填写压力，落实到具体的班组、责任人。班组填写负责人首先点击选择相应的队组，并输入口令进行登入。该口令为班组内共享使用，系统自动识别并列出该队组所有的负责人姓名，由施工人员进行选择。所有的队组都可以由管理员修改定制，并将自动生成/设置的口令发送到相关负责人的手机上。系统客户端如图2 所示。

图2 系统客户端

2.3.2 信息录入

汇报人将根据选项选择所施工的工作面、巷道名称、班次、测点编号，结合本班实际情况选择输入点前距离、工作面及顶底板岩性及厚度（右侧自动生成柱状图）、顶板锚杆及锚索施工情况、超前探眼情况、掌子面煤岩层、瓦斯、涌水有无变化，最后选择汇报人，点击提交即完成信息卡汇报工作。工作面信息卡如图3 所示。

图3 工作面信息卡

2.3.3 地质人员登录后台管理界面

通过后台管理可以查看地质信息卡报送情况，对信息卡进行统计筛选，对告警信息进行处理，对信息卡进行汇总等工作。系统管理界面如图4 所示。

图4 系统管理界面

管理员登录后首先可以看到信息卡报警界面，如图5 所示。

图5 系统报警界面

收到报警信息后地质人员对报警信息进行分析判断，或到井下现场进行查看（对淋水进行取样化验，重新进行超前探孔施工，分析见煤、见岩情况），查明原因排除隐患后，对报警信息进行处理。

2.3.4 信息卡查询

信息卡查询可以按巷道名称查询，也可以按施工队组查询，还可以按照报送日期等进行筛选查询。地质人员通过信息卡查询以及到现场收集掌握的资料，对各队组报送的信息卡进行查看、统计、筛选，对报送队组进行考核评比。在信息卡汇总界面里可以对各队组汇报的地质信息卡按日期、巷道名称和测点编号进行汇总，系统将自动生成巷道剖面图。生成巷道剖面图如图6 所示。