煤与瓦斯突出综合预警系统的实践应用研究

（河南省新郑煤电有限责任公司 河南 451184）

煤矿开采过程中，通过合理方式应用符合实际情况的煤与瓦斯突出综合实时预警系统，采用该系统应用，可以通过实时方式完成对煤矿开采期间，工作面风流中瓦斯的具体浓度情况的动态监测，进而完成相应分析工作，得到突出的具体信息。而且可以发出不同级别的预警信号，通过动态方式监测瓦斯浓度在煤矿开采过程中发生的改变，系统能够提前60min发出各项预警信号，进而制定出一套合理防突方案，确保开采作业顺利进行，减少事故发生。

1.工程概况

某煤矿的生产力为195.8t/a，煤矿采用的立井开拓，该煤矿开采期间，开采的煤与瓦斯突出矿井。通过对矿井的具体情况进行分析可以发现，矿井地质条件很差，褶皱一共有5条，落差不小于3.2m的断层一共有6条，煤矿开采时的瓦斯涌量为65-91m3/min，相对瓦斯涌出量为74.28m3/min。近几年，随着我国煤矿开采技术的提高，煤矿开采深度增加，会导致瓦斯含量增多，也会导致煤与瓦斯突出危险性加剧，这也成为制约我国煤矿开采作业进行的一项重要内容，会降低煤矿开采效率和产量。

2.煤与瓦斯突出的危害

煤与瓦斯突出是煤矿开采期间容易发生一项大型动力灾害，突出能量大，而且会对周围环境造成较为严重破坏[1]。从我国煤矿开采的整体情况来看，煤与瓦斯突出事故时有发生，通过对出现的煤与瓦斯大量突出事故情况来看，防突措施未得到落实，以及管理措施不到位都是引起安全事故的主要原因[2]。可见，要采取不同措施完成对途径实现突出危险性、安全隐患的超前预警，以及对防突管理进行强化，这是防突的一项重要措施。

3.综合预警系统概述

(1)综合预警技术原理

该项技术在具体应用期间主要是对矿井瓦斯突出灾害发生的具体规律和特征加以分析，通过分析各项数据，对数据进行全面研究，在该基础上实现对煤与瓦斯突出情况加以分析与管理，通过专家诊断和大数据系统完成相应诊断工作，进而实现煤矿开采作业期间，煤与瓦斯突出危险状况等各种事件的及时、准确预警[3]。通过对综合预警技术的应用，能够完成对煤与外突出现象和危险性具体内容的在线监测、提前预警、实时播报，以及具体发展趋势进行精准预测，获取到相应信息，从而为后续各项工作开展提供支持。

(2)综合预警系统架构

煤与瓦斯突出综合预警系统由多个不同类型的子系统构成，各个子系统在运行时相互之间不会发生影响，能够满足应用需求。计算机系统是综合系统的主要载体，将各种不同类型的先进技术都合理应用在系统中，使系统作用能够得到合理发挥，完成对各项参数的采集，然后完成相应分析期间，实现突出预警[4]。

计算机系统将预警服务、数据库等各项内容都作为中心，通过无缝方式与综合监控系统进行连接，系统中的各个子系统在具体运行期间采取分布、并行方式，这能够实现对突出灾害的即时、智能、超前预警。

4.综合预警系统功能的实现方法

依据矿井的具体情况，制定出一套能够满足应用需求的预警解决方案，在实际问题分析期间，要依据具体情况，采用多参量或预警技术，集成计算机系统，发挥系统作用，满足应用需求。

(1)预警成套技术

相关工作人员对煤层与瓦斯情况进行全面分析，完成后相应的考察作业，同时，在该期间要对各项信息进行精准记录，然后结合具体情况，制定出一套合理解决方案，从而形成一个特定矿井环境下的预警成套技术，实现对煤矿具体情况的预警。

(2)识别数据

煤矿井下的很多情况都会对采集到瓦斯特征数据造成影响，因此，系统一共设置了智能识别、手动输入两种模式。通过对智能识别能够依据矿井内正常环境，以及突变环境的差异，通过自动方式对瓦斯涌出进行识别。手动输入修改，用户依据自身需求对参数进行输入与设计，能够更好适应不同环境。

(3)建设预警计算机系统

预警计算机系统是在矿井局域网环境下建设的一项系统，通过对该系统进行应用，能够完成对煤与瓦斯突出实现信息内容的管理，以及计算机分析参数化，同时，也能够实现对计算机预警信息的管理，从而为后续各项工作提供支持，确保煤矿开采的安全性。

(4)综合预警系统

采用先进的信息技术，采取自动化方式完成对煤层及瓦斯参数、防突措施等各项不同信息化资料库中的各项信息，以及资料加以挖掘，通过挖掘能够获取到相应的信息内容，然后利用专业方式，完成对获取到的各项信息的分析[5]。预警系统中设定的预定规则和专家数据库，能够实现对瓦斯与煤突出危险性危险状态，以及具体危险的实际发展趋势的超前预警，对各项危险内容进行精准发布，完成相应管理工作，同时，能够通过联合方式完成对综合自动规划系统的有效控制，进而减少安全事故的发生[6]。

(5)发布预警信息

对于不同等级的工作面综合预警，可以采用不同颜色的文字表示，同时，在实际预警期间，也可以利用局域网、声光报警、语音播报、短信发送的方式对预警信息进行实时发布，进而使相关工作人员能够得到预警信息，为后续煤矿开采作业顺利进行提供支持，减少事故发生[7]。

5.综合预警系统具体应用及效果分析

从2019年3月到2020年2月完成了对综合预警系统的全面分析，最终得到了一个性能稳定的系统，完成系统开发于调试后，将该系统应用到煤矿中。通过对该系统的应用，可以实现对煤矿工作面中出现的各种突出危险性进行全面分析，针对煤矿开采进行时出现的各项危险信息加以捕捉，完成危险信息内容捕捉后，及时预警，具体预警情况的内容如下：

(1)日常预测

1-115综采工作面状态为16，发展趋势为18；1-5112工作面回风顺槽状态为13，发展趋势为13；10-108综采工作面为31，发展趋势为33；1-117末采工作面状态为23，发展趋势为20。

(2)瓦斯地质

1-115综采工作面状态为6，发展趋势为6；1-5112工作面回风顺槽状态为42，发展趋势为44；10-108综采工作面为0，发展趋势为0；1-117末采工作面状态为15，发展趋势为15。

(3)采掘造成的影响

1-115综采工作面状态为0，发展趋势为0；1-5112工作面回风顺槽状态为0，发展趋势为0；10-108综采工作面为0，发展趋势为0；1-117末采工作面状态为51，发展趋势为0。

(4)瓦斯涌出现象

1-115综采工作面状态为1，发展趋势为3；1-5112工作面回风顺槽状态为0，发展趋势为2；10-108综采工作面为3，发展趋势为3；1-117末采工作面状态为3，发展趋势为3。

针对1-115综采工作面；1-5112工作面回风顺槽；10-108综采工作面；1-117末采工作面采用的防突措分别为5、3、2、0。

综合预警系统在该煤矿与瓦斯突出防治中起到了不错的应用效果，具体效果主要体现在以下两个方面：第一，通过对该系统的应用，能够使煤矿防突出作业各项合理化。通过对综合预警系统的合理应用，能够实现对煤矿开采期间工作面危险性及发展趋势情况的精准预测，从而为后续防突措施的制定与应用提供依据，这使煤与瓦斯防突效率得到了显著提升，同时，可以减少防突工作量。第二，在煤矿开采期间，针对煤矿具体情况，构建了煤与瓦斯监测信息化平台，进而使煤矿开采的整体效率能够得到进一步提高，确保煤矿开采的安全性，提高煤矿开采效率。

6.结语

煤矿开采是一项危险性较大的工作，在具体开采期间，为了确保煤矿开采作业的顺利进行，减少危险事故的发生，要针对煤矿情况，构建综合预警系统，在综合预警系统构建时要做好设计工作，这可以大幅度降低各种突出危险的发生，从而确保工作面安全，以及开采作业顺利进行。建设一套符合实际情况的综合预警系统，对其进行合理应用，能够使防突管理和工作规范化和精细化，进而使开采防突管理水平能够得到进一步提高。