煤礦井下自然災(zāi)害監(jiān)測與人員安全系統(tǒng)

胡國慶　劉麗超　范維健

摘? ?要： 煤礦井下自然災(zāi)害的發(fā)生，將對礦山工作人員安全和采礦作業(yè)質(zhì)量造成威脅和不利影響。介紹了煤礦井下的主要自然災(zāi)害——瓦斯危害、礦井火災(zāi)、礦井水害、頂板事故和沖擊地壓，分析了各災(zāi)害的成因與聯(lián)系，闡述了煤礦井下自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)以及人員安全系統(tǒng)的技術(shù)原理。研究發(fā)現(xiàn)：煤礦井下的自然災(zāi)害是相互影響的，但自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)大都是單一結(jié)構(gòu)，有必要實(shí)現(xiàn)功能上的融合，確保自然災(zāi)害預(yù)防的聯(lián)動性、協(xié)同性和有效性;人員安全系統(tǒng)還需要在通風(fēng)、救援行動、消防和預(yù)防方面形成更及時(shí)和有效的交互;自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)不僅要與廣播通信/預(yù)警系統(tǒng)、礦用人員定位系統(tǒng)進(jìn)行整合，還要向無線化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 煤礦井;瓦斯;礦井火災(zāi);沖擊地壓;自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng);人員安全系統(tǒng)

中圖分類號：TD82? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2095-8412 （2020） 01-047-06

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http： //www.china-iti.com? ? DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.01.010

引言

自然災(zāi)害監(jiān)測對保障礦山工作人員安全、保證采礦作業(yè)連續(xù)性有著至關(guān)重要的作用。使用重型開采技術(shù)時(shí)，礦山作業(yè)危險(xiǎn)程度隨著開采礦層深度的增加而增加。因此，對礦山工藝流程進(jìn)行自然災(zāi)害監(jiān)測是必要的，其主要目的是確保工作人員的安全性、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的連續(xù)性和技術(shù)環(huán)節(jié)操作的可靠性。

監(jiān)測不僅涉及到與生產(chǎn)密切相關(guān)的設(shè)備，還涉及到電源、電氣設(shè)備保護(hù)介質(zhì)等。近年來，研究人員對煤礦環(huán)境下的自然災(zāi)害監(jiān)測進(jìn)行了大量研究。武珍珍[1]針對缺乏有效的煤礦瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法等問題，提出了將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中。丁國明等[2]研制出基于光譜吸收技術(shù)的光纖氣體傳感器，對不同的氣體濃度進(jìn)行了高精度測量。胡云[3]提出了一種新型的基于紅外熱成像技術(shù)的礦井火災(zāi)識別系統(tǒng)，能夠有效地對煤炭采空區(qū)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對可能出現(xiàn)的異常情況作出及時(shí)的反應(yīng)。程根銀等[4]利用光纖傳感技術(shù)的優(yōu)勢，將分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦采空區(qū)，對采空區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。張東等[5]采用微地震監(jiān)測技術(shù)，連續(xù)監(jiān)測煤礦中的圍巖破裂情況。周霖[6]采用高精度微地震監(jiān)測技術(shù)，對煤礦特厚煤層綜放工作面開采過程中的圍巖活動規(guī)律、煤巖層破裂規(guī)律和相關(guān)的應(yīng)力場變化進(jìn)行監(jiān)測與分析。王元杰[7]采用地音監(jiān)測系統(tǒng)對煤礦頂板巨厚礫巖活動進(jìn)行了觀測和研究，研究表明該系統(tǒng)可以對頂板巨厚巖層的運(yùn)動進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對其破斷進(jìn)行預(yù)測，對有效控制沖擊地壓事件的發(fā)生有很大的幫助。姜福興等[8]為研究沖擊地壓各監(jiān)測參量之間的相互關(guān)系，提高沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警的準(zhǔn)確性，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析方法和云平臺技術(shù)，開發(fā)了一種多參量聯(lián)合監(jiān)測的沖擊地壓監(jiān)控預(yù)警平臺。張宗文等[9]結(jié)合ARAMIS M/E微震監(jiān)測系統(tǒng)與ARES-5/E地音監(jiān)測系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用效果，提出了綜合微震和地音監(jiān)測技術(shù)的沖擊地壓防治方法。

煤礦安全生產(chǎn)要以人為本，特別是在煤礦井下。在自然災(zāi)害多發(fā)的環(huán)境下，在煤礦井下保障人員安全是極為復(fù)雜的工作，需要利用現(xiàn)代化手段，借助可靠的監(jiān)測、控制和自動防護(hù)系統(tǒng)。對煤礦井下的工作人員進(jìn)行安全保障，既涉及對參數(shù)的當(dāng)前和隨機(jī)監(jiān)測工作，也包括協(xié)助礦山調(diào)度員的工作和救援期間的監(jiān)督工作。

自然災(zāi)害監(jiān)測與人員安全系統(tǒng)是煤礦井下安全生產(chǎn)的重要保障，是一前一后的關(guān)系，即自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)能夠在災(zāi)害發(fā)生前對井下進(jìn)行監(jiān)測，而人員安全系統(tǒng)則能夠在災(zāi)害發(fā)生時(shí)、發(fā)生后對救援與逃生起到極大幫助。本文從這兩方面入手，基于煤礦井下自然災(zāi)害的分析，闡述現(xiàn)有自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)與人員安全系統(tǒng)的技術(shù)原理和局限性，提出功能融合、智能化方向發(fā)展等思考和建議。

1? 煤礦井下自然災(zāi)害分析

煤礦井下的自然災(zāi)害主要有瓦斯危害、礦井火災(zāi)、礦井水害、頂板事故、沖擊地壓。由于不同災(zāi)害的發(fā)生可能存在相互作用，所以造成人員傷亡的危險(xiǎn)性極大。

1.1? 瓦斯危害與礦井火災(zāi)

瓦斯作為一種易燃混合氣體，不僅會引起礦井火災(zāi)甚至爆炸，其濃度過高還會導(dǎo)致井下工作人員中毒或窒息[10]。

礦井火災(zāi)有內(nèi)因與外因兩種情況，內(nèi)因主要指煤礦的自燃，而外因則多種多樣，如人員吸煙、設(shè)備短路、輸送帶摩擦等，任何原因所產(chǎn)生的明火都會引起火災(zāi)的發(fā)生。一旦發(fā)生火災(zāi)，就容易產(chǎn)生大量有害氣體，造成人員中毒或窒息。如果井下存在的瓦斯和礦塵含量較高，又會進(jìn)一步引起爆炸，并且煤礦本身就是自燃物，更不利于火災(zāi)的撲滅，造成更大的人員傷害與經(jīng)濟(jì)損失。

1.2? 礦井水害與頂板事故

根據(jù)文獻(xiàn)[11]，礦井水害主要源于斷層裂隙導(dǎo)水、導(dǎo)水陷落柱、頂板冒落、采空區(qū)積水和老窯水等影響而形成的充水通道。礦井水害的危害性較大，除了縮短礦山設(shè)備使用壽命、降低礦山生產(chǎn)效率外，當(dāng)開采深度過大且地質(zhì)情況較差時(shí)，更容易發(fā)生礦井突水。水來勢兇猛，容易淹沒礦井，造成人員傷亡和設(shè)備的直接損壞。

頂板事故也會對礦井造成諸多危害。隨著煤礦開采面積的不斷增加，礦井頂板會持續(xù)性冒落，若礦井并沒有采取針對性的頂板支護(hù)對策，那么隨著采空區(qū)范圍的不斷增加，非常容易出現(xiàn)頂板斷裂、離層的情況。頂板斷裂、離層均會形成天然的導(dǎo)水通道，增加煤礦出現(xiàn)水災(zāi)的概率。

1.3? 沖擊地壓

沖擊地壓是巖體中聚積的變形能突然釋放，造成煤巖石崩落的一種現(xiàn)象，具有突發(fā)性、多樣性、復(fù)雜性、破壞性等特點(diǎn)[12]。沖擊地壓分一般沖擊地壓與嚴(yán)重沖擊地壓。由于沖擊地壓源于能量的釋放，因此它的發(fā)生伴隨著巖石的彈射、巨響、沖擊波，加之礦井空間狹窄且相對封閉，威力不亞于爆炸帶來的影響，故一般也稱之為“巖爆”。沖擊地壓后期也可能會引發(fā)瓦斯、水害和火災(zāi)等自然災(zāi)害，造成更加復(fù)雜的災(zāi)害。

礦震也是一種礦山動力災(zāi)害，在采礦業(yè)常被認(rèn)為是沖擊地壓。礦震是采礦作業(yè)所誘發(fā)的地震現(xiàn)象，包括地層與巖體的震動等。所以沖擊地壓的發(fā)生一定伴隨著礦震，但礦震不一定引起沖擊地壓災(zāi)害[13]。

2? 自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)

2.1? SMP瓦斯危害監(jiān)測和控制系統(tǒng)

瓦斯雖然是易燃物，但在沒有火源的情況下，不會導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。所以在評估瓦斯危害監(jiān)測和控制系統(tǒng)的功能和有效性時(shí)，甲烷自動測量系統(tǒng)具有決定性的作用。圖1為波蘭煤礦的SMP（Symmetrical Multi-Processing）系統(tǒng)總站，采樣時(shí)間通常為4分鐘，采用新的連續(xù)測量模式，允許在0～100%的CH4測量范圍內(nèi)測量瓦斯，并在危險(xiǎn)區(qū)域更快地切斷電能。它的通風(fēng)控制自動化系統(tǒng)的思想是基于對礦井空氣參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測，該系統(tǒng)應(yīng)用了許多空氣參數(shù)傳感器，包括CH4、CO、煙霧、空氣流速、絕對壓力/壓降、空氣、地層溫度以及灰塵傳感器。

隨著瓦斯爆炸事故[14]的不斷出現(xiàn)，這種單一災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)不足以應(yīng)對復(fù)雜的煤礦災(zāi)害?；谶@一思路，波蘭EMAG中心開發(fā)了SMP-NT瓦斯和火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)，并在32個礦井下投入使用。

2.2? SMP-NT瓦斯和火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

雖然硬煤礦火災(zāi)總數(shù)減少，火災(zāi)危險(xiǎn)度并沒有降低。特別是易發(fā)生沖擊地壓的煤層，由采礦作業(yè)誘發(fā)的煤體自燃和瓦斯危害突出。SMP-NT瓦斯和火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)這一先進(jìn)的調(diào)度系統(tǒng)利用安全領(lǐng)域的專業(yè)知識控制煤礦井下的氣體和火災(zāi)危險(xiǎn)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對空氣重要參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測，并采用模塊化結(jié)構(gòu)，使其功能能夠適應(yīng)被保護(hù)礦井的需要和規(guī)模。井下設(shè)備的所有元件都是本質(zhì)安全的，并且可以在爆炸性環(huán)境中運(yùn)行，即使電源中斷（甚至在災(zāi)難發(fā)生時(shí)）或發(fā)生故障，仍然可以從地面向井下設(shè)備集中供電，使系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。

通風(fēng)控制自動化系統(tǒng)的理念是基于對礦井空氣參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測，即在礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中安裝空氣參數(shù)傳感器，提供關(guān)于礦井空氣組成的任何變化的實(shí)時(shí)信息。本系統(tǒng)中使用了多個空氣參數(shù)傳感器，包括甲烷監(jiān)測器、一氧化碳分析器、煙霧探測器、固定式氧氣計(jì)、固定式風(fēng)速計(jì)、空氣溫度傳感器。系統(tǒng)配置應(yīng)取決于與礦山有關(guān)的特定災(zāi)害，而傳感器在礦山中的位置直接取決于礦業(yè)法規(guī)和特定礦山要求。

CCD-1井下工作站充當(dāng)數(shù)據(jù)集中器，是地下傳感器與地面站之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹薪椋⑻峁┻h(yuǎn)程傳感器。CCD-1井下工作站由地面供電，能夠連續(xù)測量礦山的大氣參數(shù)，監(jiān)視二進(jìn)制信號以及控制設(shè)備。該站有8個模擬輸入、16個二進(jìn)制輸入和4個控制輸出。實(shí)現(xiàn)地下設(shè)備供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡孛嬷行恼居蓴?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、監(jiān)測主機(jī)和主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。

SMP-NT瓦斯和火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的中央計(jì)算機(jī)是礦井安全的局部調(diào)度站。在煤礦井下成功實(shí)施SMP-NT調(diào)度系統(tǒng)可確保：

（1）對瓦斯、火災(zāi)危害及其他通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測和控制;

（2）對井下所有元件進(jìn)行地面集中供電;

（3）在礦井發(fā)生緊急事故和故障時(shí)自動切斷電源;

（4）對火災(zāi)進(jìn)行早期探測;

（5）在報(bào)警后的救援行動中支持調(diào)度員以及在滅火和預(yù)防行動時(shí)支持通風(fēng)服務(wù);

（6）對主風(fēng)機(jī)參數(shù)和能耗進(jìn)行監(jiān)測和控制。

總而言之，SMP-NT瓦斯和火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)是一種現(xiàn)代化控制系統(tǒng)，其對煤礦井下災(zāi)害進(jìn)行的監(jiān)測充分利用了其在礦井安全方面的經(jīng)驗(yàn)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)基本空氣參數(shù)的連續(xù)測量，并具有模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)待保護(hù)礦井的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。所有地下設(shè)備和儀器通過了本質(zhì)安全認(rèn)證，并且可以在爆炸性環(huán)境中運(yùn)行。即使在關(guān)閉電源的情況下，也可以從地面對地下設(shè)備進(jìn)行集中供電，確保系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。

2.3? 沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)

目前，沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)分為有線應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)（KJ550系統(tǒng)）和無線應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)（KJ615系統(tǒng)）。兩者的主要區(qū)別在于信號傳輸是否無線化，但兩者都是基于“當(dāng)量鉆屑量原理”和“多因素耦合的沖擊地壓危險(xiǎn)性確定方法”研制的、能夠?qū)_擊地壓危險(xiǎn)性和危險(xiǎn)程度實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確連續(xù)監(jiān)測和實(shí)時(shí)報(bào)警的監(jiān)測系統(tǒng)[15]。

沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)主要包括：

（1）布置于工作面兩側(cè)順槽的壓力傳感系統(tǒng)，它由以液壓油為壓力傳感介質(zhì)的鉆孔應(yīng)力計(jì)、高精度的礦用本質(zhì)安全型壓力傳感器以及連接件組成;

（2）井下監(jiān)測主機(jī)（分站），主機(jī)內(nèi)部的主要部件均為工業(yè)級高性能電子配件;

（3）地面監(jiān)測主機(jī)及數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，采用高性能一體化服務(wù)器工作站及高性能電子計(jì)算機(jī)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、分析等功能。主要功能特點(diǎn)有：

① 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測和顯示工作面前方的應(yīng)力場變化云圖;

② 能夠自動進(jìn)行沖擊地壓及煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)的三級預(yù)警;

③ 監(jiān)測點(diǎn)數(shù)多，監(jiān)測點(diǎn)數(shù)可達(dá)到64個;

④ 采用了高可靠性高靈敏度的數(shù)據(jù)采集及傳輸技術(shù);

⑤ 短信預(yù)警平臺能夠自動、及時(shí)向相關(guān)人員發(fā)送預(yù)警信息。

沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)路線圖如圖3所示。

2.4? 地震災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)

目前，地震災(zāi)害監(jiān)測需要引入基于動態(tài)和靜態(tài)現(xiàn)象的新型記錄方法。動態(tài)和靜態(tài)現(xiàn)象發(fā)生在頂板深處，其監(jiān)測需要把數(shù)據(jù)記錄在大直徑的鉆孔中，還需要分析鉆孔在空間布局中的變形以及大動態(tài)信號。

多年來，波蘭的EMAG中心通過在地音監(jiān)測系統(tǒng)（如SAK、ARES）中使用地震檢波器，以及在微震監(jiān)測系統(tǒng)（如SYLOK、ARAMIS）中使用地音儀來闡述和開發(fā)巖石破裂和震動記錄系統(tǒng)。ARES地音監(jiān)測系統(tǒng)和ARAMIS微震監(jiān)測系統(tǒng)分別如圖4和圖5所示。在波蘭，大多數(shù)的硬煤和銅礦開采都采用了其中的一些技術(shù)。這些技術(shù)主要涉及探頭參數(shù)、傳輸系統(tǒng)、處理方法和算法的研究。最新的技術(shù)包括ARES-4D型數(shù)字地音監(jiān)測系統(tǒng)和ARAMI-M型數(shù)字微震系統(tǒng)，其中采用的三軸探針利用了數(shù)據(jù)類型為DTSS的數(shù)字傳輸系統(tǒng)。微震系統(tǒng)目前在國內(nèi)的應(yīng)用與研究比較多。

3? 人員安全系統(tǒng)

3.1? 子系統(tǒng)

煤礦井下人員安全系統(tǒng)是在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)對工作人員提出警報(bào)的系統(tǒng)。例如在發(fā)生火災(zāi)或沖擊地壓后若產(chǎn)生了混合氣體，則需要礦用人員定位系統(tǒng)和廣播通信/預(yù)警系統(tǒng)工作。所以在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，人員安全系統(tǒng)能夠協(xié)助礦山調(diào)度員將工作人員撤離危險(xiǎn)區(qū)域。由于系統(tǒng)對突然發(fā)生的危險(xiǎn)反應(yīng)迅速，因此能立即傳遞信息或發(fā)出疏散信號，提高了救援體系的有效性。圖6為KJ725礦用人員定位系統(tǒng)示意圖。

圖7所示為KT190廣播通信/預(yù)警系統(tǒng)。在煤礦井下發(fā)生災(zāi)害，需要人員緊急撤離時(shí)，地面調(diào)度指揮人員在廣播控制臺向現(xiàn)場發(fā)送指令，指揮現(xiàn)場人員迅速、有序、安全地撤離危險(xiǎn)區(qū)域。工作人員都持有手機(jī)端，不僅能在井下進(jìn)行安全確認(rèn)，還可以向地面調(diào)度指揮人員匯報(bào)情況，從而為救援工作提供更多有效的實(shí)時(shí)信息。

3.2? 一體化系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代礦山作業(yè)強(qiáng)度以及煤礦開采深度的增加，自然災(zāi)害更加復(fù)雜多變，特別是在地質(zhì)條件特別差的煤礦井下更是如此。自然災(zāi)害一旦發(fā)生，將造成極大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要在礦井空間圖的基礎(chǔ)上對安全防護(hù)區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)整合，同時(shí)也需要將人員安全系統(tǒng)整合為一個系統(tǒng)。圖8所示為瓦斯—火災(zāi)、地震監(jiān)測和廣播通信一體化系統(tǒng)，它將自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)與廣播通信/預(yù)警系統(tǒng)整合為一個系統(tǒng)，不僅方便了管理，也提高了監(jiān)測效率。

4? 討論

煤礦井下自然災(zāi)害的監(jiān)測系統(tǒng)一直被作為獨(dú)立子系統(tǒng)。但近年來的經(jīng)驗(yàn)表明，為了確保自然災(zāi)害預(yù)防活動的有效性，有必要在功能上把所有子系統(tǒng)結(jié)合為一體。此外，對地震的空間結(jié)構(gòu)、震源，煤的自燃，以及瓦斯源的考慮也是必不可少的。為了有效地監(jiān)測和預(yù)警工作人員在自然災(zāi)害下可能發(fā)生的危險(xiǎn)、精準(zhǔn)地實(shí)施救援，在瓦斯—火災(zāi)、地震監(jiān)測和廣播通信一體化系統(tǒng)中采用最先進(jìn)的信息和微電子技術(shù)以及視聽手段，并將瓦斯危害、礦井火災(zāi)、礦井水害、頂板事故和沖擊地壓等自然災(zāi)害的監(jiān)測系統(tǒng)與廣播通信/預(yù)警系統(tǒng)和礦用人員定位系統(tǒng)結(jié)合起來，是非常必要的。

5? 總結(jié)與展望

本文首先介紹了煤礦井下開采過程中常發(fā)生的主要自然災(zāi)害，分析了它們之間的相互關(guān)系，表明煤礦井下自然災(zāi)害的發(fā)生絕不是單一的，而是相互影響的，甚至是具有連鎖反應(yīng)的。在此基礎(chǔ)上，闡述了煤礦井下自然災(zāi)害監(jiān)測與人員安全系統(tǒng)的技術(shù)原理，表明目前的自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)大都是單一結(jié)構(gòu)（基于瓦斯、火災(zāi)或地震），并且人員安全系統(tǒng)則還需要在通風(fēng)、人員救援行動、消防和預(yù)防方面進(jìn)行復(fù)雜的交互。

為了更有效地監(jiān)測煤礦井下的安全狀況，在發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)更精準(zhǔn)地實(shí)施預(yù)警與救援行動，不僅需要將自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)與廣播通信/預(yù)警系統(tǒng)、礦用人員定位系統(tǒng)一體化，還要從無線化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方向加以突破。

基金項(xiàng)目

課題：泰安市2018年科學(xué)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃（科技合作專項(xiàng)）

項(xiàng)目名稱：地壓多元動態(tài)在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)（2018HZ0109）

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

胡國慶（1985—），男，山東臨沂人，助理工程師。研究方向：礦山工程巖體穩(wěn)定性分析與測試。

E-mail： q1213167608@outlook.com

劉麗超（1988—），通信作者，女，吉林公主嶺人，助理工程師。研究方向：測控技術(shù)與儀器。

E-mail： 1213167608@qq.com

范維?。?976—），男，山東泰安人，工程師。研究方向：機(jī)電一體化技術(shù)與應(yīng)用。

（收稿日期：2020-02-02）

Natural Hazard Monitoring and Personnel Safety System in Underground Coal Mine

HU Guo-qing， LIU Li-chao， FAN Wei-jian

（Shandong Andaer Information Technology Limited Company， Taian 271000， China）

Abstract： The occurrence of natural hazards in the underground coal mine will have threat and negative impact on the safety of mine staff and the quality of mining operations. Introduced are the main natural hazards， such as gas hazard， mine fire hazard， mine water hazard， roof accident and rock burst in the underground coal mine， analyzed are the causes and relations of each hazard， and expounded are the technological principles of the natural system monitoring system and personnel safety system in the underground coal mine. It is found that： the natural hazards in the underground coal mine are mutually affected， but most of the natural hazard monitoring systems are single in structure， so it is necessary to integrate their functions to ensure the linkage， coordination and effectiveness of natural hazard prevention; the personnel safety system also needs to form more timely and effective interaction in ventilation， rescue action， and hazard prevention; the natural hazard monitoring system not only needs to be integrated with radio communication / early warning system and mine personnel positioning system， but also needs to be developed in the direction of wireless， networking and intelligence.

Key words： Underground Coal Mine; Gas; Mind Fire Hazard; Rock Burst; Natural Hazard Monitoring System; Personnel Security System