煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

劉 純

（湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410151）

煤與瓦斯突出指煤礦開(kāi)采活動(dòng)中出現(xiàn)的一種較為復(fù)雜的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致煤礦井下的通風(fēng)系統(tǒng)、井下設(shè)備等受到嚴(yán)重破壞，直接影響煤礦開(kāi)采工作的正常秩序，導(dǎo)致煤礦井下工作人員遭受煤巖掩埋、瓦斯窒息等事故發(fā)生，嚴(yán)重情況下甚至?xí)?dǎo)致瓦斯爆炸燃燒，對(duì)工作人員的生命健康造成嚴(yán)重威脅，這也是當(dāng)前我國(guó)煤礦開(kāi)采工作中最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。

隨著煤礦開(kāi)采深度、強(qiáng)度不斷增大，煤與瓦斯突出事故會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，科學(xué)引進(jìn)煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)愈發(fā)重要，以便及時(shí)預(yù)防煤礦工作中的煤與瓦斯突出，提高礦產(chǎn)開(kāi)采工作的安全性。

1 突出預(yù)警信息采集的相關(guān)概述

對(duì)預(yù)警工作而言，及時(shí)、可靠的信息數(shù)據(jù)是預(yù)警的前提，因此，想要在煤礦開(kāi)采工作中有效應(yīng)用煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)，就需要對(duì)煤礦開(kāi)采信息進(jìn)行收集、整理與分析，并且還要將相關(guān)信息存儲(chǔ)到預(yù)警信息庫(kù)當(dāng)中。預(yù)警信息包含：地質(zhì)構(gòu)造信息、非在線(xiàn)檢測(cè)信息、井下在線(xiàn)檢測(cè)信息等。

常見(jiàn)的預(yù)警信息采集途徑主要存在兩種方式，分別為人工收集與數(shù)據(jù)采集器收集。在對(duì)煤礦中的非在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行采集時(shí)，常見(jiàn)的收集手段為人工收集，利用信息錄入軟件錄入在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息，將信息整合到相關(guān)預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。該方法能夠?qū)ΦV產(chǎn)開(kāi)采工作中的非在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行有效獲取，但是人工因素干擾較多，信息收集效率不高，因此，要結(jié)合礦產(chǎn)開(kāi)采工作的實(shí)際情況，不斷研發(fā)相關(guān)自動(dòng)化采集技術(shù)[1]。例如，在對(duì)煤礦中的瓦斯含量進(jìn)行測(cè)定與收集時(shí)，可以采用快速測(cè)量瓦斯含量的裝置，對(duì)井下瓦斯含量信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與獲取，以便能夠?qū)崟r(shí)掌握井下瓦斯的具體含量。采集器收集到相關(guān)信息后，可以有效傳送到預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)中。

礦壓信息主要包含兩種獲取渠道：（1）從礦壓檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取。（2）從礦產(chǎn)中的存儲(chǔ)介質(zhì)中獲取。利用相關(guān)井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)將礦產(chǎn)信息傳送到地面設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯突出預(yù)警提供信息支持。

2 煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)的研究現(xiàn)狀

根據(jù)當(dāng)前我國(guó)煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)的研究情況來(lái)看，在我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)采工作中常見(jiàn)的預(yù)測(cè)方法有兩種，分別為接觸式預(yù)測(cè)法與非接觸式預(yù)測(cè)法。常見(jiàn)的接觸式預(yù)測(cè)法為鉆屑指標(biāo)法，常見(jiàn)的非接觸式預(yù)測(cè)法為電磁輻射法等。從煤礦開(kāi)采工作的實(shí)際情況來(lái)看，無(wú)論是同一個(gè)礦井，還是不同礦井，甚至處于同一煤層的不同區(qū)域，煤與瓦斯的突出危險(xiǎn)性以及預(yù)測(cè)指標(biāo)的敏感性都有所不同，因此，對(duì)于煤礦的煤與瓦斯突出預(yù)警指標(biāo)也從原先的單項(xiàng)指標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)換為復(fù)合指標(biāo)，涉及煤層瓦斯壓力、瓦斯放散速度等[2]。

在全世界范圍內(nèi)，不少?lài)?guó)家已經(jīng)研究出來(lái)適合本國(guó)國(guó)情的煤與瓦斯突出預(yù)警系統(tǒng)。例如，德國(guó)為了提高自身礦井安全狀況，結(jié)合礦產(chǎn)開(kāi)采工作，構(gòu)建了具有可視化的SIWA2000控制中心，能夠?qū)ΦV產(chǎn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、處理，進(jìn)而在5 s內(nèi)對(duì)礦井的安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。國(guó)外眾多國(guó)家雖然對(duì)有關(guān)礦井管理技術(shù)的研究、決策起到了積極作用，但是通常內(nèi)容都是側(cè)重于礦產(chǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的處理以及相關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)建，并不能夠?qū)ΦV產(chǎn)預(yù)警工作進(jìn)行深入研究，并且大多數(shù)情況下，對(duì)礦產(chǎn)中的危險(xiǎn)源都是進(jìn)行靜態(tài)評(píng)價(jià)，不能對(duì)礦產(chǎn)中的電磁輻射、瓦斯以及氣體成分信息進(jìn)行處理、分析，有關(guān)煤礦災(zāi)害預(yù)警功能還需要進(jìn)一步完善[3]。

在我國(guó)，目前對(duì)煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)的研究中，重慶取得了良好的成績(jī)，構(gòu)建的煤礦預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)蘆嶺煤礦運(yùn)行良好，能夠?qū)υ撁旱V運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)動(dòng)力現(xiàn)象、指標(biāo)信息進(jìn)行收集，利用安全系統(tǒng)學(xué)、瓦斯地質(zhì)學(xué)等相關(guān)學(xué)科，對(duì)煤礦工作中的相關(guān)活動(dòng)進(jìn)行全面剖析，根據(jù)所采集到的信息對(duì)煤礦中的情況進(jìn)行判斷，完成預(yù)警工作，工作人員在此過(guò)程中要充分結(jié)合煤礦的實(shí)際開(kāi)發(fā)情況，為煤礦開(kāi)采工作的順利開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

3 煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在我國(guó)現(xiàn)代化信息技術(shù)水平不斷提高的今天，煤礦開(kāi)采企業(yè)想要有效應(yīng)用煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)，提高煤礦開(kāi)采工作的安全性，就需要借助人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，研發(fā)出智能化的預(yù)警技術(shù)，以便能夠?qū)ΦV產(chǎn)開(kāi)采工作中的開(kāi)采情況進(jìn)行分析、監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)工作中的異常情況，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行智能分析，及時(shí)發(fā)布與相應(yīng)。具體來(lái)看，煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要包含以下3個(gè)方面。

3.1 自動(dòng)化

煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向是自動(dòng)化與高精度，除了不斷優(yōu)化升級(jí)煤礦開(kāi)采工作中的信息采集、在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)外，還需要對(duì)有關(guān)突出的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行篩選、過(guò)濾，以便能夠提高煤與瓦斯突出預(yù)警信息全面性與準(zhǔn)確性，為突出預(yù)警提供強(qiáng)有力的信息保障，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)能夠在很大程度上降低企業(yè)人力資源的投入，進(jìn)而節(jié)省企業(yè)經(jīng)濟(jì)投入，在規(guī)避開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，提高煤礦開(kāi)采工作的經(jīng)濟(jì)效益[5]。

3.2 構(gòu)建大數(shù)據(jù)模型

在當(dāng)前我國(guó)大數(shù)據(jù)技術(shù)水平不斷提高的背景下，煤與瓦斯突出技術(shù)的未來(lái)發(fā)展會(huì)朝著大數(shù)據(jù)方向發(fā)展。采用自動(dòng)化、智能化的大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)礦產(chǎn)中的事故進(jìn)行詳細(xì)分析，以便能夠結(jié)合實(shí)際情況構(gòu)建出完善的智能預(yù)警模型，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建相關(guān)突出預(yù)警模型，提高突出預(yù)警模型的及時(shí)性與可靠性，為預(yù)警工作提供海量信息，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)警[6]。

3.3 基于云技術(shù)的突出預(yù)警軟件系統(tǒng)

云技術(shù)身為21世紀(jì)的新興技術(shù)，在多個(gè)行業(yè)都有所應(yīng)用，煤與瓦斯預(yù)警技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中也需要結(jié)合社會(huì)事實(shí)情況，積極引進(jìn)云技術(shù)，構(gòu)建出完善的突出預(yù)警系統(tǒng)。在此過(guò)程中，要與多個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)聯(lián)系，以便能夠?qū)︻A(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布與查詢(xún)，確保預(yù)警軟件系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定運(yùn)行[7]。

以上述技術(shù)為支撐，不斷完善煤礦開(kāi)采活動(dòng)中的煤與瓦斯預(yù)警技術(shù)，逐漸形成統(tǒng)一的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)法律，為我國(guó)煤礦開(kāi)采預(yù)警技術(shù)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

突出預(yù)警技術(shù)在中國(guó)煤礦現(xiàn)場(chǎng)得到了一定應(yīng)用，但由于突出災(zāi)害致因復(fù)雜、不同礦井及區(qū)域差異大等，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在一定局限。信息監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化水平、預(yù)警模型的智能化水平、預(yù)警軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和便捷性，以及預(yù)警準(zhǔn)確率等仍有待進(jìn)一步提升。研發(fā)高自動(dòng)化水平及高精度的突出預(yù)警信息監(jiān)測(cè)采集技術(shù)及裝備，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的突出預(yù)警指標(biāo)及智能預(yù)警模型，開(kāi)發(fā)基于云技術(shù)的高可靠性預(yù)警軟件系統(tǒng)，形成突出智能預(yù)警技術(shù)及系統(tǒng)，是今后的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。