煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用研究

（河南省新鄭煤電有限責(zé)任公司 河南 451184）

煤礦開采過程中，通過合理方式應(yīng)用符合實(shí)際情況的煤與瓦斯突出綜合實(shí)時預(yù)警系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)應(yīng)用，可以通過實(shí)時方式完成對煤礦開采期間，工作面風(fēng)流中瓦斯的具體濃度情況的動態(tài)監(jiān)測，進(jìn)而完成相應(yīng)分析工作，得到突出的具體信息。而且可以發(fā)出不同級別的預(yù)警信號，通過動態(tài)方式監(jiān)測瓦斯?jié)舛仍诿旱V開采過程中發(fā)生的改變，系統(tǒng)能夠提前60min發(fā)出各項(xiàng)預(yù)警信號，進(jìn)而制定出一套合理防突方案，確保開采作業(yè)順利進(jìn)行，減少事故發(fā)生。

1.工程概況

某煤礦的生產(chǎn)力為195.8t/a，煤礦采用的立井開拓，該煤礦開采期間，開采的煤與瓦斯突出礦井。通過對礦井的具體情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，礦井地質(zhì)條件很差，褶皺一共有5條，落差不小于3.2m的斷層一共有6條，煤礦開采時的瓦斯涌量為65-91m3/min，相對瓦斯涌出量為74.28m3/min。近幾年，隨著我國煤礦開采技術(shù)的提高，煤礦開采深度增加，會導(dǎo)致瓦斯含量增多，也會導(dǎo)致煤與瓦斯突出危險性加劇，這也成為制約我國煤礦開采作業(yè)進(jìn)行的一項(xiàng)重要內(nèi)容，會降低煤礦開采效率和產(chǎn)量。

2.煤與瓦斯突出的危害

煤與瓦斯突出是煤礦開采期間容易發(fā)生一項(xiàng)大型動力災(zāi)害，突出能量大，而且會對周圍環(huán)境造成較為嚴(yán)重破壞[1]。從我國煤礦開采的整體情況來看，煤與瓦斯突出事故時有發(fā)生，通過對出現(xiàn)的煤與瓦斯大量突出事故情況來看，防突措施未得到落實(shí)，以及管理措施不到位都是引起安全事故的主要原因[2]?？梢?，要采取不同措施完成對途徑實(shí)現(xiàn)突出危險性、安全隱患的超前預(yù)警，以及對防突管理進(jìn)行強(qiáng)化，這是防突的一項(xiàng)重要措施。

3.綜合預(yù)警系統(tǒng)概述

(1)綜合預(yù)警技術(shù)原理

該項(xiàng)技術(shù)在具體應(yīng)用期間主要是對礦井瓦斯突出災(zāi)害發(fā)生的具體規(guī)律和特征加以分析，通過分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面研究，在該基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對煤與瓦斯突出情況加以分析與管理，通過專家診斷和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)完成相應(yīng)診斷工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤礦開采作業(yè)期間，煤與瓦斯突出危險狀況等各種事件的及時、準(zhǔn)確預(yù)警[3]。通過對綜合預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用，能夠完成對煤與外突出現(xiàn)象和危險性具體內(nèi)容的在線監(jiān)測、提前預(yù)警、實(shí)時播報，以及具體發(fā)展趨勢進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，獲取到相應(yīng)信息，從而為后續(xù)各項(xiàng)工作開展提供支持。

(2)綜合預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)

煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)由多個不同類型的子系統(tǒng)構(gòu)成，各個子系統(tǒng)在運(yùn)行時相互之間不會發(fā)生影響，能夠滿足應(yīng)用需求。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是綜合系統(tǒng)的主要載體，將各種不同類型的先進(jìn)技術(shù)都合理應(yīng)用在系統(tǒng)中，使系統(tǒng)作用能夠得到合理發(fā)揮，完成對各項(xiàng)參數(shù)的采集，然后完成相應(yīng)分析期間，實(shí)現(xiàn)突出預(yù)警[4]。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將預(yù)警服務(wù)、數(shù)據(jù)庫等各項(xiàng)內(nèi)容都作為中心，通過無縫方式與綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接，系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)在具體運(yùn)行期間采取分布、并行方式，這能夠?qū)崿F(xiàn)對突出災(zāi)害的即時、智能、超前預(yù)警。

4.綜合預(yù)警系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方法

依據(jù)礦井的具體情況，制定出一套能夠滿足應(yīng)用需求的預(yù)警解決方案，在實(shí)際問題分析期間，要依據(jù)具體情況，采用多參量或預(yù)警技術(shù)，集成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，發(fā)揮系統(tǒng)作用，滿足應(yīng)用需求。

(1)預(yù)警成套技術(shù)

相關(guān)工作人員對煤層與瓦斯情況進(jìn)行全面分析，完成后相應(yīng)的考察作業(yè)，同時，在該期間要對各項(xiàng)信息進(jìn)行精準(zhǔn)記錄，然后結(jié)合具體情況，制定出一套合理解決方案，從而形成一個特定礦井環(huán)境下的預(yù)警成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對煤礦具體情況的預(yù)警。

(2)識別數(shù)據(jù)

煤礦井下的很多情況都會對采集到瓦斯特征數(shù)據(jù)造成影響，因此，系統(tǒng)一共設(shè)置了智能識別、手動輸入兩種模式。通過對智能識別能夠依據(jù)礦井內(nèi)正常環(huán)境，以及突變環(huán)境的差異，通過自動方式對瓦斯涌出進(jìn)行識別。手動輸入修改，用戶依據(jù)自身需求對參數(shù)進(jìn)行輸入與設(shè)計(jì)，能夠更好適應(yīng)不同環(huán)境。

(3)建設(shè)預(yù)警計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

預(yù)警計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是在礦井局域網(wǎng)環(huán)境下建設(shè)的一項(xiàng)系統(tǒng)，通過對該系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，能夠完成對煤與瓦斯突出實(shí)現(xiàn)信息內(nèi)容的管理，以及計(jì)算機(jī)分析參數(shù)化，同時，也能夠?qū)崿F(xiàn)對計(jì)算機(jī)預(yù)警信息的管理，從而為后續(xù)各項(xiàng)工作提供支持，確保煤礦開采的安全性。

(4)綜合預(yù)警系統(tǒng)

采用先進(jìn)的信息技術(shù)，采取自動化方式完成對煤層及瓦斯參數(shù)、防突措施等各項(xiàng)不同信息化資料庫中的各項(xiàng)信息，以及資料加以挖掘，通過挖掘能夠獲取到相應(yīng)的信息內(nèi)容，然后利用專業(yè)方式，完成對獲取到的各項(xiàng)信息的分析[5]。預(yù)警系統(tǒng)中設(shè)定的預(yù)定規(guī)則和專家數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)崿F(xiàn)對瓦斯與煤突出危險性危險狀態(tài)，以及具體危險的實(shí)際發(fā)展趨勢的超前預(yù)警，對各項(xiàng)危險內(nèi)容進(jìn)行精準(zhǔn)發(fā)布，完成相應(yīng)管理工作，同時，能夠通過聯(lián)合方式完成對綜合自動規(guī)劃系統(tǒng)的有效控制，進(jìn)而減少安全事故的發(fā)生[6]。

(5)發(fā)布預(yù)警信息

對于不同等級的工作面綜合預(yù)警，可以采用不同顏色的文字表示，同時，在實(shí)際預(yù)警期間，也可以利用局域網(wǎng)、聲光報警、語音播報、短信發(fā)送的方式對預(yù)警信息進(jìn)行實(shí)時發(fā)布，進(jìn)而使相關(guān)工作人員能夠得到預(yù)警信息，為后續(xù)煤礦開采作業(yè)順利進(jìn)行提供支持，減少事故發(fā)生[7]。

5.綜合預(yù)警系統(tǒng)具體應(yīng)用及效果分析

從2019年3月到2020年2月完成了對綜合預(yù)警系統(tǒng)的全面分析，最終得到了一個性能穩(wěn)定的系統(tǒng)，完成系統(tǒng)開發(fā)于調(diào)試后，將該系統(tǒng)應(yīng)用到煤礦中。通過對該系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對煤礦工作面中出現(xiàn)的各種突出危險性進(jìn)行全面分析，針對煤礦開采進(jìn)行時出現(xiàn)的各項(xiàng)危險信息加以捕捉，完成危險信息內(nèi)容捕捉后，及時預(yù)警，具體預(yù)警情況的內(nèi)容如下：

(1)日常預(yù)測

1-115綜采工作面狀態(tài)為16，發(fā)展趨勢為18；1-5112工作面回風(fēng)順槽狀態(tài)為13，發(fā)展趨勢為13；10-108綜采工作面為31，發(fā)展趨勢為33；1-117末采工作面狀態(tài)為23，發(fā)展趨勢為20。

(2)瓦斯地質(zhì)

1-115綜采工作面狀態(tài)為6，發(fā)展趨勢為6；1-5112工作面回風(fēng)順槽狀態(tài)為42，發(fā)展趨勢為44；10-108綜采工作面為0，發(fā)展趨勢為0；1-117末采工作面狀態(tài)為15，發(fā)展趨勢為15。

(3)采掘造成的影響

1-115綜采工作面狀態(tài)為0，發(fā)展趨勢為0；1-5112工作面回風(fēng)順槽狀態(tài)為0，發(fā)展趨勢為0；10-108綜采工作面為0，發(fā)展趨勢為0；1-117末采工作面狀態(tài)為51，發(fā)展趨勢為0。

(4)瓦斯涌出現(xiàn)象

1-115綜采工作面狀態(tài)為1，發(fā)展趨勢為3；1-5112工作面回風(fēng)順槽狀態(tài)為0，發(fā)展趨勢為2；10-108綜采工作面為3，發(fā)展趨勢為3；1-117末采工作面狀態(tài)為3，發(fā)展趨勢為3。

針對1-115綜采工作面；1-5112工作面回風(fēng)順槽；10-108綜采工作面；1-117末采工作面采用的防突措分別為5、3、2、0。

綜合預(yù)警系統(tǒng)在該煤礦與瓦斯突出防治中起到了不錯的應(yīng)用效果，具體效果主要體現(xiàn)在以下兩個方面：第一，通過對該系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠使煤礦防突出作業(yè)各項(xiàng)合理化。通過對綜合預(yù)警系統(tǒng)的合理應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對煤礦開采期間工作面危險性及發(fā)展趨勢情況的精準(zhǔn)預(yù)測，從而為后續(xù)防突措施的制定與應(yīng)用提供依據(jù)，這使煤與瓦斯防突效率得到了顯著提升，同時，可以減少防突工作量。第二，在煤礦開采期間，針對煤礦具體情況，構(gòu)建了煤與瓦斯監(jiān)測信息化平臺，進(jìn)而使煤礦開采的整體效率能夠得到進(jìn)一步提高，確保煤礦開采的安全性，提高煤礦開采效率。

6.結(jié)語

煤礦開采是一項(xiàng)危險性較大的工作，在具體開采期間，為了確保煤礦開采作業(yè)的順利進(jìn)行，減少危險事故的發(fā)生，要針對煤礦情況，構(gòu)建綜合預(yù)警系統(tǒng)，在綜合預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建時要做好設(shè)計(jì)工作，這可以大幅度降低各種突出危險的發(fā)生，從而確保工作面安全，以及開采作業(yè)順利進(jìn)行。建設(shè)一套符合實(shí)際情況的綜合預(yù)警系統(tǒng)，對其進(jìn)行合理應(yīng)用，能夠使防突管理和工作規(guī)范化和精細(xì)化，進(jìn)而使開采防突管理水平能夠得到進(jìn)一步提高。