以智能化災害綜合防治系統(tǒng)建設筑牢礦井安全生產基石

文/王 琨 王 珅

隨著數字化、智能化快速發(fā)展，煤炭企業(yè)安全生產、安全管理發(fā)生了翻天覆地的變化，智能化礦山建設為煤礦安全生產筑牢了基石。中天合創(chuàng)煤炭分公司堅持智能化礦井建設，加大礦井智能化災害綜合防治系統(tǒng)建設、完善災害防治相關監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，讓安全生產時刻“看得見、管得了、控得住”，有效防控了重大安全風險、遏制了重特大事故的發(fā)生。

一、智能化災害綜合防治系統(tǒng)建設概況

中天合創(chuàng)煤炭分公司門克慶煤礦與葫蘆素煤礦開展智能化災害綜合防治系統(tǒng)建設，達到了系統(tǒng)數據“集成化”、風險研判“智能化”、風險管控“移動化”、隱患排查“自動化（全面化）”、應用系統(tǒng)“平臺化”、數據交換“標準化”的現代化礦井標準。

一是“雙防”建設“規(guī)范化”。對礦井安全風險分級管控、隱患排查治理工作進行規(guī)范建設，使其符合國家和行業(yè)政策要求、企業(yè)安全管理實際。

二是系統(tǒng)數據“集成化”。將礦井的十余個與安全相關的子系統(tǒng)進行集成，實現數據之間的互聯(lián)互通，逐步消除信息孤島。

三是系統(tǒng)展現“聯(lián)動化”。通過系統(tǒng)集成，將多個信息系統(tǒng)的運行監(jiān)測安全數據集中在一個平臺，實現不同系統(tǒng)之間的安全數據聯(lián)動、聯(lián)通和傳遞。

四是風險研判“智能化”。研究礦井致災因素和指標，建立礦井安全風險預警評價指標體系和智能風險分析模型，利用人工智能和機器學習，不斷積累優(yōu)化模型知識庫，研判礦井安全生產“點（監(jiān)測點）、線（系統(tǒng)）、面(區(qū)域)”的風險等級，從宏觀、微觀兩個層次對礦井風險進行監(jiān)測、預警、評估。

五是風險管控“移動化”。研判礦井安全風險管控，實現隨時隨地接收、獲取安全生產信息，全面了解礦井安全管控狀況，使管控工作深入一線工作現場，實現“移動化”辦公。

六是隱患排查“自動化”。自動從各集成系統(tǒng)獲取監(jiān)測超標超限、系統(tǒng)異常數據，自動生成隱患記錄，實現閉環(huán)管理，通過AI智能視頻識別，自動發(fā)現“三違”行為。

二、智能化災害綜合防治系統(tǒng)建設涉及的子系統(tǒng)

中天合創(chuàng)煤炭分公司智能化災害綜合防治系統(tǒng)涉及風險管控、隱患排查、風險預警、綜合評判等，可實現全過程全環(huán)節(jié)的綜合防治。

一是安全風險分級管控子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過對重點生產區(qū)域進行安全風險辨識、安全風險管控、風險管控記錄與查詢、風險點管理、基礎數據管理，實現“1+4”的風險辨識、管控、跟蹤、記錄查詢、上報全流程管理。

二是安全隱患排查治理子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過構建隱患排查治理的全過程安全閉環(huán)管理，實現對資料類或現場問題類隱患識別、下達、整改、復查、銷號全閉環(huán)管理。

三是礦井安全風險監(jiān)測預警子系統(tǒng)。系統(tǒng)集成安全風險管控、隱患排查治理、人員定位、安全監(jiān)測、礦井水文監(jiān)測、礦壓監(jiān)測、火災系統(tǒng)、粉塵系統(tǒng)，分系統(tǒng)展示預測預警信息并進行統(tǒng)計匯總，對監(jiān)測預警信息實現調度聯(lián)動展現和快速精準調度。

四是礦井安全態(tài)勢綜合評判子系統(tǒng)。系統(tǒng)基于實時數據，從人、機、環(huán)、管四個方面進行綜合評價，重點對礦井沖擊地壓、水、火、瓦斯、煤塵、頂板等自然災害，以及重大設備健康狀況、重點生產區(qū)域安全風險態(tài)勢、礦井安全態(tài)勢等進行綜合分析、研判，動態(tài)輸出礦井的安全風險管控、隱患排查治理效果評估結果。

五是安全數據中心。系統(tǒng)利用私有云方式建設礦井安全數據倉庫，按照統(tǒng)一的編碼標準，將集成數據存入專門服務器。同時，建立礦井的安全數據中心，實現對人員信息、水文監(jiān)測、礦壓監(jiān)測等數據的管理。

六是安全應急支持子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過匯聚礦井基礎信息、監(jiān)測預警信息、應急資源、應急處置信息，基于礦井三維模型提供應急資源、應急預案和處置方案，并結合安全知識庫、調閱歷史事故及其應急處置情況，為事故現場應急指揮提供數據支撐、為事故調查分析提供數據依據。同時，可制定出區(qū)域應急避災路線并內置于系統(tǒng)。

三、智能化災害綜合防治系統(tǒng)建設中的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是礦井智能化災害綜合防治系統(tǒng)建設的根本所在。中天合創(chuàng)煤炭分公司通過構建此系統(tǒng)，保障綜合防治更加高效、可靠。

一是火災安全預測預警系統(tǒng)。系統(tǒng)采用先進的激光多光譜檢測技術和光纖測溫技術，在井下就地分析氣體成分和環(huán)境溫度，將測量數據及時傳遞到地面中心站的火情監(jiān)測系統(tǒng)，實現火情分析和監(jiān)測。

二是通風安全系統(tǒng)。系統(tǒng)基礎設施主要包括通風機、遠程控制風門、遠程控制精準調節(jié)風窗、全斷面自動測風裝置、超聲波精準風速傳感器、風壓傳感器、溫濕度傳感器及各類氣體傳感器，以及全自動立井防爆門、可變頻主扇風機、局扇風機等設施。各類傳感器對通風狀態(tài)進行監(jiān)測與感知，風門、風窗、風機用于井下風量的調控。

三是噴霧安全降塵系統(tǒng)。系統(tǒng)包括企業(yè)級環(huán)境監(jiān)測終端：顆粒物濃度監(jiān)測儀、視頻監(jiān)控攝像機；自動化產塵點防塵設備終端：干霧降塵設備、道路抑塵車、堆場噴淋設備、無動力降塵設備、微動力降塵設備、無線物聯(lián)網智能降塵設備、皮帶面塵源清理設備。系統(tǒng)能夠對顆粒物濃度、噪聲和現場視頻進行連續(xù)自動在線監(jiān)測。產塵點防塵設備可根據設備運行信號、現場環(huán)境數據自動開啟防塵作業(yè)，并將作業(yè)狀態(tài)實時數據傳入云端。

四是光纖安全測溫系統(tǒng)。井下使用礦用隔爆型分布式光纖測溫主機，將數據接入井下環(huán)網交換機，在井下實現集中監(jiān)測分析，經環(huán)網傳輸到地面調度室服務器。

五是沖擊地壓安全監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)分為微震監(jiān)測系統(tǒng)、煤體應力在線監(jiān)測系統(tǒng)、煤礦頂板動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。微震監(jiān)測系統(tǒng)是通過記錄采礦震動的能量，確定和分析震動的方向，對震中定位來評價和預測礦山動力現象。煤體應力在線監(jiān)測系統(tǒng)是在煤層或巖層中安裝應力監(jiān)測傳感器，監(jiān)測煤巖支撐應力的變化。煤礦頂板動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對各工作面礦壓進行在線監(jiān)測，用于預測預報初次來壓、周期來壓。

四、智能化災害綜合防治系統(tǒng)的技術創(chuàng)新點

通過智能化災害綜合防治系統(tǒng)建設，全面提高了礦井的災害防范和應急響應能力，取得了6項技術創(chuàng)新成果。

一是搭建了“四層三平臺”智能礦山體系架構。此體系架構中的“四層”，即感知執(zhí)行層、過程控制層、生產管理層、戰(zhàn)略決策層；“三平臺”，即泛在網絡平臺、大數據云平臺、操作系統(tǒng)平臺，形成了全礦高速智能網絡通信平臺，支撐了煤礦智能化運行。

二是形成了國內沖擊地壓環(huán)境下安全高效智能開采模式。首次研發(fā)應用智能綜采上竄下滑監(jiān)控系統(tǒng)，融合設備防碰撞、人員主動防護等先進技術，在3103工作面割煤速度達15m/min，創(chuàng)國內最快割煤速度。

三是智能掘進系統(tǒng)首次完成國產化替代。將掘錨機電控系統(tǒng)用國產系統(tǒng)替代。通過集成慣導、視頻AI、人員主動防護和數字孿生系統(tǒng)，實現了巷道斷面誤差修正、擺速自適應控制、任意斷面自動化截割等功能。

四是持續(xù)開發(fā)AI應用場景。融合視頻AI與UWB定位技術、風門自動控制技術，實現了井下紅綠燈和風門智能控制；利用機器視覺識別技術，實現了帶式輸送機智能調速、邊界防護預警等智能應用。

五是建成了沖擊地壓防沖互饋平臺。構建防沖智能預警指標模型，集成微震、應力、支架阻力、地音等多種監(jiān)測方式，實現了遠程監(jiān)控及專家遠程指導，提升了沖擊地壓整體防治水平。

六是建成了礦井智能通風系統(tǒng)。構建礦井智能化通風集中管控系統(tǒng)平臺，融合礦井三維通風輔助決策系統(tǒng)，實現了礦井通風系統(tǒng)的三維顯示和動態(tài)監(jiān)測，以及礦井通風參數精確感知、通風設備智能控制、通風災變智能防控、通風供需智能匹配等功能。

此外，還取得了3項管理成果：健全完善了與智能化礦井常態(tài)化運行相匹配的安全管理體系；建立了與智能化礦井常態(tài)化運行相匹配的安全檢查考核體系；形成了與智能化礦井常態(tài)化運行相匹配的人才培養(yǎng)體系，形成了良好的智能化人才梯隊。