烏東煤礦沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)搭建與應(yīng)用

馮攀飛 曹亞利 趙英杰

(1.國(guó)家能源集團(tuán)新疆能源有限責(zé)任公司烏東煤礦,新疆 烏魯木齊 830027;2.北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院,北京 100083)

沖擊地壓是一種典型的礦山動(dòng)力災(zāi)害,常常以突然、急劇、猛烈的形式釋放彈性能和變形能,并產(chǎn)生巨大的響聲和巖體震動(dòng),易造成設(shè)備損毀和人員傷亡[1-3]。近年來,隨著淺部煤炭資源的枯竭,煤礦開采深度的不斷加大,煤層的地質(zhì)條件也越發(fā)復(fù)雜,沖擊地壓發(fā)生的可能性增大,嚴(yán)重影響了礦山的安全生產(chǎn)[4-6]。

沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警是實(shí)現(xiàn)沖擊地壓有效防治的前提,也是避免災(zāi)害發(fā)生的關(guān)鍵手段。沖擊地壓監(jiān)測(cè)手段眾多,分為區(qū)域監(jiān)測(cè)和局部監(jiān)測(cè),區(qū)域監(jiān)測(cè)可采用微震監(jiān)測(cè)法,局部監(jiān)測(cè)主要有電磁輻射監(jiān)測(cè)法、地音監(jiān)測(cè)法、應(yīng)力監(jiān)測(cè)法、鉆屑法、震動(dòng)波CT 監(jiān)測(cè)等[3,6-9]。然而,每種監(jiān)測(cè)方法大多反映某一方面的特征,且監(jiān)測(cè)范圍有限,監(jiān)測(cè)指標(biāo)單一,無(wú)法準(zhǔn)確反映沖擊地壓前兆信息,難以滿足現(xiàn)場(chǎng)需求[10-11]。因此,本研究從烏東煤礦沖擊地壓防治現(xiàn)狀出發(fā),集成各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),研究沖擊地壓監(jiān)測(cè)多系統(tǒng)、多參量信息融合和綜合預(yù)警,開發(fā)沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、實(shí)時(shí)預(yù)警、遠(yuǎn)程訪問、災(zāi)防管控等,進(jìn)一步提高礦井的預(yù)警效能和水平,推進(jìn)煤礦向智能化方向發(fā)展。

1 工程概況

1.1 烏東煤礦簡(jiǎn)介

烏東煤礦位于烏魯木齊市,井田中心地理坐標(biāo)為78°46'E、43°54'N。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為6.0 Mt/a,設(shè)計(jì)服務(wù)年限為78.7 a。礦井分為南(大洪溝煤礦、小紅溝煤礦)、北(鐵廠溝煤礦)、西(堿溝煤礦)3 個(gè)采區(qū),如圖1 所示,采用斜—立井聯(lián)合、分區(qū)開拓的方式進(jìn)行開采。其中,烏東煤礦南采區(qū)煤層賦存條件為近直立特厚煤層,煤層傾角87°～89°,煤層厚度為513.77 m,可采總厚度150.95 m,B1+2 和B3+6 兩組煤層同時(shí)開采(圖2),隨著采深增加,兩組煤層間巖層形成高聳巖柱,巖柱受到水平構(gòu)造應(yīng)力和自重應(yīng)力會(huì)使巖柱下側(cè)與回采煤層相交部位產(chǎn)生傾斜撬動(dòng)效應(yīng),在采掘擾動(dòng)下,巖體聚集的彈性能通過煤體釋放,產(chǎn)生不同程度的沖擊地壓現(xiàn)象[12]。

圖1 烏東煤礦各區(qū)分布Fig.1 Distribution of each district of Wudong Coal Mine

圖2 烏東煤礦分段開采示意Fig.2 Schematic of segmented mining in Wudong Coal Mine

烏東煤礦采用的水平分段放頂煤的采煤方法,每層分段高度為25 m,其中割煤厚度為3 m,放煤高度為22 m,上部采空區(qū)用黃土進(jìn)行回填,屬于大采放比放頂煤回采。采用上采下掘的開拓方式,一般情況下回采和掘進(jìn)活動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。

1.2 烏東煤礦沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警現(xiàn)狀及存在問題

烏東煤礦特殊的地質(zhì)條件及較大的開采強(qiáng)度導(dǎo)致礦井沖擊危險(xiǎn)性高,近幾年,沖擊地壓事件持續(xù)上升,造成不同程度的井下人員傷亡、巷道破壞以及財(cái)產(chǎn)損失等。為應(yīng)對(duì)越來越嚴(yán)峻的沖擊地壓監(jiān)測(cè)與防治形勢(shì),烏東煤礦現(xiàn)已安裝微震系統(tǒng)(ARMIS M/E)、地音系統(tǒng)(KJ623)、礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(KJ21)和電磁輻射儀(YDC7.4、KBD5)等多種沖擊地壓監(jiān)測(cè)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了24 h 連續(xù)監(jiān)測(cè),各單一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)并挖掘前兆信息規(guī)律,為沖擊地壓災(zāi)害防治提供指導(dǎo),但還無(wú)法實(shí)現(xiàn)礦山安全精準(zhǔn)化、智能化建設(shè)[13-14]。

通過對(duì)烏東煤礦的調(diào)研與分析,沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警還存在以下幾方面問題:①?zèng)_擊地壓監(jiān)測(cè)設(shè)備廠家多,各種設(shè)備在監(jiān)測(cè)原理、監(jiān)測(cè)方式等存在差異,導(dǎo)致數(shù)據(jù)類型多、設(shè)備使用效率不高;②數(shù)據(jù)挖掘較為單一,沖擊地壓前兆信息有待深入挖掘;③沖擊地壓多系統(tǒng)多參量綜合預(yù)警技術(shù)亟待研究。因此,有必要針對(duì)多種監(jiān)測(cè)設(shè)備開展沖擊地壓多參量綜合前兆信息的研究,建立預(yù)警準(zhǔn)則統(tǒng)一、預(yù)警指標(biāo)統(tǒng)一、預(yù)警臨界值統(tǒng)一的綜合預(yù)警技術(shù)方法,開發(fā)平臺(tái)系統(tǒng),通過可視化方式實(shí)現(xiàn)沖擊地壓智能綜合預(yù)警和管控,有效遏止沖擊地壓事故發(fā)生。

2 烏東煤礦沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)搭建

2.1 監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)建立思路

根據(jù)烏東煤礦沖擊地壓機(jī)理,針對(duì)性地在采掘空間布置安裝微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等,從源頭對(duì)沖擊地壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(1)微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過在監(jiān)測(cè)區(qū)周邊布置多組檢波器實(shí)時(shí)采集煤巖體在變形或斷裂過程中微震信號(hào),實(shí)時(shí)確定微震事件發(fā)生的空間位置和能量,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析煤巖體的活動(dòng)范圍、破裂規(guī)律及其穩(wěn)定性。

(2)地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)微小巖石破裂引起的微弱地震信號(hào),記錄對(duì)應(yīng)通道產(chǎn)生時(shí)間和幅值。

(3)礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。作業(yè)過程中巷道圍巖應(yīng)力、變形數(shù)據(jù)同步采集。

(4)聲電瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電磁輻射、聲波、瓦斯?jié)舛鹊刃盘?hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖表曲線顯示、數(shù)據(jù)自動(dòng)處理、干擾自動(dòng)排除、歷史數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)指標(biāo)智能查詢等功能。

目前,沖擊地壓的監(jiān)測(cè)預(yù)警仍是一個(gè)重大技術(shù)難題。雖然烏東煤礦在沖擊地壓礦井已安裝了多種監(jiān)測(cè)設(shè)備,但監(jiān)測(cè)預(yù)警效果并不理想[15-17]。實(shí)踐表明,單系統(tǒng)監(jiān)測(cè)仍存在局限性,如地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍較小,微震監(jiān)測(cè)短期預(yù)警較困難等,使用單一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警可靠性有待提高。因此,需要集成各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),建立多系統(tǒng)多參量綜合預(yù)警模型,開發(fā)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái),實(shí)現(xiàn)災(zāi)害的自主判識(shí)、實(shí)時(shí)預(yù)警、數(shù)據(jù)融合、遠(yuǎn)程訪問、集中展示等功能,提高礦井的預(yù)警效能和水平,進(jìn)一步推進(jìn)煤礦向智能化方向發(fā)展和精準(zhǔn)化防控趨勢(shì)。如圖3 所示,該平臺(tái)系統(tǒng)的執(zhí)行思路。

圖3 平臺(tái)建立思路Fig.3 Platform establishment ideas

(1)由物聯(lián)網(wǎng)主機(jī)為核心,集成微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等,實(shí)時(shí)采集礦震及工作面應(yīng)力集中等數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)至企業(yè)云端數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2)本地服務(wù)器定時(shí)從云端數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存為所需的標(biāo)準(zhǔn)化格式,實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。

(3)利用數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析等方法,進(jìn)行單一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前兆信息特征規(guī)律提取,并轉(zhuǎn)化為圖表等可視化的形式,將結(jié)果上傳至云端。

(4)基于人工智能算法,建立單系統(tǒng)和多系統(tǒng)集成預(yù)警模型,將預(yù)警結(jié)果上傳至云端。

(5)搭建可視化大屏,集團(tuán)公司、主管部門等用戶端可通過Web 瀏覽器獲得預(yù)警信息和綜合管控意見,從而指導(dǎo)礦山?jīng)_擊地壓防治工作。

2.2 平臺(tái)架構(gòu)與技術(shù)特征

該平臺(tái)的架構(gòu)主要可分為基礎(chǔ)資源層、數(shù)據(jù)層、特征層、模型層、應(yīng)用展示層,如圖4 所示?；诖髷?shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù),通過對(duì)多種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接入、數(shù)據(jù)集成處理、多元信息挖掘分析,可實(shí)現(xiàn)災(zāi)害前兆特征智能判識(shí)、多元特征融合預(yù)警和分級(jí)管理,及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息,促進(jìn)智能決策和科學(xué)防治[18-19]。

圖4 平臺(tái)架構(gòu)Fig.4 Platform architecture

(1)基礎(chǔ)資源層。該層為平臺(tái)系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ),可分為硬件和軟件兩部分。硬件包括物聯(lián)網(wǎng)主機(jī)、服務(wù)器、傳感器等;軟件包括微震、地音、應(yīng)力等監(jiān)測(cè)系統(tǒng),還包括數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、可視化系統(tǒng)等,該層是監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)開發(fā)的前提條件。

(2)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)等,數(shù)據(jù)采集主要包括工作面采掘信息、單一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等,數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性是前兆特征分析及綜合預(yù)警的關(guān)鍵;數(shù)據(jù)傳輸主要是將采集到的數(shù)據(jù)傳遞到云端數(shù)據(jù)庫(kù);數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主要是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行云端存儲(chǔ),還包括對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果、模型計(jì)算結(jié)果等的存儲(chǔ)。

(3)特征層。主要是對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析,根據(jù)烏東煤礦的特點(diǎn),對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行前兆信息特征提取,并尋找出有價(jià)值的特征指標(biāo),通過設(shè)定閾值的方式,對(duì)災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè),為沖擊地壓防治提供參考。

(4)模型層。利用機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等形成智能算法,對(duì)海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能清洗和分析,結(jié)合各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),建立多系統(tǒng)多參量綜合預(yù)警模型,模型可自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)調(diào)整,形成統(tǒng)一的預(yù)警準(zhǔn)則、預(yù)警指標(biāo)、預(yù)警臨界值,實(shí)現(xiàn)預(yù)警技術(shù)的定量化、精準(zhǔn)化和智能化。

(5)應(yīng)用展示層。該層主要通過中控大屏、PC端、移動(dòng)端等方式,是對(duì)數(shù)據(jù)層、特征層、模型層的結(jié)果進(jìn)行可視化展示,主要展示內(nèi)容為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)感知結(jié)果、前兆信息挖掘結(jié)果、沖擊危險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果、多元融合預(yù)警結(jié)果、一件報(bào)表生成等。

3 平臺(tái)應(yīng)用與展示

3.1 平臺(tái)概覽

烏東煤礦監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)的基本功能是完成客戶端到服務(wù)器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸,服務(wù)器端對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)布以供遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)中心、集團(tuán)公司、各礦主管部門等進(jìn)行實(shí)時(shí)查看。該平臺(tái)主要由主界面和四大功能模塊組成。其中,主界面包括標(biāo)題區(qū)、檢索區(qū)、圖表顯示區(qū)和下載專區(qū),如圖5 所示,可多維度宏觀呈現(xiàn)沖擊危險(xiǎn)總體態(tài)勢(shì),實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)礦井沖擊危險(xiǎn)的“全天候”、“全方位”的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)感知。四大功能模塊為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊、綜合預(yù)警模塊、報(bào)表系統(tǒng)模塊、設(shè)備管理模塊,如圖6 所示。主界面關(guān)聯(lián)相應(yīng)的功能模塊,可快捷跳轉(zhuǎn)。

圖5 烏東煤礦監(jiān)測(cè)預(yù)警一張圖Fig.5 One map of monitoring andwarning for Wudong coal mine

圖6 平臺(tái)功能模塊組成Fig.6 Platform functional modules composition

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)微震、地音、電磁輻射、礦山壓力等各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同步性和兼容性,實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)集中在一個(gè)屏幕切換顯示,如圖7 所示。具體包括以下功能:① 資料室現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看;② 歷史數(shù)據(jù)查詢;③ 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位選取;④ 數(shù)據(jù)下載與導(dǎo)出;⑤ 數(shù)據(jù)列表及數(shù)據(jù)分析圖的切換。

圖7 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊界面圖(以微震監(jiān)測(cè)為例)Fig.7 Real-time monitoring module interface diagram (Microseismic monitoring)

3.3 綜合預(yù)警模塊

綜合預(yù)警模塊包括微震系統(tǒng)預(yù)警、地音系統(tǒng)預(yù)警、液壓支架系統(tǒng)預(yù)警、多系統(tǒng)多參量綜合預(yù)警四部分,并對(duì)各單系統(tǒng)預(yù)警指標(biāo)及其臨界值進(jìn)行展示,相對(duì)于單系統(tǒng)預(yù)警,多元融合預(yù)警的準(zhǔn)確率大大提高。

以遺傳算法為例,對(duì)該模塊的流程進(jìn)行詳細(xì)的介紹。遺傳算法[20-21]是一種隨機(jī)搜索算法,通過數(shù)學(xué)的方式,將問題的求解過程轉(zhuǎn)化為類似生物進(jìn)化過程中的交叉、變異等過程,具有較強(qiáng)的自適應(yīng)搜索特征。

3.3.1 指標(biāo)體系

利用數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析等方法,從“時(shí)—空—強(qiáng)”三個(gè)維度建立多系統(tǒng)多參量監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系,如表1 所示,有效地克服了單一指標(biāo)監(jiān)測(cè)預(yù)警的弊端。

表1 多系統(tǒng)多參量監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系Table 1 Multi-system,multi-parameter monitoring and early warning index system

3.3.2 單系統(tǒng)預(yù)警

單系統(tǒng)預(yù)警模型具體構(gòu)建步驟:① 對(duì)烏東煤礦歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘,獲取各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多參量預(yù)警指標(biāo),如表1 所示;② 通過遺傳算法,迭代尋優(yōu)出各預(yù)警指標(biāo)的最佳預(yù)警臨界值V、預(yù)警效能R和預(yù)警周期T;③ 將R值最大的2 ～3 個(gè)預(yù)警指標(biāo)作為最優(yōu)預(yù)警指標(biāo)組合,計(jì)算最優(yōu)組合各探頭或者支架的預(yù)警程度Wi和預(yù)警效能Ri;④ 根據(jù)公式(1),計(jì)算出各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警結(jié)果。

式中,WI為各單系統(tǒng)預(yù)警結(jié)果;Wi為單系統(tǒng)最優(yōu)預(yù)警指標(biāo)組合的預(yù)警程度;Ri為單系統(tǒng)最優(yōu)預(yù)警指標(biāo)組合的預(yù)警效能;ai、bi為最優(yōu)組合的預(yù)警指標(biāo);V1、V2為預(yù)警指標(biāo)臨界值。

其中,預(yù)警效能運(yùn)用R值評(píng)分法進(jìn)行計(jì)算,他是20 世紀(jì)70 年代提出的評(píng)價(jià)地震預(yù)報(bào)能力的方法[18],幾十年來得到了廣泛應(yīng)用,應(yīng)用效果良好,R值計(jì)算式如下:

式中,各參數(shù)如圖8 所示?！鞍l(fā)生”為發(fā)生沖擊地壓或大能量礦震事件;“未發(fā)生”為未發(fā)生沖擊地壓或大能量礦震事件;N0為未發(fā)生沖擊地壓或大能量礦震事件的次數(shù);N1為發(fā)生沖擊地壓或大能量礦震事件的次數(shù)。

圖8 預(yù)警效能混淆矩陣Fig.8 Early warning effectiveness confusion matrix

3.3.3 多系統(tǒng)多參量綜合預(yù)警

多元融合預(yù)警模型構(gòu)建:基于上述各系統(tǒng)預(yù)警結(jié)果W和預(yù)警效能R,應(yīng)用綜合異常指數(shù)法,通過公式(4)進(jìn)行多系統(tǒng)多參量綜合集成,構(gòu)建多系統(tǒng)多參量集成綜合預(yù)警模型,并將其分為無(wú)沖擊危險(xiǎn),弱沖擊危險(xiǎn),中等沖擊危險(xiǎn),強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)4 個(gè)等級(jí),劃分依據(jù)見表2,針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),可采取相應(yīng)的防治措施。

表2 沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí)劃分Table 2 Rockburst hazard class classification

式中,IC為多系統(tǒng)多參量集成綜合預(yù)警結(jié)果;WI為各單系統(tǒng)預(yù)警結(jié)果;RI為單系統(tǒng)預(yù)警模型的預(yù)警效能。

多系統(tǒng)多參量綜合預(yù)警流程見圖9,綜合預(yù)警模塊界面見圖10。

圖9 多系統(tǒng)多參量綜合預(yù)警流程Fig.9 Multi-system,multi-parameter comprehensive early warning flowchart

圖10 綜合預(yù)警模塊界面Fig.10 Integrated early warning module interface

3.4 報(bào)表系統(tǒng)模塊

如圖11 所示,報(bào)表系統(tǒng)模塊主要功能是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化一鍵生成報(bào)表,滿足工作人員快速整理各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的需求,減少大量人力,協(xié)助制定科學(xué)防治決策,且能供公司檢查和存檔。煤礦管理人員和檢查人員能通過報(bào)表獲得每日的工作面具體情況,包括掘進(jìn)面情況、微震事件、地音事件、電磁輻射事件、鉆屑事件、液壓支架、解危事件、產(chǎn)量、回采率、推進(jìn)度、進(jìn)刀放煤事件統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)組織安排的內(nèi)容等,且審核人員可對(duì)信息進(jìn)行審核修改。除此之外,報(bào)表系統(tǒng)還可查找歷史報(bào)表下載記錄,包括下載時(shí)間、原始報(bào)表、審核時(shí)間等。

圖11 報(bào)表系統(tǒng)模塊界面Fig.11 Reporting system module interface

3.5 設(shè)備管理模塊

如圖12 所示,設(shè)備管理模塊主要功能是管理設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài),對(duì)處于故障狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行及時(shí)顯示,便于員工了解設(shè)備運(yùn)行情況,并及時(shí)維修更換,避免監(jiān)測(cè)不全面,發(fā)生事故。當(dāng)工作面掘進(jìn)或回采完成后,可通過設(shè)備管理系統(tǒng)關(guān)閉工作面,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊和綜合預(yù)警模塊將不再顯示該工作面數(shù)據(jù),生成的報(bào)表將不用填寫該關(guān)閉工作面信息。

圖12 設(shè)備管理模塊界面Fig.12 Device management module interface

4 結(jié)論及展望

本研究為保障烏東煤礦安全、持續(xù)生產(chǎn),運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)方法,建立了沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái),主要得出以下結(jié)論:

(1)烏東煤礦沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了微震、地音、應(yīng)力等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸,通過數(shù)據(jù)分析,實(shí)現(xiàn)前兆信息特征挖掘、多元特征融合預(yù)警和分級(jí)管理,及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息,進(jìn)一步推進(jìn)煤礦智能化發(fā)展和精準(zhǔn)化防控。

(2)在沖擊地壓綜合預(yù)警方面,運(yùn)用人工智能算法,集成各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),建立了多系統(tǒng)多參量綜合預(yù)警模型,實(shí)現(xiàn)礦井災(zāi)害智能化預(yù)警,促進(jìn)沖擊地壓科學(xué)防治。

(3)集團(tuán)公司、監(jiān)管部門等可通過瀏覽器獲取預(yù)警信息和綜合管控意見,并可一鍵生成報(bào)表,節(jié)省大量人力、物力,從而指導(dǎo)礦山?jīng)_擊地壓防治工作。

(4)開發(fā)的監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)雖已有現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐,但沖擊地壓機(jī)理復(fù)雜,平臺(tái)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備布置、指標(biāo)體系和核心算法等,仍需要在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中不斷完善。