煤矿瓦斯灾害预警系统研发及工程实践

为实现瓦斯灾害事故的动态超前预警及煤矿瓦斯防治信息化与精细化管理,实时采集煤矿生产过程中出现的瓦斯灾害隐患信息与监测系统数据,建立了煤矿瓦斯灾害预警指标体系与模型。结果表明,该系统实现了瓦斯灾害在线预测预报,并在瓦斯事故发生后,能准确判断瓦斯灾害的性质、强度、地点,形成应急管理预案,以便矿井及时采取救援措施,指导井下职工选择合理的避灾路线迅速撤离灾区,避免造成二次灾害。     

基于瓦斯涌出特征的预警技术在王坡煤矿的应用

为了弥补传统接触式煤与瓦斯突出预测方法的局限性,利用瓦斯涌出动态特征进行煤与瓦斯突出预警,构建了王坡煤矿基于瓦斯涌出特征的灾害预警系统。经过现场应用验证:系统能够实现王坡煤矿工作面突出危险的实时、动态预警,预警准确率达86. 7%,实现了王坡煤矿工作面煤与瓦斯突出灾害实时监测、在线分析、智能预警,对于提高矿井瓦斯防治和管理水平具有重要意义。     

瓦斯灾害预警系统简介

煤矿瓦斯灾害预警技术是集成信息技术、煤矿瓦斯治理技术和日常安全管理工作于一体的综合安全技术,主要通过煤矿安全监控系统、矿井局域网、各职能部门用户和专门的瓦斯灾害预警系统软件,将散落在煤矿各职能部门的各类安全信息进行集中管理和综合分析,实现对瓦斯灾害事故的动态和超前预警(图1).     

小回沟煤矿瓦斯灾害预警系统开发及应用

为了提高对小回沟煤矿瓦斯灾害的治理水平,加强对瓦斯灾害特征的分析,以突出事故为背景、以瓦斯预警理论为基础指导,构建了工作面瓦斯涌出动态特征管理系统、工作面采掘进度管理系统、工作面地质测量管理系统、工作面瓦斯地质动态预测系统、工作面预警管理平台、预警数据录入终端系统及监控数据接入接口软件、瓦斯安全风险分级管控平台,从而建立起瓦斯灾害预警系统。现场应用结果表明,通过数据收集、录入和监测可以实时对煤矿瓦斯、地质构造、煤层赋存、通风和管理这5个方面进行分析,并根据相应预警规则对煤矿灾害实现预警,为瓦斯灾害防治提供了强有力的技术支撑。     

瓦斯灾害预警技术及计算机系统建设综合解决方案

有效防治煤矿瓦斯灾害、遏制重特大瓦斯事故的发生、建设本质安全型矿井,并提高矿井的生产效率,促进瓦斯灾害矿井的高效集约化和可持续发展,是目前煤矿安全科研、技术和设备研发的重点。煤矿安全技术结合采矿工程技术、计算机技术、GIS技术、安全工程理论、科学计算方法等,研究瓦斯灾害的超前预警理论和技术体系,研发预警系统,并逐步建立预警系统,是瓦斯治理的有效途径和必然发展趋势,是实现至上而下煤矿安全技术监管机制的发展趋势。详细介绍了煤矿建立瓦斯灾害预警技术及计算机系统的综合解决方案。     

基于GIS的煤与瓦斯动力灾害预警系统研讨

将地理信息系统(GIS)引入到矿井煤与瓦斯动力灾害防治中,借助GIS技术实现矿井煤与瓦斯灾害隐患的识别,通过模糊综合评判的方法实现灾害的预警与决策,为矿井生产和管理提供先进的手段。对GIS技术在矿井瓦斯动力灾害预测上的应用进行了研讨,该系统为煤与瓦斯灾害的预测预报提供一种决策支持方法。     

煤矿瓦斯灾害预警理论探析

瓦斯灾害预警系统可以有效地减少瓦斯灾害事故的发生,彻底扭转我国瓦斯事故多发的局面。针对当前瓦斯灾害预警系统未能真正发挥其作用的现状,对煤矿瓦斯灾害预警理论进行了分析和研究。提出了瓦斯灾害预警系统的管理对象和目标体系,探讨了瓦斯灾害预警的基本机制和预警系统的目标,构建了由预警监测系统、预警管理系统和预警信息系统组成的瓦斯灾害预警系统。     

基于GIS的瓦斯爆炸诱因预警技术

针对煤矿瓦斯爆炸灾害问题,应用统计分析方法建立了以瓦斯浓度与着火温度为主要因素的瓦斯爆炸诱因预警模型,将瓦斯爆炸诱因预警划分为4个等级.在GIS技术支持下,开发了基于 ArcView GIS 的预警模块,结合瓦斯传感器及温度传感器建立了预警系统.以平顶山煤业集团天安十二矿典型工作面为例,验证了预警技术的可行性.     

白皎煤矿瓦斯灾害预警系统建设与应用北大核心

为提升白皎煤矿瓦斯灾害防治水平,分析了矿井瓦斯灾害特征,并以事故防治及预警理论为指导,在建设安全信息监测采集系统的基础上,构建了集突出预警、爆炸预警、通风在线监测分析于一体的瓦斯灾害预警系统,实现了瓦斯灾害的在线监测、综合预警和灾害信息的及时发布,提升了矿井瓦斯灾害防治精细化、规范化、过程化管理水平。现场应用表明,预警系统能对工作面瓦斯灾害危险进行准确、及时评价和预警,为矿井瓦斯灾害防治提供了技术支持。     

成庄矿瓦斯超限及突出预警系统

应用矿山安全理论、采矿工程技术、计算机技术、GIS技术、科学计算等方法,研究瓦斯灾害的超前预警理论和技术体系能够实现瓦斯灾害的超前预判。针对成庄矿瓦斯灾害特征与规律,制定瓦斯超限及突出预警指标及规则,开发预警系统,实现了瓦斯预警及管理的智能化。     

瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题,构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台,构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型,设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件,实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明,该系统可直观展示复合灾害监测预警信息,使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化,有效提升了灾害防治的智能化水平。     

基于Web GIS的瓦斯事故预警系统设计

 本文结合Web GIS技术、空间数据库技术和瓦斯事故预测理论,基于SuperMap IS.NET开发平台,采用ORACLE 10数据库系统和SuperMap SDX+空间数据库引擎,以C/S与B/S混合模式设计了一种煤矿瓦斯事故预警系统。对系统实现的技术路线、功能模块、空间数据库和关键技术分别进行了阐述。该系统的实现,是对瓦斯灾害防治技术有益的探索,对保障矿山安全生产和可持续发展具有重要意义。     

煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警关键技术研究进展

新一轮能源变革正在孕育,互联网+及智能化发展势头强劲,在总结我国煤矿典型动力灾害预防存在主要问题及思考煤矿监控预警如何面对新一轮科技创新的基础上,提出了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警新理念与关键技术。煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警是在煤炭精准开采的理念指导下,基于多相多场耦合灾变孕育演化机理,利用灾害前兆信息采集传感与多网融合传输技术、多源海量前兆信息提取挖掘方法,能够实现煤矿典型动力灾害前兆信息深度感知、风险精准判识及监控预警的新模式新方法。该模式能够实现煤矿监控预警由传统的经验型、定性型向精准型、定量型转变,全面提升我国煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警能力。凝练了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警的4个关键科学问题和8个主要研究方向,围绕基础理论研究、关键技术开发和预警平台搭建,重点阐述了12个方面的研究进展,为实现冲击地压、煤与瓦斯突出和煤岩瓦斯复合动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时精准预警提供了技术路径。     

基于瓦斯地质特征的多参量突出预警技术在新建煤矿的应用

针对新建煤矿地质构造复杂、煤层瓦斯赋存不均衡、煤与瓦斯突出防控难度大的问题,综合运用瓦斯地质理论、煤矿灾害预警技术,以矿井近5年瓦斯动力现象资料和防突数据为基础,建立了基于瓦斯地质特征的煤与瓦斯突出多参量预警指标体系。分析了瓦斯地质因素和煤与瓦斯突出预测指标K₁值的关系,确定了煤层厚度变化率、煤层倾角变化率、软分层厚度、断层影响范围、煤层瓦斯含量(或压力)5个预警指标及其临界值,据此建立了瓦斯地质特征突出预警模型,并提出了预警等级判识方法。同时,开发了瓦斯地质特征突出预警系统,在新建煤矿取得了良好的应用效果,可为类似条件矿井突出预警提供参考。     

煤与瓦斯突出综合预警系统在严重突出矿井的建设

为了提升煤与瓦斯突出矿井防突水平和抗灾能力,以事故预警理论为指导,从瓦斯灾害防治实验室和预警平台2方面为示范矿井建设了煤与瓦斯综合预警系统。通过预警系统建设,形成了适合矿井实际特征的煤与瓦斯突出综合预警指标体系和规则库模型,从煤层及瓦斯赋存特征分析、采掘空间安全情况分析、钻孔施工效果分析、日常预测指标发展趋势、瓦斯涌出特征实时跟踪、超掘(采)动态监控等方面实现了煤与瓦斯突出灾害的在线监测、超前预警和过程化控制。现场应用表明,预警系统具有较高准确性,能捕捉分析矿井瓦斯突出灾害的潜在隐患和预兆,能为矿井防突提供决策依据和技术保障,并促进矿井的精细化、规范化管理和信息化交流。     

吉林省煤矿重大灾害联网预警分析技术及预警系统

为了提升吉林省煤监局所辖矿井各种灾害监测的信息化水平,提高监管、监察的及时性、可靠性,研究了一套煤矿重大灾害联网预警分析技术。建立了基于重大灾害特征规律的动态预警模型,将各矿井瓦斯、二氧化碳、火、顶板4大灾害监测系统的数据进行集成和综合分析。介绍了系统建设的技术原理、架构、联网方式、数据集成方式以及模块设计。开发了联网分析预警平台,借助阿里云服务进行发布,实现吉林省主要矿井安全信息的综合管理和集成共享、安全隐患的在线监测和动态识别以及重大灾害信息的分类、分矿井集中展示。研究为煤矿安全监管监察工作提供了有效的辅助工具及手段。     

瓦斯压力在线监测技术在揭煤巷的应用研究

有效监测预警是煤矿瓦斯突出灾害防治的重要环节,我国大多数煤矿主要采用不连续的直接指标法和连续的间接指标法对瓦斯突出灾害进行监测预警,现场缺少瓦斯突出灾害连续直接监测技术。为了获得揭煤巷煤层瓦斯抽放过程中的瓦斯压力变化特征,设计了以连续监测、直接监测为核心的煤矿瓦斯突出灾害实时监测预警系统,采用分区布置多测点实时监测方法,验证了该系统的可靠性和监测数据的准确性,获得了瓦斯压力与抽放时间关系规律。研究表明:煤层瓦斯压力变化与抽放时间、瓦斯解吸状态相关,随着抽放时间延长,煤层瓦斯压力总体上呈降低趋势;随着瓦斯解吸量的增加,煤层瓦斯压力总体上呈升高趋势;随着抽放时间延长,抽放区域瓦斯压力为0.07～0.20 MPa,已低于突出临界值0.74 MPa,验证了煤层瓦斯抽放时间是防治瓦斯突出灾害的重要指标。研究可为煤矿瓦斯突出灾害有效监测预警和防治提供理论基础和技术手段。     

煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术“十三五”研究进展

冲击地压、煤与瓦斯突出等煤矿典型动力灾害的风险判识和监控预警是煤矿安全生产的重点和难点。在“十三五”期间,针对该问题重点开展了煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警关键技术研究及装备研发工作,建立了开采扰动和多场耦合叠加效应下煤矿动力灾害孕育演化机理和发生发展的新理论,提出了煤矿典型动力灾害多参量前兆信息智能判识理论及预警模型;开发了具有故障自诊断、高灵敏、标校周期长的前兆信息采集传感技术与装备;通过对异构数据融合、自组网、抗干扰等技术研究,提出了矿井关键区域人机环参数全面采集、多元信息共网传输新方法,为煤矿典型动力灾害监控预警系统安全无故障运行提供了技术保障;构建了自动化、信息化、智能化预警平台,平台具备故障自诊断、高灵敏、响应时间短、标校周期长、抗干扰等功能,预警准确率提升到90 % 以上。通过煤矿典型动力灾害监测预警基础研究-关键技术开发-应用示范的有机融合,实现了煤矿重大灾害灾变隐患在线监测、智能判识和实时准确预警。     

基于GIS的煤矿灾害应急救援系统的应用

为了减少煤矿事故的发生和及时有效的展开应急救援,利用对煤矿开采情况的全面了解,通过对地理信息系统(GIS)和煤矿灾害应急救援技术的研究,以GIS与VB6.0为开发平台,采用管理信息系统原理和GIS软件建立了可视化的煤矿灾害应急救援系统.研究开发表明,该系统拥有内容丰富的数据库和技术库,能将煤矿井下的危险源、工作面、避灾路线、灾害影响区域、通讯与救灾设备分布等与矿井救灾密切相关的信息都在地图上动态显示,并能实现远程互动救援.实际应用表明,该系统能够为煤矿灾害的预防和处理提供强有力的技术支持,有利于提高煤矿企业的抗灾救灾能力和应急救援能力.     

煤矿瓦斯灾害风险信息管控平台的建立与应用

针对珲春矿业集团瓦斯防治客观实际,结合国内先进瓦斯治理经验,采用信息化手段,从瓦斯地质、瓦斯危险预测预报、瓦斯抽采达标管理等方面入手,进行瓦斯地质区域危险性评估、瓦斯抽采达标全方位评判、通风系统实时监测解算和展示、瓦斯日常管理数据的实时自动上传、瓦斯涌出的动态分析和实时预警、矿井隐患及时交互和全过程追踪等方面的瓦斯灾害风险防控技术研究,以软件系统为载体,建设7套专业子系统和1个集成平台共同组成煤矿瓦斯灾害风险信息管控平台,实现矿井瓦斯灾害提前预警和超前防控,为矿井的安全、高效开采提供保障。