煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究进展

围绕拟解决的重大科学问题"煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术",以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象,鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状,开展了冲击地压孕育机理与风险判识及监测预警、煤与瓦斯突出灾变机理及监测预警、煤矿典型动力灾害信号采集传输和智能化分析、煤矿典型动力灾害监控预警系统平台等研究,开发了大尺度、真三维、全封闭自动开挖煤与瓦斯突出物理模拟实验装置,研制了包括光纤光栅微震传感、三轴应力传感、分布式多点激光甲烷检测等在内的动力灾害前兆信息新型感知与多网融合传输传感装置,建立了井下传感器数据的多元海量动态信息的聚合理论与方法,提出了基于漂移特征的潜在煤矿典型动力灾害预测方法与多粒度知识挖掘方法,构建了基于大数据分析和数据挖掘的煤矿动力灾害风险判识和监控预警模型。通过现场实践,表明能实现全面采集人机环参数,且采集传感器具有故障自诊断、响应时间短、标校周期长等优点。监控预警系统稳定运行无故障率达到了99%,抗干扰等级不低于3级,系统监控预警准确率大于90%,实现了煤矿典型动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时预警。     

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。     

矿山地压灾害预警及预警模型可视化研究

论述了矿山地压灾害预警研究的必要性,介绍了矿山地压灾害预警研究现状,提出了灾害预警研究方法。同时,建立了基于灰色理论模型、Verhulst模型、Verhulst反函数模型、突变理模型的矿山地压灾害预警系统,并通过程序编制实现了数字可视化灾害预警管理系统。灾害预警模型程序可视化的实现,为矿山地压灾害预警和安全管理提供强有力的技术支持。     

数据中台在煤矿重大灾害预警中的应用

采用数据中台技术解决煤矿重大灾害预警系统中监测数据的采集、整理、存储、分析需求,构建了数据共享能力中心,通过数据中台把煤矿中异构数据格式化为规范的结构化数据,作为数据资产进行管理,同时提供统一的数据服务,为重大灾害预警系统提供了有效支撑.     

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。     

煤矿瓦斯灾害预警GIS系统的研究

本文首先分析了煤炭瓦斯灾害预警GIS系统实现中相关的WebGIS技术、开发工具以及数据库平台,其次研究了煤矿瓦斯灾害预警GIS系统的需求以及体系结构,并进一步探讨了煤矿瓦斯灾害预警GIS系统主要功能的实现。     

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。     

黄土滑坡灾害预警的Logistic模型分析

由于已有方法未能对黄土滑坡区域的发育特征进行分析和提取,导致预警结果不理想。提出一种基于Logistic模型的黄土滑坡灾害预警方法,从降雨入渗角度出发,结合各种各样的致灾因子,采用逻辑回归分析研究区域内的滑坡风险,同时对其进行划分,进而提取黄土滑坡的发育特征。通过SPSS计算各种致灾因子的回归系数,使用Logistic模型计算黄土滑坡发生的概率,获取风险区划图,最终实现黄土灾害预警。实验结果表明,所提方法能够获取比较理想的预警结果。     

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WebGIS的煤矿灾害预警系统的设计

 文章讨论了煤矿灾害预警预报系统的研究现状和存在的问题,并将WebGis的空间信息技术用于煤矿灾害的预警预报系统中,分析建立了煤矿灾害预测评价和预警预报系统的流程,基于多层体系结构,构建了煤矿灾害预警预报系统的体系结构,详细阐述了基于WebGis的煤矿灾害预警预报系统关键技术的设计,开辟了煤矿灾害预警预报方法的新途径。     

矿井工作面水害安全预警系统构建

以安全预警原理为指导,从矿井工作面水害的诱导因素出发,结合煤矿安全生产的实际需要,构建了矿井工作面水害安全预警系统,提出了系统三维结构图及总体框架,并对系统主要体系结构的功能进行了分析。运用瞬变电磁法等先进技术对工作面水害情况进行监测,经含水层数值模拟、物探数据处理等相关分析做出预警,以期从方法和技术角度为建立矿井工作面水害安全预警系统提供一个新颖的实现方案。     

演马庄矿煤与瓦斯突出灾害监控预警技术

建立演马庄矿采掘进度监测系统和钻孔轨迹在线监测系统,并对煤与瓦斯突出综合预警系统的综合数据库和信息平台进行升级,借助井下安全监控系统及无线传输技术手段,对瓦斯参数、突出参数、物探信息等信息进行集成,构建起煤与瓦斯突出监控预警系统;同时依据现有演马庄矿二₁煤层瓦斯赋存规律,编绘演马庄矿二₁煤层的瓦斯地质图。     

基于可拓理论的煤矿安全风险预警与评估

为了加强煤矿危险源风险判识，实现煤矿企业的安全生产预警管理，从人员、设备、环境、管理及信息五个方面建立煤矿风险预警指标体系，并依据相关标准、规程确定预警等级及临界值，构建基于可拓理论的风险预警评估模型。采用熵权法确定各预警指标的权重，避免传统经验的主观性，并使用Matlab软件对可拓理论的关联函数进行定量计算。以贵州省黔西县L煤矿为例进行工程应用，该煤矿综合安全风险预警等级为Ⅱ级，对应“低警”状态，其风险程度较弱，与实际情况相一致。该煤矿企业总体的风险程度表示可以接受，但还需进行进一步优化。研究表明该理论及方法可以为煤矿安全风险预警与评估提供参考依据。     

煤矿企业安全风险防控与预警系统研究

为推进煤矿企业安全管理由事后处理的被动管理模式向事前预防控制的主动管理模式转变,构建本质安全型煤矿企业,通过对煤矿安全风险预控管理的理论分析,并依据现有各级安全监测监控系统,研究设计了煤矿企业安全风险防控与预警系统。该系统可对煤矿企业数据进行联网采集、数据管理、分析研判及预警展现等,有效实现煤矿安全的闭环管理模式,对煤矿企业的安全风险防控、生产指挥调度,以及监管监察部门的综合风险预警有显著的作用。     

远程可控井下移动式风险预警机器人的设计

针对传统煤矿用监测监控系统存在的诸多问题,提出了一种新型远程可控的井下移动式风险预警机器人的整体设计方案,并给出了机器人的整体结构设计和关键结构设计,实现了不同位置的数据监测;同时提出了在安全生产规定前提下利用灰色模型对监测数据的进一步风险预测,提高了风险预警的准确性和及时性。矿井风险预警机器人的设计为保障煤矿安全生产提供了一种新的思路。     

基于可拓评价的煤矿水灾害预警管理体系可靠性研究

引入物元模型-可拓评价法对煤矿水灾害预警管理体系可靠性进行评价,从信息收集、信息分析和评估、水灾害预测、水灾害预报、水灾害预处理等6个子系统建立指标体系,构建煤矿水灾害预警管理体系可靠性可拓评价模型。     

矿井突水灾害预警系统的设计与实现

根据国内外矿井突水预警系统的发展现状以及计算机控制技术、通信技术和嵌入式技术的发展,结合国内对矿井突水预警系统的普遍需求,研制了一种矿井突出灾害预警系统,该系统是以多主式体系结构和通信方式,实现水灾、水情监控的实时化、动态化、系统化、长期化和网络化的矿井突水预警系统。系统的传输方式是基于各种总线的数字信号传输系统,通过各子系统周期采集各控制点的参数信号进行科学分析,实时给出当前矿井的预警情况。该系统控制部分以可编程控制器(PLC)为主控制芯片,使用集成开发环境Keil进行软件开发。该系统已应用在太原东山煤矿,取得了良好的效果。     

煤矿围岩动力灾害监测预警系统

针对煤矿围岩动力灾害多发及人工监测不及时问题,设计了一种集成低功耗无线传输、实时监测、数据融合分析及具有预警预案功能的围岩动力灾害监测预警系统;详细介绍了监测系统的技术原理、组成结构、功能模块及应用效益。实际应用表明,系统实现了围岩压力、位移、应力监测数据之间的融合和可视化分析,可对煤矿围岩动力安全隐患进行快速、准确的预警、预报。