煤与瓦斯突出综合预警系统

焦煤集团科技创新成果申报表

演马庄矿煤与瓦斯突出综合预警系统成果总结

1. 立项背景

近年来随着矿井开采规模的不断扩大，采掘深度不断延伸，突出矿井危险性日益增强， 高瓦斯矿井也逐渐向突出矿井转化。不同的矿井、矿区突出危险特征各不相同，需要逐步积 累适合于河南煤业化工集团自身特点的瓦斯灾害治理模式。通过河南煤业化工集团先进技术 示范，实现对煤与瓦斯突出灾害治理技术的不断突破，将对煤与瓦斯突出灾害治理技术积累 提供，以解决传统的突出预测技术在许多方面都表现出的局限性，例如无论是单指标还是综 合指标，都无法全面的反映致灾原因；其次预测方法都是静态不连续的，无法在采掘生产过 程中及时准确预测突出危险性等等。从管理上也存在种种缺陷，如领导或技术人员的经验主 义、预测或消突方法措施把关不严等等。而煤与瓦斯突出综合预警技术的研究就在以上这些 方面弥补了传统技术方法和管理上存在的不足。为保障煤矿安全生产管理以及煤与瓦斯突出 灾害的防治提供了一套规范化、精细化的技术与管理体系。开展煤与瓦斯突出综合预警技术 研究项目是十分必要并具有重要意义的。

2. 研究开发内容

（1）实施矿井煤与瓦斯突出预警指标体系考察 指标体系研究是整个项目研究实施的前提和基础，其研究成果为综合管理系统的开发， 实现实施矿井瓦斯灾害智能、综合预警提供技术基础。针对实施矿井目前突出灾害防治技术 现状，以《防治煤与瓦斯突出规定》为依据，并结合国内外其他矿井的突出规律，研究建立 一套实施矿井瓦斯突出灾害智能化管理指标体系，为实施矿井煤与瓦斯突出综合预警系统建 设提供技术支撑。如图 1 所示：

防 突 措 施 缺 陷

（2）实施矿井煤与瓦斯突出灾害智能化管理的矿山数字化建设

该项内容研究的目的是实现实施矿井基于煤与瓦斯突出灾害智能化管理相关信息的矿山 数字化，建立实施矿井动态综合空间信息数据库，以便于将分散在各部门的安全信息进行采 集、集中管理、查询、维护、综合分析等，也为矿井瓦斯灾害智能化管理提供动态的基础信 息资料。主要数据包括：煤层、瓦斯赋存信息，井巷信息，防突措施信息等。

图 1 瓦斯突出灾害预警指标体系 采掘活动影响

瓦

斯

地

质异

常

（3）突出综合预警软件系统构建该项研究内容是整个项目研究实施的关键和核心，该平台将借助重庆研究院现有的瓦斯灾害智能化预警系统平台，为实施矿井地测、通风防突、监控中心等相关职能部门

定制适应性开发“地质测量管理子系统、采掘进度管理系统、瓦斯地质分析子系统、防突动态信息管

理子系统、瓦斯涌出动态分析子系统、预警信息综合管理平台等” 6 个专用软件，并通过对这些子系统软件进行集成，构建起矿井煤与瓦斯突出综合预警平台，将各部门离散的数据资料集中信息化管理及综

合分析，实现对实施矿井与瓦斯灾害危险性的超前、实时、智能预警，从而提高实施矿井瓦斯灾害防治

技术水平和管理。

①瓦斯地质分析子系统瓦斯地质分析软件主要通过对瓦斯赋存、地质构造、保护层开采效果、煤

柱影响区、采掘影响、抽放效果等信息动态分析、评价，实现瓦斯地质信息图以及相关瓦斯参数的动态

绘制，动态区域预测等功能，区域预测结果直接作为预警系统基础数据，完成工作面采掘环境危险评价。从而形成最新的瓦斯地质图，以指导矿井瓦斯防治工作。

②动态防突管理与分析技术研究该系统的主要目的是进行矿井日常防突工作的精细化管理，其核

心功能是进行井下日常预测指标实测数据、井下实际施工的防突措施信息的管理、矿井工作面防突措施

的智能化设计等，为突出智能化管理提供日常预测指标数据以及防突措施存在的缺陷信息。该系统结合

实施矿井在煤与瓦斯突出防治管理方面的特点，利用计算机Web技术，引入GIS 图文管理理念，以

“四位一体”防突措施为依据，并在其基础上进行扩展，在执行预测、措施、效检、安全防护措施时，

对每个环节进行精确分析与验证，以此实现防突信息精细化、数字化动态管理，同时对煤与瓦斯突出危

险性从以往单指标、静态预测，提升为多指标、连续、动态综合分析。

③瓦斯涌出动态智能分析技术研究该子系统的主要目的是对矿井安全监控系统的瓦斯浓度监测数据进行综合分析，为突出预警提供瓦斯涌出动态指标信息，实现工作面突出危险性的实时、动态及智能预警。该子系统将包括服务器端和客户端两个部分：客户端的主要功能是进行瓦斯浓度监测数据的统计分析，以及瓦斯涌出动态指标的考察，确定出符合矿井实际特征的瓦斯涌出动态预警指标；服务器端的功能是自动计算通过客户端考察确定出的瓦斯涌出动态指标值，实现突出危险性的

实时、动态及智能预警。

④地质测定管理子系统与采掘动态管理子系统

该子系统的主要目的是进行矿井基础信息的数字化，为整个预警功能的实现提供数字化平台，为突出预警功能的实现提供地质构造、工作面实际空间位置信息，同时为地测部门进行其日常管理工作提供先进的工具。其核心功能是进行地质测量数据信息的维护与管理，数字化矿图的编辑与维护。

⑤采掘进度管理系统

采掘生产进度管理系统用于管理生产、技术部门的日常工作及事务，主要包括回采、掘进生产报表管理，采掘衔接辅助决策等相关报表的自动生成。该系统为预警系统提供日常采掘进尺数据，根据进尺情况

自动延伸巷道，并实时分析巷道空间位置信息，完成相关指标危险预警。

⑥综合预警信息管理系统

综合预警信息管理系统是突出预警平台的核心内容，利用重庆煤科院自主研发的瓦斯灾害预警系统平台，根据全国普遍性的突出规律与实施矿井的突出特点与规律，建立实施矿井煤与瓦斯突出预警的指标体系，利用煤与瓦斯突出预警系统对工作面采掘过程中的突出危险性进行状态（突出危险性当前所处状态）预警和趋势（突出危险性未来发展趋势）预警。根据各项危险因素的综合分析，按其危险程度将工作面突出危险性当前所处的状态分为三个等级：正常、威胁、危险；将工作面未来突出危险性未来发展趋势分为三个等级：绿色警报、橙色警报及红色警报。

i 状态预警

正常：工作面各种指标正常，可以安全作业。

威胁：工作面突出预测没有危险或需要预测确定，但是，需要重点关注，加强管理。危险：工作面具有突出危险性，停止作业，采取防突措施或进一步确认突出危险性。

ii 趋势预警

绿色：前方的突出危险性趋向安全。

橙色：前方一定距离处可能存在危险性，提请关注。

红色：前方的突出危险性趋向严重，应重点关注、加强管理、强化措施。

通过突出危险性状态和趋势这两个方面的预警不仅能了解到工作面目前所处的突出危险性的状态，而且还能得知其突出危险性发展的趋势，并将预警结果实现集中显示，从而为矿井进行瓦斯突出灾害的防治提供决策依据。

（4）拟解决的关键科学技术问题

①实施矿井采掘工作突出危险性状态及趋势程度变化规律研究；

②基于监控数据瓦斯涌出动态分析煤与瓦斯突出危险性模型；

③基于实施矿井实际瓦斯灾害特征建立综合预警指标体系及预警规则库；

④建立基于煤与瓦斯突出灾害综合预警信息的动态综合数据库；

（5）技术创新点

①根据实施矿井灾害特征，建立瓦斯灾害综合预警方法，实现实施矿井煤与瓦斯突出危险性的在

线辨识、智能分析及预警：

根据实施矿井实际情况，利用煤矿安全监控、局域网和专业分析系统，监测跟踪工作面煤层赋存、

瓦斯地质、煤质特征、瓦斯涌出、巷道布置、通风、防治措施、设备及人员管理等情况，在系统分析工