煤与瓦斯突出实时预警技术研究及应用

煤与瓦斯突出实时预警技术研究及应用

苏政

永煤集团股份有限公司顺和煤矿 河南 永城 476600

摘要：煤与瓦斯突出是矿井中中经常发生的一种自然灾害，为我国的采矿事业带来了诸多威胁，其由多种原因造成，但是由于我国矿井较深，矿井内压力比较大，因此我国发生的煤与瓦斯突出多是由矿压增大造成的。新景公司即是从这一点出发，研究出了煤与瓦斯突出实时预警技术，为应对我国矿业开采中的煤与瓦斯突出事故提供了技术支持，有利于做好煤与瓦斯突出的预警准备，减少企业的经济损失，保护采矿人员的人身安全。

关键词：煤与瓦斯突出；实时预警；研究应用

引言

煤与瓦斯突出指煤矿开采活动中出现的一种较为复杂的瓦斯动力现象，将会导致煤矿井下的通风系统、井下设备等受到严重破坏，直接影响煤矿开采工作的正常秩序，导致煤矿井下工作人员遭受煤岩掩埋、瓦斯窒息等事故发生，严重情况下甚至会导致瓦斯爆炸燃烧，对工作人员的生命健康造成严重威胁，这也是当前我国煤矿开采工作中最严重的自然灾害。

1突出预警信息采集的相关概述

对预警工作而言，及时、可靠的信息数据是预警的前提，因此，想要在煤矿开采工作中有效应用煤与瓦斯突出预警技术，就需要对煤矿开采信息进行收集、整理与分析，并且还要将相关信息存储到预警信息库当中。预警信息包含：地质构造信息、非在线检测信息、井下在线检测信息等。常见的预警信息采集途径主要存在两种方式，分别为人工收集与数据采集器收集。在对煤矿中的非在线监测信息进行采集时，常见的收集手段为人工收集，利用信息录入软件录入在线监测信息，将信息整合到相关预警数据库当中。该方法能够对矿产开采工作中的非在线监测信息进行有效获取，但是人工因素干扰较多，信息收集效率不高，因此，要结合矿产开采工作的实际情况，不断研发相关自动化采集技术。例如，在对煤矿中的瓦斯含量进行测定与收集时，可以采用快速测量瓦斯含量的装置，对井下瓦斯含量信息进行动态监测与获取，以便能够实时掌握井下瓦斯的具体含量。采集器收集到相关信息后，可以有效传送到预警数据库中。

2煤与瓦斯突出预警技术研究

2.1煤与瓦斯突出预警技术运行流程

煤与瓦斯突出对于矿井具有极大的破坏力，严重威胁着采矿人员的人身安全。但是幸运的是煤与瓦斯突出具有一个孕育发展的过程，是可预测的。煤与瓦斯突出预警技术即使通过煤与瓦斯突出事故的各项预兆的大数据处理分析来及时对煤与瓦斯突出进行预警。煤与瓦斯突出预警技术运行流程首先就是对于煤与瓦斯突出的前兆进行收集分析，然后根据各项指标预判出煤与瓦斯突出事故的等级，然后将预估结果等级从预警平台发出，经矿井相关负责人审批通过后启动预警，采取防范煤与瓦斯突出事故的相应措施，及时对矿井内煤与瓦斯突出覆盖地的各项物品进行保护，并撤离矿井内的采矿人员，避免无畏的人力物力损失。当煤与瓦斯突出事故停止后再发出及时预警，及时的清理煤与瓦斯突出事故现场，重现开始采矿，避免影响矿井采矿的进度与计划。

2.2静态预警技术

煤与瓦斯突出预警技术采用的是静态不连续接触式预测；静态预测主要依靠瓦斯煤体性质以及内部存储条件相关指标，这些指标具体包括瓦斯数据、煤层性质分析、地质地形指标等等，通过考查各项指标是否超过临界点，来进一步确定下一步的指导工作。静态不连续接触式的预测技术的工程作业量是比较大的，具体操作过程中会占用一定的空间和时间，因此会对生产产生消极影响，导致整个预测工作的成本费用相对较高；矿井中瓦斯与煤体受到各种因素的影响，并不是按照一定规律进行运转的，具有不稳定性，在进行挖掘工作时仅仅能够预测到周边环境的情况，局部范围的指标数据并不能够代表整个矿井潜在的危险，具有局限性。另外矿井内部环境是一个相对动态的环境，静态预警技术发挥的作用较小。

2.3矿井压力检测与煤与瓦斯突出预警

煤与瓦斯突出预警技术是围绕矿井的压力值来对煤与瓦斯突出进行预警，在矿井压力值增大时，矿井的地板将会迅速下沉，导致矿井支架载荷量不断增加，载荷量增加到一定程度甚至发生支架折损等极具危险的状况。在这种情况也容易诱发煤与瓦斯突出事故，根据新景公司的检测发现矿井压力值和煤与瓦斯突出事故的等级以及发生频率成正比关系。一般来说，矿井压力值愈大，煤与瓦斯突出事故的等级与发生频率也就越大。因此煤与瓦斯突出实时预警技术需要及时的检测与分析矿井内的压力值，一旦压力值激增就需要根据预警分析平台及时的利用计算机与大数据分析出煤与瓦斯突出的等级，预警平台将煤与瓦斯突出等级及时的反馈给矿井相关负责人，经负责人审核通过后就可以启动煤与瓦斯突出的防范措施，从而及时止损，可见矿井压力检测是煤与瓦斯突出预警技术中极为重要的一环。而煤与瓦斯突出预警之所以起作用还有赖于矿上压力值得增大后，间隔一段时间才会发生煤与瓦斯突出，这样预警平台就可以及时将压力值反馈到相关负责人，矿井负责人也有时间根据煤与瓦斯突出预警等级做出相应得防范措施，从而避免无畏的损失。

2.4声发射预警技术

声发射预警技术主要利用煤层内部的声音来进一步判断矿井的情况；矿井在被挖掘的过程中受到外界力量，必然会产生裂缝，当裂缝超过临界点时可能会产生爆炸。裂缝的产生和扩展都是以一种弹性应力波的形式产生能量辐射，被称之为声发射，可以应用于矿井挖掘中，发挥一定的积极作用，但是需要投入更多的人力物力。随着科技水平的不断提高，利用计算机系统能够使声发射预警技术获得更大的突破。

3煤与瓦斯突出预警技术发展趋势

（1）自动化。煤与瓦斯突出预警技术的未来发展方向是自动化与高精度，除了不断优化升级煤矿开采工作中的信息采集、在线检测技术外，还需要对有关突出的信息数据进行全面采集，对相关信息进行筛选、过滤，以便能够提高煤与瓦斯突出预警信息全面性与准确性，为突出预警提供强有力的信息保障，自动化的实现能够在很大程度上降低企业人力资源的投入，进而节省企业经济投入，在规避开采风险的同时，提高煤矿开采工作的经济效益。（2）动态预警技术。综上所述，静态预警技术的全部指标都是建立在已有经验之上，指标所达到的临界点也是建立在大量的实验数据分析统计之上的，但是煤体挖掘过程中有很多的不稳定因素，实际情况发生的准确性难以确保，安全事故发生的概率增加。因此静态预警技术已经不能够适合未来煤与瓦斯的发展趋势；相比之下，动态预警技术是能够规避静态预警的缺陷，是一种能够长期运行的预警技术。（3）构建大数据模型。在当前我国大数据技术水平不断提高的背景下，煤与瓦斯突出技术的未来发展会朝着大数据方向发展。采用自动化、智能化的大数据技术，对矿产中的事故进行详细分析，以便能够结合实际情况构建出完善的智能预警模型，利用大数据技术构建相关突出预警模型，提高突出预警模型的及时性与可靠性，为预警工作提供海量信息，实现准确预警。

结束语

煤与瓦斯突出实时预警技术的研究与应用在一定程度解决了煤与瓦斯突出为矿业开采带来的危险，有利于提高煤矿开采的安全性。煤与瓦斯突出实时预警技术主要是通过对矿井压力值的检测来确定煤与瓦斯突出的等级，及时的根据预警等级来做好防突措施，减少煤与瓦斯突出带来的经济损失与人员伤害。

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