古城煤礦：為破解世界性難題植入“芯”算法

□ 通訊員 崔鑫 陳宜勇

本刊訊 “今年10月15日，我們通過多參量沖擊地壓綜合監測預警云平臺監測到了一小煤柱區域，也就是在3105皮帶順槽720～830米處、工作面前方大概150～255米區段，應力集中程度較高，發生沖擊的可能性很大。”12月3日，在山東能源臨礦集團古城煤礦沖擊地壓監測監控室，防沖副總工程師徐德生調出震源的原始數據、資料，手指著電腦屏幕說，“系統發出預警后，我們及時調整了卸壓工作計劃，制定了該區域內進行大孔徑深孔卸壓的應對措施。通過連續發生的數起事件，證明了這個平臺超前防范的準確性以及實施大孔徑深孔卸壓的有效性。”

據了解，沖擊地壓是以煤巖體突然急劇猛烈破壞為特征的一種礦山動力現象。一般情況下，破壞時間幾秒到幾十秒，破壞范圍幾米到上百米，拋射煤炭十幾噸到上百噸，危害性很大。由于影響因素很多，形成機理又復雜，成為煤礦井工開采領域遇到的世界性難題，嚴重制約著煤炭資源安全高效開采。

經過10多年的理論研究，古城煤礦探索形成了符合礦井地質條件和開采技術的以“強卸壓、強支護、強監測、強監督”為核心手段的“四強防沖治理體系”，把沖擊地壓這只“地虎”關進了“籠子”。面對“只能預防，不能根治”的“硬傷”，該礦不斷強化預警作用，為“匡衡地震儀”敷設了神經元、植入了智能芯，用更新技術實現更大突破。

“在沖擊地壓監測監控方面，古城煤礦采用的也是SOS微震監測系統、KJ550應力在線監測系統、鉆屑法等通用措施。”古城煤礦防沖辦公室科員何同星說，“這種監測預警手段分散、不統一，指標單一、時效性較差，對沖擊地壓災害無法進行有效、科學的綜合預警。”

2017年，古城煤礦和中國礦業大學聯合進行攻關，在全國140余對沖擊地壓礦井中，率先提出了21個參數的多參量預警指標，開發了建設沖擊地壓綜合監控預警云平臺，解決了沖擊地壓的時序預警和空間預警的問題，做到了沖擊地壓防治措施和檢驗形成閉環。

有了統一的云平臺，SOS微震監測系統、KJ550應力在線監測系統、鉆屑法等采集的大量監測信息和預卸壓措施等信息，經過電腦編程算法處理后上傳過來并集中顯示，不僅實現了監測信息化，還實現了預警的自動化。古城煤礦在對SOS微震監測系統進行擴容、布點優化的基礎上，研發了雙震源KJ470震動波反演系統，增加了自動輔助分析與報警系統，形成了多參量沖擊地壓綜合監測預警云平臺，進一步提高了沖擊地壓的監測預警水平。

“這個平臺非常先進，具有前瞻性。”何同星說，“可以用三個首創來概括：一是國內首個融入CT震動波反演和叢集變形能的平臺；二是國內首次實現預警自動化；三是國內首次實現震動波信號的主被動一體化監測。”

為了克服傳統鉆孔應力系統監測范圍小、系統損耗大等缺點，古城煤礦在研發的反演系統中，僅高分辨率的微震傳感器就設有32個，通過實現大范圍、高精度定位，實現了采掘范圍應力分布情況的高效率監測。

由于充分發揮了大數據作用，這種多參量沖擊地壓綜合監測預警云平臺，能夠準確并實時顯示采掘工作面的預警等級、礦震分布規律、CT反演預警云圖、沖擊變形能預警云圖、應力在線監測數據等。隨著手機客戶端APP的推出，無論是誰，無論在什么地方，只要有一部手機，就能隨時進行遠程訪問、查詢、監控。