雪坪煤礦通防系統(tǒng)安全管理的可視化研究

范一波

（同煤集團臨汾宏大礦業(yè)公司，山西 臨汾 041507）

1 工程概況

煤礦瓦斯爆炸事故的頻繁發(fā)生引起了社會的廣泛關注，必須加以重視。同煤集團臨汾宏大礦業(yè)公司雪坪煤礦位于山西省臨汾市堯都區(qū)土門鎮(zhèn)小腰村，經(jīng)1992年、2000年、2012年三次技術(shù)改造，該煤礦的設計生產(chǎn)能力從400萬t/年提升到800萬t/年。開拓方式為斜井，采煤方式為短壁式，炮采落煤工藝，運輸大巷為3‰的水平巷，回風巷為平巷。隨著煤礦生產(chǎn)能力的提高，該礦瓦斯涌出量表現(xiàn)為逐年增加趨勢，煤層也表現(xiàn)為具有自燃傾向的煤層，給雪坪煤礦的開采帶來嚴重的安全隱患。基于安全高效煤礦的建設目標，在集團公司的要求下，該礦采用計算機圖像技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡傳輸技術(shù)、可視化技術(shù)研發(fā)了煤礦通防安全管理系統(tǒng)，對井下的采掘生產(chǎn)、瓦斯通風、煤層自燃等問題進行實時監(jiān)控。監(jiān)控數(shù)據(jù)可在地面調(diào)度室的電腦屏幕進行顯示，并帶有識別和報警功能，給煤礦管理人員及領導提供決策依據(jù)。

2 可視性遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

應國家安監(jiān)總局及同煤集團的要求，雪坪煤礦公司與中煤科工重慶設計院進行聯(lián)合技術(shù)研究，進行了基于可視性的通風瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的研制。開發(fā)前期進行計算機通風網(wǎng)絡解算和監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取傳輸軟件的開發(fā)，然后利用數(shù)字化現(xiàn)代技術(shù)將傳輸數(shù)據(jù)進行處理，將風流、瓦斯和安全隱患等信息聯(lián)合一起，基于可視化技術(shù)建立可視化的煤礦通防安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在地面調(diào)度室計算機屏幕中直接進行信息的反映，給煤礦管理者提供決策依據(jù)。

2.1 現(xiàn)代數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

現(xiàn)代可視化技術(shù)是知識發(fā)現(xiàn)的一個主要方法，是把數(shù)據(jù)、信息和知識轉(zhuǎn)化為可視的過程。人們通過可視化界面，能快速地了解和掌握數(shù)據(jù)的表現(xiàn)內(nèi)涵，同時掌握其隱藏的內(nèi)在關系、特征和趨勢。通過該技術(shù)，用戶由可視化的視覺反饋指導，能更快地研究數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的更多特性，也更有助于幫助用戶發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的內(nèi)在本質(zhì)及所蘊涵的信息。雪坪煤礦通風瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的可視化技術(shù)的應用，主要是將實時監(jiān)控采集到的風流、瓦斯和空間位置的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為立體空間感的圖形，同時配套相關的文字安全信息在地面調(diào)度室的電腦屏幕上進行顯示。當前雪坪煤礦公司和中煤科工重慶設計院已根據(jù)該煤礦井下通風系統(tǒng)的實況，采用軟件開發(fā)語言，在計算機圖形學、數(shù)據(jù)庫技術(shù)知識的基礎上，研制了完善的可視化系統(tǒng)。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)可視化軟件

監(jiān)控系統(tǒng)可視化軟件有三大組成部分：圖形顯示、通風網(wǎng)絡解算、礦井監(jiān)測。通過對通風網(wǎng)絡解算可以實現(xiàn)對煤礦井下的火災模擬預測。可視化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件聯(lián)系如圖1所示，該系統(tǒng)主要是采用Access數(shù)據(jù)庫、TEXT文件、二進制文件，使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，F(xiàn)TP服務將傳輸數(shù)據(jù)文件給圖形系統(tǒng)。基于Windows狀態(tài)下開發(fā)了網(wǎng)絡解算軟件及配套的火災模擬軟件，開發(fā)格式Access型數(shù)據(jù)庫，該設計操作簡便，數(shù)據(jù)信息的輸入也簡便，當采集到的風阻、溫度、節(jié)點信息輸入后，軟件自動運行將結(jié)果以圖形的方式顯示。礦井監(jiān)測系統(tǒng)部分：采用計算機自動對井下安裝的探頭進行數(shù)據(jù)的讀取，時間間隔為15s/次；傳感器名稱、位置等探測設備數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存于Access數(shù)據(jù)庫中，探測結(jié)果數(shù)據(jù)保存于二進制文件中。圖形顯示系統(tǒng)用ETP文件傳輸方式提取數(shù)據(jù)，保存在計算機上。

圖1 可視化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件聯(lián)系

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)的報警功能

當監(jiān)控系統(tǒng)檢測到井下火災及瓦斯數(shù)據(jù)達到相應的設定值時，系統(tǒng)會開啟報警功能進行報警提示。報警提示信息主要是采用聲音及圖示進行，聲音報警采用了VB中的VBX控件技術(shù)，來實現(xiàn)對聲音設備的控制。當監(jiān)測到存在安全隱患時，啟動報警功能，同時進行報警的位置查找，進行閃爍標記來實現(xiàn)系統(tǒng)的圖示報警。

3 監(jiān)控系統(tǒng)可視化的實踐應用分析

3.1 通風網(wǎng)絡解算

以雪坪煤礦公司的1491工作面通風系統(tǒng)為研究對象，采用該通風瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)操作方法，通風網(wǎng)絡解算在讀取到巷道、節(jié)點后自動解算，即可在屏幕上看到1491工作面通風系統(tǒng)的圖形形成，如圖2所示。

圖2 1491工作面通風系統(tǒng)

3.2 瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)將井下瓦斯探測數(shù)據(jù)采集后，圖形軟件即對數(shù)據(jù)進行分析，然后展示在屏幕上。在計算機操作時，將鼠標移至該探測器圖標上，稍停片刻，計算機屏幕上即可出現(xiàn)本傳感器探測到的具體數(shù)據(jù)變化。

3.3 火災模擬及報警

遠程監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)火災、冒頂?shù)葼顟B(tài)下的風流變化的模擬情況。設定進行火災模擬時，系統(tǒng)會自動讀取煙霧到達的巷道及時間等災情數(shù)據(jù)，同時啟動聲音、圖示報警系統(tǒng)，以閃爍的紅色圓圈表示火災發(fā)生區(qū)域，粗線條表示煙霧覆蓋區(qū)域。系統(tǒng)還會自動提供井下人員的安全撤退線路，為搶險救災提供決策。

4 結(jié)論

對煤礦井下瓦斯通風進行實時的可視化監(jiān)控，是降低瓦斯爆炸事故的技術(shù)措施，是提高煤礦安全管理水平的手段，也是實現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)的基礎。雪坪煤礦公司與中煤科工重慶設計院聯(lián)系研發(fā)的可視化監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地將井下監(jiān)測數(shù)據(jù)信息、通防安全屬性數(shù)據(jù)信息、空間位置數(shù)據(jù)信息進行結(jié)合，在地面調(diào)度室的電腦顯示屏將風流、瓦斯數(shù)據(jù)信息以圖形的方式顯示。該系統(tǒng)還能完成對當前及歷史數(shù)據(jù)的查找，及時掌握通風現(xiàn)狀、瓦斯?jié)舛取惓ｏL流，為煤礦管理人員及領導提供了處理安全隱患的決策依據(jù)。該系統(tǒng)從2015年12月運行至今已有2年多的時間，系統(tǒng)的整體運行情況較穩(wěn)定，技術(shù)人員操作簡便，顯示的數(shù)據(jù)真實可靠，圖形界面直觀，對該煤礦瓦斯通風安全做出了巨大的貢獻。