三級地質預警系統保障礦井精準安全高效開采的應用

劉 威

（山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦，山西 古交 030206）

近年來隨著礦井開采逐漸向深部的延伸，煤層賦存條件從相對簡單趨向于復雜，礦井各種地質問題逐年增多，普遍存在的斷層和陷落柱等構造有增多之勢，更甚是構造涌（突）水時刻有潛在的威脅。精準的地質資料是礦井安全和高效生產最根本的保障條件。隨著物探、鉆探技術裝備與綜合探測技術的應用，獲得了大量的各類地質信息資料，但地質精細化研究相對欠缺，評價指標與方法體系也未系統構建，因此無法有效預測地質風險，難以適應煤炭精準開采的技術需求。如何充分利用“互聯網+”形成多位多參數的地測信息體系，實現數字化、信息化和智能化的礦井地質預警系統，真正實現地質條件量化可測性[2]，為礦井安全生產提供可靠的地質保障，成為了一個新的研究課題。

1 研究背景

屯蘭礦位于西山煤田古交礦區西部，地質類型極復雜，是煤與瓦斯突出礦井，誤揭煤層和構造往往很容易發生煤與瓦斯突出事故。依據《煤礦安全規程》、《防治煤與瓦斯突出細則》和《礦井地質工作規定》，逐步建立三級地質保障體系（礦、科、（區）隊三級地質工作責任）。一級保障—采掘區隊技術主管、技術隊長、技術員要負責工作面地質信息收集、反饋；二級保障—地測科技術主管、地質技術人員負責匯總各工作面地質資料，對影響采掘的地質因素做出預測預報；三級保障—總工程師、地測副總負責重大地質問題處理。實際工作中隊組人員要對大量紙質地質信息卡進行整理，導致提交時間滯后，出現填寫灰色不清、誤報、謊報等，無法及時準確反映當前工作面地質信息，由此使地質技術人員無法及時統計分析地質信息，難以形成準確度較高的地質預測。

2 主要的研究內容

利用計算機、網絡、無線通訊等技術，對地質信息資料的數據采集、數據存儲、數據傳輸、數據分析、數據安全和數據再現等以先進的信息化技術與設備進行自動化、流程化、規范化，增強礦井地質條件的量化預測與綜合評價。

2.1 軟件的總體設計

系統服務器操作系統采用企業級Linux 操作系統CentOS，數據庫采用企業級MySQL，軟件系統結構分服務器端和客戶端兩大部分，服務器端負責數據的存儲、分析、轉換、傳送、控制與管理，客戶端負責數據的采集、接收和再現。如表1、圖1所示。

表1 系統軟硬件部署表

圖1 系統整體設計框架

2.2 軟件涉及技術

采用SOA 設計理念和綠色設計方法，集數據、服務、流程和管理于一體，把握流行與前沿技術方向與物探技術相結合，提供一站式煤礦信息化解決方案。主要包括：融合異構數據接口技術、MySQL數據庫技術、J2EE 系統架構、數據異步傳輸技術、多主同步機制技術、單點登錄技術、并發機制處理技術等。由三類七大服務模塊組成，即數據整合服務、數據分析服務、應用服務、接入服務、通訊服務、安全服務及系統管理服務。

2.3 地質保障管理預警系統主要功能設計

2.3.1 隊組識別

山西焦煤屯蘭礦地質保障管理預警平臺系統采用一個班組共享口令的方式，盡量減少填寫壓力，落實到具體的班組、責任人。班組填寫負責人首先點擊選擇相應的隊組，并輸入口令進行登入。該口令為班組內共享使用，系統自動識別并列出該隊組所有的負責人姓名，由施工人員進行選擇。所有的隊組都可以由管理員修改定制，并將自動生成/設置的口令發送到相關負責人的手機上。系統客戶端如圖2 所示。

圖2 系統客戶端

2.3.2 信息錄入

匯報人將根據選項選擇所施工的工作面、巷道名稱、班次、測點編號，結合本班實際情況選擇輸入點前距離、工作面及頂底板巖性及厚度（右側自動生成柱狀圖）、頂板錨桿及錨索施工情況 、超前探眼情況 、掌子面煤巖層、瓦斯、涌水有無變化，最后選擇匯報人，點擊提交即完成信息卡匯報工作。工作面信息卡如圖3 所示。

圖3 工作面信息卡

2.3.3 地質人員登錄后臺管理界面

通過后臺管理可以查看地質信息卡報送情況，對信息卡進行統計篩選，對告警信息進行處理，對信息卡進行匯總等工作。系統管理界面如圖4 所示。

圖4 系統管理界面

管理員登錄后首先可以看到信息卡報警界面，如圖5 所示。

圖5 系統報警界面

收到報警信息后地質人員對報警信息進行分析判斷，或到井下現場進行查看（對淋水進行取樣化驗，重新進行超前探孔施工，分析見煤、見巖情況），查明原因排除隱患后，對報警信息進行處理。

2.3.4 信息卡查詢

信息卡查詢可以按巷道名稱查詢，也可以按施工隊組查詢，還可以按照報送日期等進行篩選查詢。地質人員通過信息卡查詢以及到現場收集掌握的資料，對各隊組報送的信息卡進行查看、統計、篩選，對報送隊組進行考核評比。在信息卡匯總界面里可以對各隊組匯報的地質信息卡按日期、巷道名稱和測點編號進行匯總，系統將自動生成巷道剖面圖。生成巷道剖面圖如圖6 所示。

圖6 生成巷道剖面圖

3 結論

三級地質保障管理預警系統解決了日常隊組匯報中的問題，使相關人員能及時了解安全生產相關的地質情況，提高運行管理、預警分析和應急水平，降低運行管理成本，減輕工作人員的勞動強度，為礦井實現安全生產、高產高效提供了可靠的地質保障。