煤與瓦斯突出綜合預警系統的實踐應用研究

（河南省新鄭煤電有限責任公司 河南 451184）

煤礦開采過程中，通過合理方式應用符合實際情況的煤與瓦斯突出綜合實時預警系統，采用該系統應用，可以通過實時方式完成對煤礦開采期間，工作面風流中瓦斯的具體濃度情況的動態監測，進而完成相應分析工作，得到突出的具體信息。而且可以發出不同級別的預警信號，通過動態方式監測瓦斯濃度在煤礦開采過程中發生的改變，系統能夠提前60min發出各項預警信號，進而制定出一套合理防突方案，確保開采作業順利進行，減少事故發生。

1.工程概況

某煤礦的生產力為195.8t/a，煤礦采用的立井開拓，該煤礦開采期間，開采的煤與瓦斯突出礦井。通過對礦井的具體情況進行分析可以發現，礦井地質條件很差，褶皺一共有5條，落差不小于3.2m的斷層一共有6條，煤礦開采時的瓦斯涌量為65-91m3/min，相對瓦斯涌出量為74.28m3/min。近幾年，隨著我國煤礦開采技術的提高，煤礦開采深度增加，會導致瓦斯含量增多，也會導致煤與瓦斯突出危險性加劇，這也成為制約我國煤礦開采作業進行的一項重要內容，會降低煤礦開采效率和產量。

2.煤與瓦斯突出的危害

煤與瓦斯突出是煤礦開采期間容易發生一項大型動力災害，突出能量大，而且會對周圍環境造成較為嚴重破壞[1]。從我國煤礦開采的整體情況來看，煤與瓦斯突出事故時有發生，通過對出現的煤與瓦斯大量突出事故情況來看，防突措施未得到落實，以及管理措施不到位都是引起安全事故的主要原因[2]。可見，要采取不同措施完成對途徑實現突出危險性、安全隱患的超前預警，以及對防突管理進行強化，這是防突的一項重要措施。

3.綜合預警系統概述

(1)綜合預警技術原理

該項技術在具體應用期間主要是對礦井瓦斯突出災害發生的具體規律和特征加以分析，通過分析各項數據，對數據進行全面研究，在該基礎上實現對煤與瓦斯突出情況加以分析與管理，通過專家診斷和大數據系統完成相應診斷工作，進而實現煤礦開采作業期間，煤與瓦斯突出危險狀況等各種事件的及時、準確預警[3]。通過對綜合預警技術的應用，能夠完成對煤與外突出現象和危險性具體內容的在線監測、提前預警、實時播報，以及具體發展趨勢進行精準預測，獲取到相應信息，從而為后續各項工作開展提供支持。

(2)綜合預警系統架構

煤與瓦斯突出綜合預警系統由多個不同類型的子系統構成，各個子系統在運行時相互之間不會發生影響，能夠滿足應用需求。計算機系統是綜合系統的主要載體，將各種不同類型的先進技術都合理應用在系統中，使系統作用能夠得到合理發揮，完成對各項參數的采集，然后完成相應分析期間，實現突出預警[4]。

計算機系統將預警服務、數據庫等各項內容都作為中心，通過無縫方式與綜合監控系統進行連接，系統中的各個子系統在具體運行期間采取分布、并行方式，這能夠實現對突出災害的即時、智能、超前預警。

4.綜合預警系統功能的實現方法

依據礦井的具體情況，制定出一套能夠滿足應用需求的預警解決方案，在實際問題分析期間，要依據具體情況，采用多參量或預警技術，集成計算機系統，發揮系統作用，滿足應用需求。

(1)預警成套技術

相關工作人員對煤層與瓦斯情況進行全面分析，完成后相應的考察作業，同時，在該期間要對各項信息進行精準記錄，然后結合具體情況，制定出一套合理解決方案，從而形成一個特定礦井環境下的預警成套技術，實現對煤礦具體情況的預警。

(2)識別數據

煤礦井下的很多情況都會對采集到瓦斯特征數據造成影響，因此，系統一共設置了智能識別、手動輸入兩種模式。通過對智能識別能夠依據礦井內正常環境，以及突變環境的差異，通過自動方式對瓦斯涌出進行識別。手動輸入修改，用戶依據自身需求對參數進行輸入與設計，能夠更好適應不同環境。

(3)建設預警計算機系統

預警計算機系統是在礦井局域網環境下建設的一項系統，通過對該系統進行應用，能夠完成對煤與瓦斯突出實現信息內容的管理，以及計算機分析參數化，同時，也能夠實現對計算機預警信息的管理，從而為后續各項工作提供支持，確保煤礦開采的安全性。

(4)綜合預警系統

采用先進的信息技術，采取自動化方式完成對煤層及瓦斯參數、防突措施等各項不同信息化資料庫中的各項信息，以及資料加以挖掘，通過挖掘能夠獲取到相應的信息內容，然后利用專業方式，完成對獲取到的各項信息的分析[5]。預警系統中設定的預定規則和專家數據庫，能夠實現對瓦斯與煤突出危險性危險狀態，以及具體危險的實際發展趨勢的超前預警，對各項危險內容進行精準發布，完成相應管理工作，同時，能夠通過聯合方式完成對綜合自動規劃系統的有效控制，進而減少安全事故的發生[6]。

(5)發布預警信息

對于不同等級的工作面綜合預警，可以采用不同顏色的文字表示，同時，在實際預警期間，也可以利用局域網、聲光報警、語音播報、短信發送的方式對預警信息進行實時發布，進而使相關工作人員能夠得到預警信息，為后續煤礦開采作業順利進行提供支持，減少事故發生[7]。

5.綜合預警系統具體應用及效果分析

從2019年3月到2020年2月完成了對綜合預警系統的全面分析，最終得到了一個性能穩定的系統，完成系統開發于調試后，將該系統應用到煤礦中。通過對該系統的應用，可以實現對煤礦工作面中出現的各種突出危險性進行全面分析，針對煤礦開采進行時出現的各項危險信息加以捕捉，完成危險信息內容捕捉后，及時預警，具體預警情況的內容如下：

(1)日常預測

1-115綜采工作面狀態為16，發展趨勢為18；1-5112工作面回風順槽狀態為13，發展趨勢為13；10-108綜采工作面為31，發展趨勢為33；1-117末采工作面狀態為23，發展趨勢為20。

(2)瓦斯地質

1-115綜采工作面狀態為6，發展趨勢為6；1-5112工作面回風順槽狀態為42，發展趨勢為44；10-108綜采工作面為0，發展趨勢為0；1-117末采工作面狀態為15，發展趨勢為15。

(3)采掘造成的影響

1-115綜采工作面狀態為0，發展趨勢為0；1-5112工作面回風順槽狀態為0，發展趨勢為0；10-108綜采工作面為0，發展趨勢為0；1-117末采工作面狀態為51，發展趨勢為0。

(4)瓦斯涌出現象

1-115綜采工作面狀態為1，發展趨勢為3；1-5112工作面回風順槽狀態為0，發展趨勢為2；10-108綜采工作面為3，發展趨勢為3；1-117末采工作面狀態為3，發展趨勢為3。

針對1-115綜采工作面；1-5112工作面回風順槽；10-108綜采工作面；1-117末采工作面采用的防突措分別為5、3、2、0。

綜合預警系統在該煤礦與瓦斯突出防治中起到了不錯的應用效果，具體效果主要體現在以下兩個方面：第一，通過對該系統的應用，能夠使煤礦防突出作業各項合理化。通過對綜合預警系統的合理應用，能夠實現對煤礦開采期間工作面危險性及發展趨勢情況的精準預測，從而為后續防突措施的制定與應用提供依據，這使煤與瓦斯防突效率得到了顯著提升，同時，可以減少防突工作量。第二，在煤礦開采期間，針對煤礦具體情況，構建了煤與瓦斯監測信息化平臺，進而使煤礦開采的整體效率能夠得到進一步提高，確保煤礦開采的安全性，提高煤礦開采效率。

6.結語

煤礦開采是一項危險性較大的工作，在具體開采期間，為了確保煤礦開采作業的順利進行，減少危險事故的發生，要針對煤礦情況，構建綜合預警系統，在綜合預警系統構建時要做好設計工作，這可以大幅度降低各種突出危險的發生，從而確保工作面安全，以及開采作業順利進行。建設一套符合實際情況的綜合預警系統，對其進行合理應用，能夠使防突管理和工作規范化和精細化，進而使開采防突管理水平能夠得到進一步提高。