煤与瓦斯突出综合预警系统

1、焦煤集团科技创新成果申报表 科技成果名称 演马庄矿煤与瓦斯突出综合预警系统 成果完成单位 成果完成人员 项目起止日期 联系人 成果内容简介：（可附页） 1、为演马庄煤矿定制一套煤与瓦斯突出综合预警指标体系 结合国内外其他矿井的突出规律，针对演马庄煤矿目前瓦斯灾害防治技术现状，对演马庄煤矿目前 进行瓦斯突出灾害防治所采用的技术、指标和方法进行考察分析及梳理，研究并建立实施矿井煤与瓦斯 突出综合预警指标体系。 2、分别建立基于煤与瓦斯突出预警相关倍息的矿山数字化大型动态综合空间佶息数据库，主要数 据包括: a. 地下采掘作业巷道的空间位置、属性信息； b. 煤层、地质、瓦斯赋存信息； C.采掘工作

2、面信息； d. 瓦斯传感器井下分布信息； e. 煤层防突预测指标及其临界值管理信息； f. 防突措施设计、施工信息； g. 瓦斯突出灾害事故点信息； 3、演马庄煤矿煤与瓦斯突出综合预警系统平台建设。 效益评价: 1、演马庄矿煤与瓦斯突出预警系统的使用，使防突工作更加精细化和规范化，实现了防突信息的 动态共享，并实现了防突工作的全过程控制，较大的提升了矿井防突管理水平。 2、以减少实施矿井一次突出事故计算，预计间接经济效益在千万元以上；在未来5年， 在集团公司其他重点突出矿井将逐步推广该技术，以此计算，将为河南煤业化工集团带来上亿兀的产 值，经济效益相当显著。 应用单位财务章 申报单位意见： 领

3、导签字（盖章）年 月曰 1 演马庄矿煤与瓦斯突出综合预警系统成果总结 1. 立项背景 近年来随着矿井开采规模的不断扩大，采掘深度不断延伸，突出矿井危险性日益增强，高瓦斯矿井也 逐渐向突出矿井转化。不同的矿井、矿区突出危险特征各不相同，需要逐步积累适合于河南煤业化工集团 自身特点的瓦斯灾害治理模式。通过河南煤业化工集团先进技术示范，实现对煤与瓦斯突出灾害治理技术 的不断突破，将对煤与瓦斯突出灾害治理技术积累提供，以解决传统的突出预测技术在许多方面都表现出 的局限性，例如无论是单指标还是综合指标，都无法全面的反映致灾原因；其次预测方法都是静态不连续 的，无法在采掘生产过程中及时准确预测突出危险性等

4、等。从管理上也存在种种缺陷，如领导或技术人员 的经验主义、预测或消突方法措施把关不严等等。而煤与瓦斯突出综合预警技术的研究就在以上这些方 面弥补了传统技术方法和管理上存在的不足。为保障煤矿安全生产管理以及煤与瓦斯突出灾害的防治提供 了一套规范化、精细化的技术与管理体系。开展煤与瓦斯突出综合预警技术研究项目是十分必要并具有重 要意义的。 2. 研究开发内容 （1）实施矿井煤与瓦斯突出预警指标体系考察指标体系研究是整个项目研究实施的前提和基础， 其研究成果为综合管理系统的开发，实现实施矿井瓦斯灾害智能、综合预警提供技术基础。针对实施矿 井目前突出灾害防治技术现状，以防治煤与瓦斯突出规定为依据，并结

5、合国内外其他矿井的突出规 律，研究建立一套实施矿井瓦斯突出灾害智能化管理指标体系，为实施矿井煤与瓦斯突出综合预警系统 建设提供技术支撑。如图1所示： 血丟措施缺陷 （突出预警指标体系） 厂瓦斯地质异常 采掘活动韵 t瓦斯涌H1特征 丄口常预测指标 图1瓦斯突出灾害预警指标体系 （2）实施矿井煤与瓦斯突出灾害智能化管理的矿山数字化建设 该项内容研究的目的是实现实施矿井基于煤与瓦斯突出灾害智能化管理相关信息的矿山 数字化，建 立实施矿井动态综合空间信息数据库，以便于将分散在各部门的安全信息进行采集、集中管理、查询、维 护、综合分析等，也为矿井瓦斯灾害智能化管理提供动态的基础信息资料。主要数据包括：

6、煤层、瓦斯赋 存信息，井巷信息，防突措施信息等。 (3) 突出综合预警软件系统构建该项研究内容是整个项目研究实施的关键和核心，该平台将借助重 庆研究院现有的瓦斯灾害智能化预警系统平台，为实施矿井地测、通风防突、监控中心等相关职能部门 定制适应性开发“地质测量管理子系统、采掘进度管理系统、瓦斯地质分析子系统、防突动态信息管 理子系统、瓦斯涌出动态分析子系统、预警信息综合管理平台等” 6个专用软件，并通过对这些子系统 软件进行集成，构建起矿井煤与瓦斯突出综合预警平台，将各部门离散的数据资料集中信息化管理及综 合分析，实现对实施矿井与瓦斯灾害危险性的超前、实时、智能预警，从而提高实施矿井瓦斯灾害防治

7、 技术水平和管理。 瓦斯地质分析子系统瓦斯地质分析软件主要通过对瓦斯赋存、地质构造、保护层开采效果、煤 柱影响区、采掘影响、抽放效果等信息动态分析、评价，实现瓦斯地质信息图以及相关瓦斯参数的动态 绘制，动态区域预测等功能，区域预测结果直接作为预警系统基础数据，完成工作面采掘环境危险评 价。从而形成最新的瓦斯地质图，以指导矿井瓦斯防治工作。 动态防突管理与分析技术研究该系统的主要目的是进行矿井日常防突工作的精细化管理，其核 心功能是进行井下日常预测指标实测数据、井下实际施工的防突措施信息的管理、矿井工作面防突措施 的智能化设计等，为突出智能化管理提供日常预测指标数据以及防突措施存在的缺陷信息。该

8、系统结合 实施矿井在煤与瓦斯突出防治管理方面的特点，利用计算机Web技术，引入GIS图文管理理念，以 “四位一体”防突措施为依据，并在其基础上进行扩展，在执行预测、措施、效检、安全防护措施时， 对每个环节进行精确分析与验证，以此实现防突信息精细化、数字化动态 管理，同时对煤与瓦斯突出危 险性从以往单指标、静态预测，提升为多指标、连续、动态综合分析。 瓦斯涌出动态智能分析技术研究 该子系统的主要目的是对矿井安全监控系统的瓦斯浓度监测数 据进行综合分析，为突出预警提供瓦斯涌出动态指标信息，实现工作面突出危险性的实时、动态及智能预 警。该子系统将包括服务器端和客户端两个部分:客户端的主要功能是进行瓦

9、斯浓度监测数据的统计分析, 以及瓦斯涌出动态指标的考察，确定出符合矿井实际特征的瓦斯涌出动态预警指标；月艮务器端的功能是自 动计算通过客户端考察确定出的瓦斯涌出动态指标值，实现突出危险性的 实时、动态及智能预警。 地质测定管理子系统与采掘动态管理子系统 该子系统的主要目的是进行矿井基础信息的数字化，为整个预警功能的实现提供数字化平台，为突出 预警功能的实现提供地质构造、工作面实际空间位置信息，同时为地测部门进行其日常管理工作提供先进 的工具。其核心功能是进行地质测量数据信息的维护与管理，数字化矿图的编辑与维护。 采掘进度管理系统 采掘生产进度管理系统用于管理生产、技术部门的日常工作及事务，主要

10、包括回采、掘进生产报表管 理，采掘衔接辅助决策等相关报表的自动生成。该系统为预警系统提供日常采掘进尺数据，根据进尺情况 自动延伸巷道，并实时分析巷道空间位置信息，完成相关指标危险预警。 综合预警信息管理系统 综合预警信息管理系统是突出预警平台的核心内容，利用重庆煤科院自主研发的瓦斯灾害预警系统平 台，根据全国普遍性的突出规律与实施矿井的突出特点与规律，建立实施矿井煤与瓦斯突出预警的指标体 系，利用煤与瓦斯突出预警系统对工作面采掘过程中的突出危险 性进行状态(突出危险性当前所处状态) 预警和趋势(突出危险性未来发展趋势)预警。根据各项危险因素的综合分析，按其危险程度将工作面突 出危险性当前所处的

11、状态分为三个等级：正常、威胁、危险；将工作面未来突出危险性未来发展趋势分为 三个等级：绿色警报、橙色警报及红色警报。 i状态预警 正常：工作面各种指标正常，可以安全作业。 威胁：工作面突出预测没有危险或需要预测确定，但是，需要重点关注，加强管理。危险：工作面 具有突出危险性，停止作业，采取防突措施或进一步确认突出危险性。 ii趋势预警 绿色：前方的突出危险性趋向安全。 橙色：前方一定距离处可能存在危险性，提请关注。 红色：前方的突出危险性趋向严重，应重点关注、加强管理、强化措施。 通过突出危险性状态和趋势这两个方面的预警不仅能了解到工作面目前所处的突出危险性的状态，而 且还能得知其突出危险性发

12、展的趋势，并将预警结果实现集中显示，从而为矿井进行瓦斯突出灾害的防治 提供决策依据。 (4) 拟解决的关键科学技术问题 实施矿井采掘工作突出危险性状态及趋势程度变化规律研究； 基于监控数据瓦斯涌出动态分析煤与瓦斯突出危险性模型； 基于实施矿井实际瓦斯灾害特征建立综合预警指标体系及预警规则库； 建立基于煤与瓦斯突出灾害综合预警信息的动态综合数据库； (5) 技术创新点 根据实施矿井灾害特征，建立瓦斯灾害综合预警方法，实现实施矿井煤与瓦斯突出危险性的在 线辨识、智能分析及预警： 根据实施矿井实际情况，利用煤矿安全监控、局域网和专业分析系统，监测跟踪工作面煤层赋存、 瓦斯地质、煤质特征、瓦斯涌出、巷

13、道布置、通风、防治措施、设备及人员管理 等情况，在系统分析工 作面存在的各种隐患和事故前兆信息基础上，实时、动态地分析工作面突出危险状态和发展趋势，根据 预警规则用不同颜色或文字进行预警结果发布，实现实施 矿井灾害在线监测、超前预警、辅助决策； 考虑实施矿井安全管理制度及操作习惯，实现基于实施矿井灾害特征的规范化、精细化安全管 理； 考虑实施矿井安全管理制度及操作习惯，借助预警平台对安全信息共享和集中管理，实 现灾害防治 规范化的过程控制，形成适合于实施矿井灾害特征的基于精细化、规范化、信息化的综合安全管理与预 警平台，提高煤矿安全及技术管理水平。 （6）考核的主要技术指标 在实施矿井已有的预

14、测技术及装备条件的基础上，甲方严格按乙方制定的综合预警配套管理制度执 行的前提下，达到以下技术指标： （D综合预警平台系列软件专业辅助分析相关主要技术指标 实现煤层瓦斯参数如压力、含量等值线的动态绘制和预测； 实现动态生成煤层瓦斯地质信息图，以及执行区域防突措施（保护层开采、预抽煤 层瓦斯）后瓦斯地质图的动态更新； 实现防突措施钻孔（穿层钻孔、顺层钻孔、石门揭煤钻孔等等）以及预测钻孔的智 能设计； 实现措施施工效果智能分析，多循环多类型钻孔施工效果图的动态绘制； 实现采掘进度图的动态绘制； 实现采掘工程平面图施工巷道的自动延伸和校正。 （2）综合预警方法及效果相关技术指标 对掘工作面贯通前预警

15、：综掘工作面相距70m、其它巷道相距30m时自动进行贯通预 警； 根据区域措施、采掘部署、地质构造等信息对区域突出危险区进行动态预测和划分，采掘工作面 距离区域预测突出危险区20m超前分级预警； 实现突出预警结果在局域网内的实时发布； 根据不同指标确定不同等级的预警结果，并提供相应的措施响应建议。 在实施矿井当前防突技术与设备条件下，在保证预警基础数据的准确性和及时性的前提上，利 用日常预测指标超标、喷孔、喷孔率增加、以及其他一些突出预兆或空间距离等井 下实际的现象，对煤 与瓦斯突出危险性预警综合准确进行判断，准确率达80%以上。 （3）建立起实施矿井专用煤与瓦斯突出预警指标体系，确定出各突出

16、预警指标临界值。 （7）提供的成果形式 实施矿井煤与瓦斯突综合预警规则说明，纸质和电子版； 实施矿井防突预警的岗位责任管理制度，纸质和电子版； 煤与瓦斯突出综合预警系统平台软件及使用许可； 项目科学研究报告，纸质和电子版。 3. 主要创新点 (1) 根据实施矿井灾害特征，建立瓦斯灾害综合预警方法，实现实施矿井煤与瓦斯突出危险性的 在线辨识、智能分析及预警： 根据实施矿井实际情况，利用煤矿安全监控、局域网和专业分析系统，监测跟踪工作面煤层赋存、 瓦斯地质、煤质特征、瓦斯涌出、巷道布置、通风、防治措施、设备及人员管理 等情况，在系统分析工 作面存在的各种隐患和事故前兆信息基础上，实时、动态地分析工

17、作面突出危险状态和发展趋势，根据 预警规则用不同颜色或文字进行预警结果发布，实现实施 矿井灾害在线监测、超前预警、辅助决策； (2) 考虑实施矿井安全管理制度及操作习惯，实现基于实施矿井灾害特征的规范化、精细化安全 管理； 考虑实施矿井安全管理制度及操作习惯，借助预警平台对安全信息共享和集中管理，实现灾害防治 规范化的过程控制，形成适合于实施矿井灾害特征的基于精细化、规范化、信息化的综合安全管理与预 警平台，提高煤矿安全及技术管理水平。 4. 应用地点和效果 演马庄矿煤与瓦斯突出综合预警系统在27131工作面上段，27131运输巷等工作面发挥了重要作 用，分别从区域措施效检、瓦斯地质、采掘影响

18、、日常预测、防突措施、瓦斯涌出等六方面进行实施， 实现演马庄矿煤与瓦斯突出危险性超前预警辅助决策。将矿井安全生产、采掘空间信息、高效集约开采 管理体制等充分融合，在演马庄矿建设成一套煤与瓦斯突出灾 害综合管理长效机制，整体提升实施矿井瓦斯灾害防治与管理水平，达到演马庄矿突出灾害 防治系统化、 精细化、规范化管理的目的。 5. 推广前景 本项目的研究对实施矿井提供安全管理水平、减少灾害事故率、降低灾害影响范围方面启动到了积 极作用，以减少实施矿井一次突出事故计算，预计间接经济效益在千万元以上；在未来5年，在集团公 司其他重点突出矿井将逐步推广该技术，以此计算，将为河南煤业化工集团带来上亿元的产值，经济效 益相当显著。 该项目的研究成果将对提高我国矿井对瓦斯事故的防灾和救灾的水平，预防重大瓦斯事故的发生