大恒煤业智能地质保障平台建设方案2022.4

建设方案建设方案山西朔州平鲁区龙矿大恒煤业智能地质保障平台2022年4月7日山西朔州平鲁区龙矿大恒煤业 智能地质保障平台 (一)建设背景与意义 1.项目背景 2.项目意义 (二)建设目标和原则 1.建设目标 2.建设指导思想 3.建设原则 二、智能矿山建设设计依据与范围 (一)智能矿山建设设计依据 (二)建设范围 (三)建设内容 三、地质保障系统建设方案 (一)煤矿地质多源数据集成与综合地质信息数据库建设 11(二)煤矿地质云GIS平台 (三)煤矿透明矿山高精度地质建模 1.高精度地质建模 2.地质模型动态更新 3.三维资源储量管理系统 4.地质模型数据二三维联动 5.原始地质智能动态编录系统 (四)煤矿三维地质模型分析 (五)煤矿地质透明工作面地质保障系统 1.透明回采工作面 2.透明掘进工作面 3.地质隐蔽致灾三维分析与预报 (六)数据集成分析与应用 二四、项目建设清单 二五、项目进度计划 六、项目组成员 3动计划(2016-2030年)》以及“互联网+智能”等相关政策出台，明确提出了“十三五”期间要大力推动矿业领域科技创新，加快自动化、设。解决上述问题的关键就是基于智慧矿山技术建2022年1月6日国家能源局关于印发《智能化示范煤矿验收管理办法(试行)》的通知，国能发煤炭规(2021)69号文件，对智能化示范建设煤矿验收管理2.项目意义化管控的智慧、高科技矿区，改善和提升煤矿的整体形象(包括安全、效益、装备；管理模式、技术体系、人员素质),为集团公司领导层准确决策提供科学依项目遵循以智能制造为主导的新型“工业4.0”模式引领的世界工业发展趋进‘两化’深度融合”的战略思路，依据“互联网+能源”新型通过煤炭生产技术逐步升级，以自动化、数字化、信息化、矿山”的形成；采用物联网技术持续深入应用，转变煤炭生产(二)建设目标和原则44在地质勘探技术与装备、地质模型建立与应用、安全监测与水害防治等方面达到国内领先技术水平，为智能矿山建设综合评价达到一类高级要求提供强有力的支撑。主要完成如下建设目标：(1)提升勘查数据的精度与广度为目标，展开数地质多源数据集成与综合地质信息数据库建设。(2)在服务于智慧矿山基础数据方面，基于地测部门基础数据及原有一张图，提供煤矿地质云服务。(3)以提供精准地质保障为目标，展开高精度地质模型建模与动态更新、三维地质模型的空间分析、地质隐蔽致灾三维分析与预报。(4)在透明工作面方面，提供高精度工作面地质模型及截割规划曲线，为智能综采、智能掘进提供高精度地质保障服务。(5)实现全矿井“监测、控制、管理”的一体化，最终实现基于C/S和B/S的矿井智能地质保障平台。大恒煤业智能化建设的指导思想：技术领先、管理现代、环保低碳，和谐一在集团智能矿井建设的整体框架下，采用国内一流和世界先进的技术和装备，建成一个能用、实用、管用、高效运行的智能化矿井，实现矿井“管、控、营”一体化，实现矿井安全可靠化、管理高效化、成本最小化、效益最大化。本次方案建设按照“总体规划、分步实施、因地制宜、效益优先”的原则进行。所以，煤矿安全生产综合管控平台项目建设遵循以下设计原则：(1)业务驱动，标准先行原则建设安全生产综合管控平台要以业务需求为导向，结合实际，以解决安全生产管理的瓶颈问题为切入点，不追求华而不实。要在统一的建设标准指导下实行，要充分整合现有信息资源，在保护投资的前提下，规范建设，逐步提升信息化应用效益。通过企业数据集成标准的建设，实现系统间的互联互通，达到信息共享的目的。5(2)实用性原则建设将以满足现行需求为基础，在节省投资的同时，充分考虑发展的需要来确在系统功能方面，确保系统的有效性和实用性，选择适宜的技术和产品，使整(3)先进性原则在满足系统平台整体性的前提下，其整体技术水平处于国际先进水平，在5至10年内不落后或不被淘汰。先进性不但反映对提升矿井安全生产管理与提升企业生(4)成熟性原则要求整个系统平台具有成熟的功能和技术，并且有现场实际应用的成功案例，以保证系统平台运行、使用的稳定性和可靠性。假如相当部分需要开发研究，则无(5)整体性原则煤矿安全生产综合管控平台的项目建设，不是子系统或专业系统的建设，是各软硬件子系统的集成和扩展应用，要求有稳定可靠安全的系统平台作为支撑。系统平台即要满足矿井安全与生产管理的需要，同时要满足矿井集团化管理的需要，是(6)可扩展性原则作为系统平台，其扩展功能反映其是否有长远的生命力。要求根据企业发展需(7)分步实施原则根据项目整体建设方案，采用总体规划、分布实施的原则，即在部分首先按照规划方案设计的要求实行分步实施，选择“样板矿”的模式，其余部分再以点带面(8)安全性原则系统应该能提供网络层上的安全手段防止非控制网授权用户访问以及操作人员的越权操作，确保工业控制网数据正常传输和控制指令下发准确到达。同时必须实系统的安全性包含了煤矿设备安全、网络、数据及软件多方面的内容。井下用6相关设备必须要符合煤矿安全规程的要求，达到本质安全或防爆安全要求；通用型网络和软件必须配备完善的安全保密措施，以保证系统安全稳定地运行，必要时可二、智能矿山建设设计依据与范围应执行以下国家标准(GB)、行业标准和企业标准。《晋能源煤技发〔2020〕596号》《晋能源信监发〔2021〕92号》《晋能源信监发〔2021〕94号》《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分方法》(试行);《煤矿安全生产智能监控系统设计规范》GB510《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行)》(安监总煤装[2011]33号);《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规AQ《煤矿井下作业人员管理系统通用技术条AQ《GB-T15972.1～5-1998光纤总规范》《MT/T1006-2006矿用信号转换器》《MT/T1007-2006矿用信息传输接口》《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设GB《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型》GB38《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB3836.1;《电气装置安装工程接线施工及验收规范》GB/T50《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》GB/T13统”的通知》(安监总煤装[2010]146号);8事项的通知》(安监总煤装[2012]15号);暂行规定的通知》(安监总煤装[2011]15号);《国家中长期科技和技术发展设计纲要(2006—2020年)》《国内No.7信令方式技术规范综合数字网用户部分(ISUP)暂行规定》《计算机软件产品开发文件编制指南》GB8《煤炭工业智能化矿井设计标准》GB/T51272-2018;9信软[2017]155号);《山西省煤矿企业信息化建设等级评估评分细则(试行)》晋能源信监发《山西省煤矿智能化建设实施意见》晋能源发[2020]247号；《中国国内网No.7信号方式技术规范(暂行规定)》及补充规范国际标准化组织(ISO)国际电工委员会(IEC)(二)建设范围(三)建设内容(1)标准规范体系建设包括数据处理标准规范、数据接入标准规范、业务管理(2)地质保障系统包括：1)煤矿地质多源数据集成与综合地质信息数据库建设2)煤矿地质云GIS平台3)煤矿透明矿山高精度地质建模4)煤矿三维地质模型分析5)煤矿地质透明工作面地质保障系统6)数据集成分析与应用三、地质保障系统建设方案的综合地质信息数据库，实现基于C/S、B/S架构的空间信息可视化，具备空间数据、属性数据以即时态数据的存储、转换、管理、查询、分析地质多源数据集成，多源数据处理与融合综合多种物理在矿井原有地测数据库钻孔、地层等数据基础上，完成沉积相板电法解释成果的数据集成，以及定向钻等数据、地质DM(达梦)等数据库方式统一存储，任何数据的修改均可查询、可追溯，提供任意历史时刻数据的回溯，确保数据安全。支持C/S、B/S架构的空间信息可视化和地图服务。同时，具备空间数据、属性数据以即时态数据的数据融合处理和初始化入库应由项目中标实施单位完利用定向钻机，从工作面一侧平巷向另一侧平巷定向钻孔煤层底板煤岩层分界面持续穿插，后期计算获得穿层点煤层顶板或底4144782.17%.1224图定向钻数据解释1233利用地震多属性数据综合解释研究区的断裂系统利用地震多属性数据综合解释研究区的断裂系统精细刻画断层、裂缝及裂隙的形态和展布。利用三维地震高精度反演技术预测煤系地层包利用三维地震高精度反演技术预测煤系地层包括煤岩在内的各岩层厚度及其展布状况。融合断裂系统、煤系地层解释解释成果数据，构融合断裂系统、煤系地层解释解释成果数据，构建开采区地质模型，为智能开采的透明工作面构建提供参考和基础数据。根据国家能源集团某煤矿011204工作面实际情况确定孔深和孔距，对煤层顶底板实行探测得到标高及煤厚数据后，通过跨孔和单孔探测相结合的方法对工作面内部构造实行精 通过合理设计观测系统，并对槽波勘探数据实行深入处理和分析，能够查明探测区域内落差大于1/2煤厚的断层构造分布。煤层与其顶底板围岩相比表现出低速度、低密度、低波阻抗的特征，在煤层中激发地震波，以球面体波向四周传播，以不同的角度入射到顶底板界面。●随钻测震技术是通过物探与钻探相结合，在钻具内安置传感器，对钻具振动实行连续的监测；●再利用专门的随钻测震软件，得出钻孔轨迹，方差、能量频谱图；●结合地质资料，分析不同区域煤厚与岩性，比照与验证物探结果，进一步完善与修正结论，对异常区定性，为透明化工作面工作提供依据。通过应用三维激光扫描仪，扫描工作面内部场景，获得工作面内部点云，从而提取工作面坐标及煤壁上部边界坐标，作为三维地质模型更新数据。重点突破矿井防爆屏蔽喇叭天线、煤岩智能识别等关键技术,该系统采用非接触式喇叭天线,可实时动态的获取0.5m内的某岩界面信息，探测误差在10%图激光扫描解释矿井煤岩智能探测系统示意图(二)煤矿地质云GIS平台GIS平台支持云平台方式部署和使用，提供桌面、Web、移动等终端的随时实地访问使用，数据在云平台统一存储，支持300以上客户端同时在线。支持C/S、B/S架构，满足对矿井各类空间数据、属性数据的“一张图”规范化、时态化管理，实现对矿井地质时空数据的存储、转换、管理、查询、分析和可护、更新各类地质数据，满足矿井对最新地质数据的要求。提供GIS通用规范的地图发布、地图查询等共享服务接口，接口调用的响应时及智能化工作面等提供支撑。阅、分析功能。支持在三维GIS场景中结合各类监测数据，实现矿井安全、生产过程的仿真模拟。安全云服务平台++以矿井各类地质勘探成果、井下采集数据、科研成果等为基础，升级改造原有的矿井三维地质模型，建立全地层、多参数的透明化矿山。用3DGIS技术构建煤矿的地质、测量虚拟仿真模拟系统，根据地形数据、地质勘探、地质、测量、水文、井巷工程等空间数据，基于统一的地理空间数据库设计，从二维图形自动生成三维模型，在数据处理、数据更新、可视化、空间分析、业务定制等方面，实现矿井二三维一体化管理，并以C/S、B/S架构为基础，使相关专业人员可通过个人PC端以Web形式登录、访问、操作该系统。三维地质模型要与二维静态数据、动态数据、实时数据互通互联、融合共享，做到动态更新。系统以三维地质静态模型为基础，持续融入煤矿生产过程中的实时、动态、高精度地质信息，实现三维地质模型的自动更新、交互漫游、属性查询等。自适合动态修正功能的GIS的数据模型如下列图所全要素结构化不规则三角网(TIN)与2D-GGIS一体化数据模型，既保证了通用功能的开发，也为自适合动态修正煤层底板等高线和平剖对应奠定了基础。利用点数据(如钻孔、探煤点、导线点、实际煤层底板修改数据等)和边界数据(如断层、矿区边界等),快速生成各个煤层、标志层、含水层的三维模型，并连接形成体模型；结合地层岩性、结构、沉积相等相关参数，综合精细三维地震解释资料，建立矿井全地层真三维精细地质模型。全地层建模是指将研究区范围内全部标志层、煤层、砂岩等实行建模，其他地层根据实际情况实行合并。缺乏3m的岩层根据地层岩性特征和厚度实行有效合并。地质模型分辨率煤层不大于5m(模型数据网格的分辨率),其他地层不大于10m(模型数据网格的分辨率)。将地质钻孔、水文观测孔、瓦斯抽放孔、排水孔、水文地质钻孔等数据自动生成三维模型。基于现有采掘工程平面图、水文地质图、瓦斯地质图等上圈定的区域，实现富水区、高瓦斯区、突水区、老量、钻孔位置、钻孔角度、钻孔深度、终孔位置、钻杆钻进理，自动生成三维模型。实现基于二维图形和三维可视关自动生成三维模型，自动处理巷道之间的空间分图全地层建模图全地层建模基于4DGIS地质数据与模型的部分交互式编辑功能，结合地质揭露等动态数据，对煤层、断层、老窑区、老巷，甚至瓦斯和水的空间位置实行实时、动态更新，实时修改、添加、删除数据，并对高精度地质模型部分实行重构。步骤一利用钻孔、勘探线剖面、三维地震解译结果、工作面巷道素描、煤岩层识别、大量预想剖面成果自动生成满足地质规律的煤层底板等高线图和三维地质模型步骤二利用生产过程中地质雷达动态检测的煤岩层界线数据，动态修正煤层底板等高线图和三维地质模型。在回采工作面煤壁附近，煤层空间形态精度高，满足智能开图地质体建模更新逻辑在煤层上按资源储量块段边界圈定区域，系统则自动生成块段的面积、平均厚度、体积等参数，完成资源储量计算，并能够实行块段基础信息查询，按照资源储DD实现地质、巷道、工作面等数据二三维联动，在二维GIS中创建巷道、工作面，三维系统接受服务器数据后在场景中自动实现巷道、-472选说间选说间图二三位同步更新以地质、测量数据库为基础，采用防爆移动端(基于Android系统的数据采集设备)采集地质信息，通过无线传输来交换数据，以地测空间管理信息系统为基础平采用方便、快捷的地质信息采集方式，通过定点拍照或视具备配置测量专用三棱镜与工作面测量机器人剖面图，内容包括：巷道、煤层、岩层、构造、柱状、格以与LRGIS3.2等其他专业的数据共享，为其他专业绘图提供丰富的数据支持。(四)煤矿三维地质模型分析提供矿山的三维总貌图展示，具备矿井重要场所及重实时数据监测可视化，集成了重要业务数据，包通过高精度地质模型和巷道模型，利用空间距离预警技头到相关危险源(包括构造、积水区、采空区等)的垂直距离，为灾害提供空间分利用空间拓扑分析，完善现有三维可视化系统线路分提供在三维环境下任意剖切的功能，用户能够使用图全地层水分布模型图水蔓延模拟(五)煤矿地质透明工作面地质保障系统的“透明化”,结合煤岩层位识别及检修班人工测量新获取的煤层和构造及分析成果数据，快速完成工作面煤层高精度三维地质模型构建时态地理信息系统平台(4DGIS)平台，支持槽波探测、三维地震、地质使用物探、钻探、测量、采掘工程等多种地质信息采集通过基于最新数据的高精度三维地质模型部分动态修正建立工作面高精度地质模型与煤机装备自动化控建立智能工作面综采设备三维模型，包括采煤机、图自主截割GMP等交互设计2.透明掘进工作面具备掘进工作面地质信息三维建模功能，能够掘进工作面设备三维模型构建：需要建的模型包括：综掘板锚杆机、帮部锚杆机、风镐、除尘风机、小绞车、激光属编织网、锚杆、