大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统及方法与流程

本发明属于煤矿开采及煤矿安全，特别提供了大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统及方法。

背景技术：

1、随着国家安全政策导向、灾害防治技术的提高、安全资金的不断投入，煤矿安全生产形势已经有了明显的好转，但煤矿灾害并没有完全杜绝，还时有发生，尤其是瓦斯灾害。瓦斯灾害影响因素多、隐蔽性强、危害大，是煤矿的主要灾害之一。国家各级煤矿安全监管部门经常开展针对瓦斯灾害的专项隐患排查工作，由于我国煤矿数量众多，排查工作量巨大。各级管理部门层层重复化的检查对煤矿的正常生产也造成了一定影响，另外，我国煤矿瓦斯灾害隐患检查的信息化程度较低，大量的隐患排查工作多需要人工翻阅资料、现场检查，检查效率低。当煤矿发生瓦斯灾害时，矿井存在瞒报、延迟上报的情况，管理部门很难第一时间收到矿井发生瓦斯灾害事故的信息及详情。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统及方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，包括数据采集模块、数据处理模块和结果显示模块。

3、所述数据采集模块包括数据采集终端，且数据采集终端设置于可能发生瓦斯灾害区域内，所述数据采集终端按照数据采集频率采集数据，所述数据采集终端通过有线或无线的方式与数据处理模块连接，且数据采集终端通过人工录入和实时上传的方式将数据上传至数据处理模块。

4、所述数据处理模块包括数据处理单元、融合单元和阈值单元，所述数据处理模块布置于信息中心内，所述数据处理模块将数据分为主要指标和辅助指标，所述融合单元和阈值单元用于判断灾害风险等级，所述数据处理单元将融合单元、阈值单元及数据采集模块的数据通过有线或无线的方式与结果显示模块连接。

5、结果显示模块包括显示大屏，且显示大屏布置于管理部门内，所述显示大屏的显示内容包括矿井基本情况、瓦斯灾害发生数量、关键瓦斯参数、瓦斯灾害报警信息和瓦斯灾害隐患预警信息。

6、进一步地，所述主要指标为与瓦斯性质紧密相关的参数，包括安全监控信息、瓦斯参数、突出指标、突出预兆。

7、所述辅助指标为对瓦斯灾害发生有一定影响的参数，包括构造参数、应力参数、煤层参数、生产参数。

8、进一步地，所述瓦斯灾害报警信息包括报警数量、报警地点、报警级别。

9、进一步地，所述瓦斯灾害隐患预警信息包括预警数量、预警地点、预警级别。

10、进一步地，所述可能发生瓦斯灾害区域包括瓦斯源区域和不能产生瓦斯区域，所述瓦斯源区域包括钻场、掘进巷道和回采工作面，所述不能产生瓦斯区域包括矿区大巷和矿区其他硐室。

11、大区域矿井瓦斯灾害隐患预报方法，利用上述大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，具体包括以下步骤：

12、a、在一个行政管理区域内的安全监察部门安装一套大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，信息中心安装信息存储设备及数据处理设备，安全监察部门调度室内安装显示大屏，区内各煤矿安装数据采集终端，数据采集终端根据数据管理部门不同，下设到各级科室，每个科室负责各自范围内的数据上传；

13、b、根据数据特性对数据采集频率进行分级管理，分为低频信息、中频信息、高频信息，采集的各级数据带有矿井、采面、巷道、钻场、硐室等具体位置信息；

14、c、采集的数据通过专用网络传输至信息中心的信息存储设备中，利用数据处理单元对数据进行运算处理，瓦斯灾害报警信息采用瓦斯灾害报警方法确定风险等级，瓦斯灾害隐患预警信息采用瓦斯灾害隐患预警方法确定风险等级，当报警与预警采用相同指标时，设置瓦斯灾害发生临界值，没有超出临界值说明瓦斯灾害目前没有发生，此时属于瓦斯灾害隐患预警区间，超过临界值说明瓦斯灾害已经发生，此时属于瓦斯灾害报警区间；

15、d、瓦斯灾害报警信息和瓦斯灾害隐患预警信息等级判定完成后，将计算结果显示在管理部门调度室的显示大屏上，显示内容包括矿井基本情况、以往瓦斯灾害发生数量、关键瓦斯参数、当天瓦斯灾害报警信息、当天瓦斯灾害隐患预警信息，每条报警及预警内容后面附判定条件说明。

16、进一步地，在步骤b中，所述低频信息包括矿井基本信息、地质构造复杂程度、最大埋深、采掘布置、最大瓦斯含量、瓦斯治理设备等，此类信息相对稳定，需每年或者每月人工录入更新一次；

17、所述中频信息包括突出预兆信息、局部防突指标、日常地质数据，需要人工每日录入更新一次；

18、所述高频信息为安全监控监测到的甲烷传感器和风速传感器数据，直接从各矿安全监控中获取数据，采集数据频率根据服务器处理能力及存储空间确定，一般为每30s或每60s或每90s采集一次。

19、进一步地，在步骤c中，所述瓦斯灾害报警方法通过阈值单元实现，具体包括以下步骤：

20、矿井瓦斯灾害报警以安全监控实时上传数据为基础，依据钻场甲烷浓度、掘进工作面及回采工作面各位置甲烷浓度、风速传感器监测数据的数值和持续时间进行判定，预设甲烷浓度阈值和持续时间阈值，触发阈值，即给出相应的瓦斯灾害报警等级，当一段时间内同一地点发生连续报警，则选取报警等级最大者代表该地点的瓦斯风险等级。

21、进一步地，在步骤c中，所述瓦斯灾害隐患预警方法通过融合单元和阈值单元实现，具体包括以下步骤：

22、对于瓦斯源区域，通过融合单元进行瓦斯灾害隐患预警，以主要指标为主要预警依据，以辅助指标为补充，在小区域范围内叠加融合各类瓦斯灾害因素，选取主要指标中的最大值与辅助指标中的最大值进行融合，根据融合后的预警危险程度给出相应的灾害风险等级；

23、对于不能产生瓦斯区域，通过阈值单元进行灾害隐患预警，阈值单元只依靠主要指标进行判定，只要主要指标大于给定阈值，即给出相应的灾害风险等级。

24、进一步地，所述融合单元，用于将矿井一个地点范围内采集到的主要指标和辅助指标相互融合，得出预警结果，并通过预警结果得到灾害风险等级，超出瓦斯灾害临界值的显示为瓦斯灾害报警信息，报警等级按照危险程度从大到小依次分为特大、重大、较大、一般4个级别；

25、没有超出瓦斯灾害临界值的显示为瓦斯灾害隐患预警信息，预警等级按照危险程度从大到小排列分别为红色、橙色、黄色、蓝色4个级别。

26、使用本发明的有益效果是：

27、本发明以一个行政区域范围内所有矿井的基础信息、地质信息、瓦斯参数、安全监控数据为基础，采用融合单元和阈值单元建立数学模型，进行煤矿瓦斯灾害4级报警和瓦斯灾害隐患4级预警，实现瓦斯灾害隐患预警与瓦斯灾害报警的连续预报，提高了安全监管部门对大区域矿井瓦斯灾害发生前的超前预测能力和瓦斯灾害发生后的快速反应能力，为安监管理部门快速掌握大区域矿井瓦斯安全风险提供基础平台。

技术特征：

1.大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据处理模块和结果显示模块；

2.根据权利要求1中所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，其特征在于：所述主要指标为与瓦斯性质紧密相关的参数，包括安全监控信息、瓦斯参数、突出指标、突出预兆；

3.根据权利要求1中所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，其特征在于：所述瓦斯灾害报警信息包括报警数量、报警地点、报警级别。

4.根据权利要求1中所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，其特征在于：所述瓦斯灾害隐患预警信息包括预警数量、预警地点、预警级别。

5.根据权利要求1中所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，其特征在于：所述可能发生瓦斯灾害区域包括瓦斯源区域和不能产生瓦斯区域，所述瓦斯源区域包括钻场、掘进巷道和回采工作面，所述不能产生瓦斯区域包括矿区大巷和矿区其他硐室。

6.大区域矿井瓦斯灾害隐患预报方法，利用如权利要求1至5中任一项所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6中所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报方法，其特征在于：在步骤b中，所述低频信息包括矿井基本信息、地质构造复杂程度、最大埋深、采掘布置、最大瓦斯含量、瓦斯治理设备等，此类信息相对稳定，需每年或者每月人工录入更新一次；

8.根据权利要求6中所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报方法，其特征在于：在步骤c中，所述瓦斯灾害报警方法通过阈值单元实现，具体包括以下步骤：

9.根据权利要求6中所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报方法，其特征在于：在步骤c中，所述瓦斯灾害隐患预警方法通过融合单元和阈值单元实现，具体包括以下步骤：

10.根据权利要求9中所述的大区域矿井瓦斯灾害隐患预报方法，其特征在于：所述融合单元，用于将矿井一个地点范围内采集到的主要指标和辅助指标相互融合，得出预警结果，并通过预警结果得到灾害风险等级，超出瓦斯灾害临界值的显示为瓦斯灾害报警信息，报警等级按照危险程度从大到小依次分为特大、重大、较大、一般4个级别；

技术总结本发明公开了大区域矿井瓦斯灾害隐患预报管理系统，包括数据采集模块、数据处理模块和结果显示模块，并公开了大区域矿井瓦斯灾害隐患预报方法，本发明以一个行政区域范围内所有矿井的基础信息、地质信息、瓦斯参数、安全监控数据为基础，采用融合单元和阈值单元建立数学模型，进行煤矿瓦斯灾害4级报警和瓦斯灾害隐患4级预警，实现瓦斯灾害隐患预警与瓦斯灾害报警的连续预报，提高了安全监管部门对大区域矿井瓦斯灾害发生前的超前预测能力和瓦斯灾害发生后的快速反应能力，为安监管理部门快速掌握大区域矿井瓦斯安全风险提供基础平台。技术研发人员：韩兵,李艳增,曹垚林,任仲久,许幸福,薛世鹏,崔宏磊,范加锋,李鹏,李志强,周洋,张开加,黄鹤,高中宁,汪开旺受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15