摘要：做好煤矿瓦斯事故预防，是煤矿安全生产工作的基础。使用煤矿安全监控系统是中国煤矿井下常用的瓦斯监测手段，可以有效保证煤矿的生产安全，降低瓦斯事故带来的安全风险。通过瓦斯涌出量的异常数据、顶板压力等的相关异常参数，可判别煤与瓦斯突出事故发生的可能性，对瓦斯灾害的发生起到提前预警的作用;同时，在事故发生后，可以在第一时间掌握事故现场的情况，是矿山应急救援工作的关键。严格按照事故预案处置，紧抓事故处置要点，确保抢险安全高效，这样才能为煤矿谋得更好的发展。因此，在煤矿安装安全监控系统是非常有实践意义的。

关键词：煤与瓦斯;实时预警技术;研究及应用

引言

安全监控系统的应用大幅度降低了辛置煤矿安全事故的发生率，尤其是瓦斯事故及瓦斯爆炸引起的火灾事故。所以在瓦斯灾害严重的矿井中，安装安全监控系统能够对潜在的瓦斯事故风险进行及时监测。安全监控系统与应急处置技术相结合，通过系统快速分析、准确判断事故发生的具体位置，可为现场救援提供最佳时机，从而保证应急处置的顺利完成。基于安全监控系统，在出现煤与瓦斯突出事故预兆后，立即启动瓦斯超限报警功能，实现远距离断电，给予足够的时间进行应急处置，保证井下工作人员安全撤离。

1.煤与瓦斯突出发生机理研究现状

煤与瓦斯突出是一种极其复杂的煤岩动力灾害，其发生机理一直是突出灾害研究中最主要、最根本的内容之一，也是突出灾害防治的前提和理论基础。煤与瓦斯突出机理，是指煤与瓦斯突出发生的原因、条件及其发生、发展过程。前人经过大量研究，提出了“综合作用假说”，认为突出是由地应力、包含在煤体中的瓦斯及煤体自身物理力学性质等综合作用的结果，能较为全面客观地解释突出现象，从而被广大学者所接受，其代表性理论为前苏联学者B.B.霍多特提出的煤与瓦斯突出“能量假说”。我国从20世纪60年代起，通过现场观测和试验研究对煤与瓦斯突出机理进行了大量探索，相继提出了许多新的观点，为突出的有效防控提供了理论依据。通过开展含瓦斯煤三轴力学性质研究，认为当外部载荷超过煤的屈服载荷时，煤体会发生流变行为，从而提出了煤与瓦斯突出的“流变假说”，并首次基于时间因素介绍了不同流变阶段，其中变形衰减阶段和均匀变形阶段对应突出准备阶段，而加速变形阶段对应突出由激发到发展的阶段，合理地解释了现场延期突出现象; “球壳失稳假说”认为突出是地应力首先破坏煤体，随后煤体解吸瓦斯使得煤体的裂纹扩张，形成球盖状煤壳，最后瓦斯再次促使煤壳失稳破坏并抛向采掘空间的过程，较好地解释了突出孔洞的形状及形成过程;突出“固流耦合失稳理论”，认为突出是含瓦斯煤体在采掘活动影响下，局部发生迅速、突然破坏而生成的现象，该理论建立在煤岩破坏机理的基础上，因此可为利用煤体微破裂信息预报突出的技术提供理论依据;突出是一个力学破坏过程，结合已发生的大量突出动力现象的特征和规律，应用力学理论对突出的力学作用机理进行了研究，将突出全过程划分为准备、发动、发展和终止4个阶段，认为初始失稳条件、破坏的连续性进行条件和能量条件是突出发生的3个必要条件;通过对特大型突出释放能量进行研究，从数量级和量纲分析的角度，发现突出的瓦斯内能要比煤体弹性能高出1～3个数量级;利用演绎法探讨了突出的激发与发生条件，得到了突出的瓦斯临界压力判别式。

2.瓦斯灾害预警系统建设思路

根据煤矿瓦斯灾害治理工作开展现状，综合考虑瓦斯超限影响因素及防治思想，创立了单指标预警和多指标叠加模型，对瓦斯灾害开展不同因素、全方位分析和灾害预警。瓦斯灾害预警模型包括以下因素：第一是探头瓦斯浓度、瓦斯含量和瓦斯压力的变化情况;第二是层理及煤厚变化、煤的破坏类型的变化、地质构造带、顶板破碎、煤层松软情况;第三是地面钻井、通风断面的设置、工作面风量的配置、通风设施缺失等情况。以上因素均是掘进与回采工作面预警判识的主要对象。对以上因素，利用监测和网络技术的优势，建立瓦斯灾害预警系统，尽可能多地获取安全和管理信息，有效识别、计算和分析不同地点的瓦斯灾害风险，进行全面、实时地评估，并发出预警信号，根据评价结果实现在线监测预警和合理的过程控制。

3.预警系统建设

3.1数据库建立

煤矿瓦斯灾害预警系统的初始化主要是对预警系统所需的煤层赋存、巷道工程、瓦斯赋存等空间要素进行数字化。首先，根据巷道施工情况，将巷道分为设计巷道、施工巷道、开挖巷道和废弃巷道;利用系统的矿图绘制功能，将已完成的巷道直接填充到空间数据库中，并对其主要功能属性进行补充。其次，利用系统的地质构造绘图功能，将地质构造直接填充到空间信息数据库中，并对其主要属性进行补充;随之对瓦斯赋存情况进行数据库录入，其表现形式为将测点的坐标位置与瓦斯含量、含量等值线、瓦斯赋存区域等属性录入动态空间信息数据库中。最后是将钻孔的相关属性包括钻孔坐标、钻孔类型及编号、钻孔深度、钻井见煤深度等录入数据库中进行数据整合。

3.2安全监控系统软件应用

由于传统的系统注重安全监控系统中的硬件研发，对软件的投入相对较少，系统软件往往较为落后。近年来，随着对软件的使用率不断提高，对软件系统的要求也就越来越高，这就提高了设计研发单位对系统软件稳定性、兼容性的重视度。在对软件进行研发的过程中，实现了功能上的重大突破，例如在监测周围环境或者机械设备存在问题，设定值出现偏差时，可以自动进行危险判断，进行有利的分析，还可以提供有效的处理方法;不仅可以预防瓦斯事故、火灾等危害，还能做出应急处理，为职工提供正确的指示，从而避免灾害威胁生命财产安全。对于煤矿来说，安全监控系统对矿井的智能化发展起到了至关重要的作用，所以必须加大投入，给予安全监控系统最大的技术支持。

3.3预抽煤层瓦斯技术

目前针对单一煤层、保护层本身为突出煤层和被保护层的未被保护区域等开采条件，主要采用预抽煤层瓦斯技术。经过长期的探索和发展，我国煤矿的瓦斯抽采理念先后经历了“局部防突措施为主、先抽后采、抽采达标和区域防突措施先行”等阶段，至今形成了完善的技术体系。《防治煤与瓦斯突出细则》针对区域防突措施提出了地面井预抽煤层瓦斯、井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、顺层钻孔或者穿层钻孔预抽回采区域瓦斯、穿层钻孔预抽井巷（含立、斜井，石门等）揭煤区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯以及定向钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等多种方式。其中，最为常用的是穿层钻孔瓦斯抽采技术和顺层钻孔瓦斯抽采技术。

结束语

通过建立煤矿瓦斯灾害预警体系，从根本上解决了矿井瓦斯灾害对人员安全的威胁和对公司效益的折损。如何能够更好地运用云数据库建设形成神经网络来进行精细化、信息化的管理和分析，成为治理矿井瓦斯灾害的关键性因素。通过对煤矿灾害预警系统的平台开发，结合该矿自身的矿井地质环境、开采情况、瓦斯治理技术与管理等因素，形成了一套能够精准预警瓦斯灾害的软硬件体系，为公司的安全开采提供了保障，同时也推进着瓦斯灾害预警技术的更新与发展。

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