[实用新型]一种实时预测矿井煤与瓦斯突出危险性的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种预测矿井煤与瓦斯突出事故的系统

背景技术

煤与瓦斯突出是一种极其复杂的动力现象。其形成过程是：在具有煤与瓦斯突出的矿井中开采煤炭时，由于受人为采动的影响，由地应力、瓦斯、煤岩环境组成的系统遭到了破坏，失去了固有的力学平衡而产生一定的动力效应。地应力首先破坏煤体，使煤体产生裂隙，然后煤体向裂隙内释放并积聚高压瓦斯，促使煤体裂隙的不断发育。在很短的时间内，由煤体向巷道或采场突然喷出大量的瓦斯及碎煤。喷出来的粉煤与瓦斯可以填充数百米长的巷道，造成煤流埋人并充满巷道，使人窒息，甚至引起瓦斯爆炸。其发生的时间短，煤与瓦斯向空间抛出或放散的速度快，突出后人员很难迅速反应进行逃生，常常造成严重的人身伤亡和巨大的经济损失。尤其是，随着采掘深度不断增加，地应力与瓦斯压力不断加大，煤炭开采的地质条件和技术条件也日趋复杂，煤与瓦斯突出矿井的数目增多，次数频繁，强度加大，解决矿井煤与瓦斯突出灾害问题，更是迫在眉睫。

防止煤与瓦斯突出的发生，除了把反映煤与瓦斯突出事故的前兆信息实时采集外，更重要的还要寻找或确定预测煤与瓦斯突出危险的敏感参数指标及其临界值，这项工作一直是防治突出研究人员奋斗的目标。但是数十年开展的煤与瓦斯突出预测、预报研究工作的成果表明：(1)不同矿井有不同的临界指标值，要确定一个能够适应各个突出矿井的临界指标是十分困难的；②即使在同一个矿井、同一个煤层，在不同的采深、不同的区域，突出危险判据也不相同；③近年来，也出现了预测指标并不超标，但在实际的采掘实践中，也有发生突出的实例；④不可能在诸多煤矿，都配备并普及能预测分析煤与瓦斯突出的专业专家。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种具有专家经验的实时预测煤与瓦斯突出事故的分析方法，即使在不同煤矿、不同的采深、不同的区域，也能动态建立危险判据，预测煤与瓦斯突出。

目前，井下瓦斯因素采集设备已经成熟，微震信号采集设备也已具备。申请人的专利ZL200820029079.0，名称《一种实时监测矿井顶板岩层或混泥土结构稳定性的装置》)，即影响煤与瓦斯突出发生的相关参数采集条件已经具备。长期现场研究和大量的试验表明：虽然各个矿井的煤岩结构与环境不同，预测煤与瓦斯突出事故的临界指标也不同，但是地应力大小和瓦斯涌出量总是存在着一定的关系。

发明人在甘肃等地矿区做了大量的现场试验，取得了以下的结果：

1)在没有突出危险的正常区开采时，监测数月几乎接收不到微震信号，且瓦斯涌出量平稳，基本活动在一个正常区间，表现了矿井的正常情况。

2)在有突出危险性且应力变化不是很大的区域开采时，小能量的微震信号增多，偶尔出现大能量的微震信号，瓦斯涌出量出现喷发式的变化，数值明显超出正常区间的波动范围。当有明显的应力变化时，小能量的微震信号大幅度上升，且大能量的微震信号也比较密集。持续时间加长，出现应力平衡的时间段减少；瓦斯涌出量急剧增大。

3)在具有煤与瓦斯突出危险的地段，小能量的微震信号整天出现，伴随着瓦斯涌出量波动幅度比较大。地应力、瓦斯压力与煤岩的承载能力几乎达不到平衡，这说明煤岩材料微观结构在应力的作用下得到了充分的破坏，应力的作用点将向起关键支撑作用煤岩体转移。

综合上述特点，通过建立合理的数学模型，可以比较准确地预测煤与瓦斯突出。

1)当微震信号几乎没有或很少，且瓦斯涌出量波动较小时，说明该区域属于安全区域；

2)当微震信号增多，大能量的微震信号出现，并伴随着瓦斯涌出量波动幅度较大的时候，说明该区域已经发生突出前兆，应该及时采取措施；

3)当微震信号整天出现，大能量危险信号和瓦斯涌出互动关系频繁时候，几乎可以断定监测区域属于极度危险或者已经发生了突出事故。

基于此，制作一种具有专家经验的实时预测分析系统，采集实时监测信号，自动计算寻找适合当前煤矿的突出危险临界指标，分析预测煤与瓦斯突出事故，是完全可行的。

本实用新型是这样实现的：

1.本实用新型的结构

本实用新型的结构：主要由数据采集模块、数据传输模块、实时数据跟踪分析中心、综合预警模块组成。数据采集模块将井下数据采集后，通过数据传输模块将数据传输给实时数据跟踪分析中心进行运算、分析、推理。当推理结果出现危险时，综合预警模块给出预警，从而指导人们对危险进行及时处理。各部分的构造和功能是：

1)数据采集模块：该模块由微震信号采集器、瓦斯涌出量采集单元构成。