[发明专利]一种煤岩动力灾害多参量无线监测综合预警技术与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤岩动力灾害多参量无线监测综合预警技术与 方法，属于煤岩瓦斯动力灾害监测预警领域。

背景技术

煤炭是我国的重要能源，在我国能源消耗比例约为67％，极大地 影响着国民经济的发展。根据我国的“十二五”发展报告，到本世纪 中叶，煤炭在我国一次能源结构中所占的比例仍难低于50％。因此， 在未来一段时间内，煤炭将继续作为我国最重要的能源。

近年来，我国煤矿煤与瓦斯突出和爆炸事故频发，成为煤矿安全 生产的最大隐患。且随着开采深度的增加，瓦斯涌出量增大，瓦斯事 故的比例还会增加。据统计，在煤矿事故中，由瓦斯引起的工伤事故 约占30％～40％，瓦斯灾害主要表现为瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故， 尤其是煤与瓦斯突出、冲击地压等事故的发生具有突然性、破坏性极 强，给煤矿安全生产带来了极为严重的影响，严重制约着煤矿的安全 生产。

目前，对煤岩瓦斯动力灾害的预警方法主要分为接触式预警方法 和非接触式预警方法，接触式预警方法简单，需要一定的工程量和较 长的预测时间，对煤矿采掘工作具有一定的影响。非接触式预警方法 主要有声发射、电磁辐射法以及神经网络预测方法、灰色理论法、自 然计算法(遗传算法、蚁群算法)、模糊理论法、聚类法、模式识别 法、可拓法等其他方法，该方法具有省时省力、工程量小等特点，不 影响采掘工作的进行。但由于该种方法多采用有线传输的方式，对安 全生产具有一定的影响，且无法对采掘工作面煤岩瓦斯动力灾害进行 实时的预测，对现场生产的作用有限。

智慧线是指一种高带宽无线接入技术，是借助物联网与通讯技术 在封闭特殊环境中支持高精度定位和无线接入能力的全新无线数字 通信系统，具有精确度高、传输能力强、智能维护等特点。本发明基 于智慧线无线高速传输这一优点，以采动影响情况下工作面煤体物理 信号为基础，确定煤岩瓦斯动力灾害判识指标，建立煤岩瓦斯动力灾 害判识方法及预警技术，形成煤矿煤岩瓦斯动力灾害的监测系统，研 制、开发井下无线预警相关软件及装备，形成煤岩瓦斯动力灾害无线 多参量远程监测预警技术平台。

本发明直接来源于实际煤矿安全生产的重大需求，直接服务于煤 矿安全生产，满足煤炭工业和煤矿安全的市场需求。煤矿灾害的发生 往往具有潜在性、突发性特点，并极具破坏性和灾难性，尤其是煤岩 瓦斯动力灾害一直是治理重点和难点。

如何在进一步揭示煤岩瓦斯动力灾害规律的基础上，运用其规律 和事故原理产生对其超前预防、控制的科学方法，特别是结合我国煤 矿的具体特点，设计一种无线、多参量、大数据、区域与局部相结合、 立体三维全覆盖的煤岩瓦斯动力灾害远程监测分级综合预警平台就 成为本发明要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术领域中的实际情况，本发明旨在提供一种全新 的、通用性强的、无线、多参量、大数据、区域与局部相结合、立体 三维全覆盖的煤岩瓦斯动力灾害远程监测分级综合预警平台。

一种煤岩动力灾害多参量无线监测综合预警技术与方法主要有 数据采集单元、数据储存与处理单元、综合预警单元组成。

数据采集单元，用于煤矿井下煤体应力值、瓦斯浓度顶板压力值、 声发射能量与频率，电磁辐射强度与脉冲值，微震区域能量、震级与 事件数等数据的采集，并通过智慧线上传至数据储存与处理单元的服 务器中；

数据储存与处理单元，将采集到的数值经过整理、耦合分析对比 各参数及近期相应数值得出预警结果存储于服务器中，并上传至综合 预警单元；

综合预警单元，将预警信息通过智慧线网络发送至监控大屏幕、 电脑端、手机端等。

所述数据采集单元包括以工作面煤体应力变化信号为基础的煤 体应力无线传感器、以工作面瓦斯涌出浓度变化信号为基础的瓦斯浓 度无线监测传感器、能反映工作面顶板压力变化为基础的顶板压力无 线监测系统、能反映工作面煤岩体破裂声信号变化为基础的声发射无 线监测传感器、能反映工作面煤岩体破裂电磁辐射变化为基础的电磁 辐射无线监测装置、能反映工作面煤岩体破裂微震事件变化为基础的 微震无线监测传感器等。

所述无线即上述应力无线传感器、瓦斯浓度无线传感器、顶板压 力无线监测系统、声发射无线传感器、电磁辐射无线监测装置、微震 无线监测传感器皆为无线设备，其中嵌入“智慧线”芯片，并通过“智 慧线”上传至所述数据储存与处理单元。