煤与瓦斯突出预警技术研究现状及发展趋势分析

刘 纯

（湖南安全技术职业学院，湖南 长沙 410151）

煤与瓦斯突出指煤矿开采活动中出现的一种较为复杂的瓦斯动力现象，将会导致煤矿井下的通风系统、井下设备等受到严重破坏，直接影响煤矿开采工作的正常秩序，导致煤矿井下工作人员遭受煤岩掩埋、瓦斯窒息等事故发生，严重情况下甚至会导致瓦斯爆炸燃烧，对工作人员的生命健康造成严重威胁，这也是当前我国煤矿开采工作中最严重的自然灾害。

随着煤矿开采深度、强度不断增大，煤与瓦斯突出事故会愈发严重。为了解决此类问题，科学引进煤与瓦斯突出预警技术愈发重要，以便及时预防煤矿工作中的煤与瓦斯突出，提高矿产开采工作的安全性。

1 突出预警信息采集的相关概述

对预警工作而言，及时、可靠的信息数据是预警的前提，因此，想要在煤矿开采工作中有效应用煤与瓦斯突出预警技术，就需要对煤矿开采信息进行收集、整理与分析，并且还要将相关信息存储到预警信息库当中。预警信息包含：地质构造信息、非在线检测信息、井下在线检测信息等。

常见的预警信息采集途径主要存在两种方式，分别为人工收集与数据采集器收集。在对煤矿中的非在线监测信息进行采集时，常见的收集手段为人工收集，利用信息录入软件录入在线监测信息，将信息整合到相关预警数据库当中。该方法能够对矿产开采工作中的非在线监测信息进行有效获取，但是人工因素干扰较多，信息收集效率不高，因此，要结合矿产开采工作的实际情况，不断研发相关自动化采集技术[1]。例如，在对煤矿中的瓦斯含量进行测定与收集时，可以采用快速测量瓦斯含量的装置，对井下瓦斯含量信息进行动态监测与获取，以便能够实时掌握井下瓦斯的具体含量。采集器收集到相关信息后，可以有效传送到预警数据库中。

矿压信息主要包含两种获取渠道：（1）从矿压检测系统数据库中获取。（2）从矿产中的存储介质中获取。利用相关井下环网系统将矿产信息传送到地面设备，为实现煤与瓦斯突出预警提供信息支持。

2 煤与瓦斯突出预警技术的研究现状

根据当前我国煤与瓦斯突出预警技术的研究情况来看，在我国矿产开采工作中常见的预测方法有两种，分别为接触式预测法与非接触式预测法。常见的接触式预测法为钻屑指标法，常见的非接触式预测法为电磁辐射法等。从煤矿开采工作的实际情况来看，无论是同一个矿井，还是不同矿井，甚至处于同一煤层的不同区域，煤与瓦斯的突出危险性以及预测指标的敏感性都有所不同，因此，对于煤矿的煤与瓦斯突出预警指标也从原先的单项指标逐渐转换为复合指标，涉及煤层瓦斯压力、瓦斯放散速度等[2]。

在全世界范围内，不少国家已经研究出来适合本国国情的煤与瓦斯突出预警系统。例如，德国为了提高自身矿井安全状况，结合矿产开采工作，构建了具有可视化的SIWA2000控制中心，能够对矿产中的相关数据信息进行分析、处理，进而在5 s内对矿井的安全状况进行评价。国外众多国家虽然对有关矿井管理技术的研究、决策起到了积极作用，但是通常内容都是侧重于矿产监控数据的处理以及相关系统的构建，并不能够对矿产预警工作进行深入研究，并且大多数情况下，对矿产中的危险源都是进行静态评价，不能对矿产中的电磁辐射、瓦斯以及气体成分信息进行处理、分析，有关煤矿灾害预警功能还需要进一步完善[3]。

在我国，目前对煤与瓦斯突出预警技术的研究中，重庆取得了良好的成绩，构建的煤矿预警监控系统在我国芦岭煤矿运行良好，能够对该煤矿运行过程中的各项动力现象、指标信息进行收集，利用安全系统学、瓦斯地质学等相关学科，对煤矿工作中的相关活动进行全面剖析，根据所采集到的信息对煤矿中的情况进行判断，完成预警工作，工作人员在此过程中要充分结合煤矿的实际开发情况，为煤矿开采工作的顺利开展打下坚实的基础[4]。

3 煤与瓦斯突出预警技术发展趋势

在我国现代化信息技术水平不断提高的今天，煤矿开采企业想要有效应用煤与瓦斯突出预警技术，提高煤矿开采工作的安全性，就需要借助人工智能技术、大数据技术、物联网技术等，研发出智能化的预警技术，以便能够对矿产开采工作中的开采情况进行分析、监测，及时发现矿产工作中的异常情况，对相关信息进行智能分析，及时发布与相应。具体来看，煤与瓦斯突出预警技术的发展趋势主要包含以下3个方面。

3.1 自动化

煤与瓦斯突出预警技术的未来发展方向是自动化与高精度，除了不断优化升级煤矿开采工作中的信息采集、在线检测技术外，还需要对有关突出的信息数据进行全面采集，对相关信息进行筛选、过滤，以便能够提高煤与瓦斯突出预警信息全面性与准确性，为突出预警提供强有力的信息保障，自动化的实现能够在很大程度上降低企业人力资源的投入，进而节省企业经济投入，在规避开采风险的同时，提高煤矿开采工作的经济效益[5]。

3.2 构建大数据模型

在当前我国大数据技术水平不断提高的背景下，煤与瓦斯突出技术的未来发展会朝着大数据方向发展。采用自动化、智能化的大数据技术，对矿产中的事故进行详细分析，以便能够结合实际情况构建出完善的智能预警模型，利用大数据技术构建相关突出预警模型，提高突出预警模型的及时性与可靠性，为预警工作提供海量信息，实现准确预警[6]。

3.3 基于云技术的突出预警软件系统

云技术身为21世纪的新兴技术，在多个行业都有所应用，煤与瓦斯预警技术在发展过程中也需要结合社会事实情况，积极引进云技术，构建出完善的突出预警系统。在此过程中，要与多个系统平台联系，以便能够对预警系统进行实时发布与查询，确保预警软件系统能够可靠、稳定运行[7]。

以上述技术为支撑，不断完善煤矿开采活动中的煤与瓦斯预警技术，逐渐形成统一的预警标准法律，为我国煤矿开采预警技术的发展打下坚实的基础。

4 结语

突出预警技术在中国煤矿现场得到了一定应用，但由于突出灾害致因复杂、不同矿井及区域差异大等，在实际应用过程中仍存在一定局限。信息监测的自动化水平、预警模型的智能化水平、预警软件系统的稳定性、可靠性和便捷性，以及预警准确率等仍有待进一步提升。研发高自动化水平及高精度的突出预警信息监测采集技术及装备，构建基于大数据的突出预警指标及智能预警模型，开发基于云技术的高可靠性预警软件系统，形成突出智能预警技术及系统，是今后的发展趋势，具有广阔的应用前景。