以智能化灾害综合防治系统建设筑牢矿井安全生产基石

文/王 琨 王 珅

随着数字化、智能化快速发展，煤炭企业安全生产、安全管理发生了翻天覆地的变化，智能化矿山建设为煤矿安全生产筑牢了基石。中天合创煤炭分公司坚持智能化矿井建设，加大矿井智能化灾害综合防治系统建设、完善灾害防治相关监测监控系统，让安全生产时刻“看得见、管得了、控得住”，有效防控了重大安全风险、遏制了重特大事故的发生。

一、智能化灾害综合防治系统建设概况

中天合创煤炭分公司门克庆煤矿与葫芦素煤矿开展智能化灾害综合防治系统建设，达到了系统数据“集成化”、风险研判“智能化”、风险管控“移动化”、隐患排查“自动化（全面化）”、应用系统“平台化”、数据交换“标准化”的现代化矿井标准。

一是“双防”建设“规范化”。对矿井安全风险分级管控、隐患排查治理工作进行规范建设，使其符合国家和行业政策要求、企业安全管理实际。

二是系统数据“集成化”。将矿井的十余个与安全相关的子系统进行集成，实现数据之间的互联互通，逐步消除信息孤岛。

三是系统展现“联动化”。通过系统集成，将多个信息系统的运行监测安全数据集中在一个平台，实现不同系统之间的安全数据联动、联通和传递。

四是风险研判“智能化”。研究矿井致灾因素和指标，建立矿井安全风险预警评价指标体系和智能风险分析模型，利用人工智能和机器学习，不断积累优化模型知识库，研判矿井安全生产“点（监测点）、线（系统）、面(区域)”的风险等级，从宏观、微观两个层次对矿井风险进行监测、预警、评估。

五是风险管控“移动化”。研判矿井安全风险管控，实现随时随地接收、获取安全生产信息，全面了解矿井安全管控状况，使管控工作深入一线工作现场，实现“移动化”办公。

六是隐患排查“自动化”。自动从各集成系统获取监测超标超限、系统异常数据，自动生成隐患记录，实现闭环管理，通过AI智能视频识别，自动发现“三违”行为。

二、智能化灾害综合防治系统建设涉及的子系统

中天合创煤炭分公司智能化灾害综合防治系统涉及风险管控、隐患排查、风险预警、综合评判等，可实现全过程全环节的综合防治。

一是安全风险分级管控子系统。系统通过对重点生产区域进行安全风险辨识、安全风险管控、风险管控记录与查询、风险点管理、基础数据管理，实现“1+4”的风险辨识、管控、跟踪、记录查询、上报全流程管理。

二是安全隐患排查治理子系统。系统通过构建隐患排查治理的全过程安全闭环管理，实现对资料类或现场问题类隐患识别、下达、整改、复查、销号全闭环管理。

三是矿井安全风险监测预警子系统。系统集成安全风险管控、隐患排查治理、人员定位、安全监测、矿井水文监测、矿压监测、火灾系统、粉尘系统，分系统展示预测预警信息并进行统计汇总，对监测预警信息实现调度联动展现和快速精准调度。

四是矿井安全态势综合评判子系统。系统基于实时数据，从人、机、环、管四个方面进行综合评价，重点对矿井冲击地压、水、火、瓦斯、煤尘、顶板等自然灾害，以及重大设备健康状况、重点生产区域安全风险态势、矿井安全态势等进行综合分析、研判，动态输出矿井的安全风险管控、隐患排查治理效果评估结果。

五是安全数据中心。系统利用私有云方式建设矿井安全数据仓库，按照统一的编码标准，将集成数据存入专门服务器。同时，建立矿井的安全数据中心，实现对人员信息、水文监测、矿压监测等数据的管理。

六是安全应急支持子系统。系统通过汇聚矿井基础信息、监测预警信息、应急资源、应急处置信息，基于矿井三维模型提供应急资源、应急预案和处置方案，并结合安全知识库、调阅历史事故及其应急处置情况，为事故现场应急指挥提供数据支撑、为事故调查分析提供数据依据。同时，可制定出区域应急避灾路线并内置于系统。

三、智能化灾害综合防治系统建设中的监测监控系统

监测监控系统是矿井智能化灾害综合防治系统建设的根本所在。中天合创煤炭分公司通过构建此系统，保障综合防治更加高效、可靠。

一是火灾安全预测预警系统。系统采用先进的激光多光谱检测技术和光纤测温技术，在井下就地分析气体成分和环境温度，将测量数据及时传递到地面中心站的火情监测系统，实现火情分析和监测。

二是通风安全系统。系统基础设施主要包括通风机、远程控制风门、远程控制精准调节风窗、全断面自动测风装置、超声波精准风速传感器、风压传感器、温湿度传感器及各类气体传感器，以及全自动立井防爆门、可变频主扇风机、局扇风机等设施。各类传感器对通风状态进行监测与感知，风门、风窗、风机用于井下风量的调控。

三是喷雾安全降尘系统。系统包括企业级环境监测终端：颗粒物浓度监测仪、视频监控摄像机；自动化产尘点防尘设备终端：干雾降尘设备、道路抑尘车、堆场喷淋设备、无动力降尘设备、微动力降尘设备、无线物联网智能降尘设备、皮带面尘源清理设备。系统能够对颗粒物浓度、噪声和现场视频进行连续自动在线监测。产尘点防尘设备可根据设备运行信号、现场环境数据自动开启防尘作业，并将作业状态实时数据传入云端。

四是光纤安全测温系统。井下使用矿用隔爆型分布式光纤测温主机，将数据接入井下环网交换机，在井下实现集中监测分析，经环网传输到地面调度室服务器。

五是冲击地压安全监测系统。系统分为微震监测系统、煤体应力在线监测系统、煤矿顶板动态监测系统。微震监测系统是通过记录采矿震动的能量，确定和分析震动的方向，对震中定位来评价和预测矿山动力现象。煤体应力在线监测系统是在煤层或岩层中安装应力监测传感器，监测煤岩支撑应力的变化。煤矿顶板动态监测系统对各工作面矿压进行在线监测，用于预测预报初次来压、周期来压。

四、智能化灾害综合防治系统的技术创新点

通过智能化灾害综合防治系统建设，全面提高了矿井的灾害防范和应急响应能力，取得了6项技术创新成果。

一是搭建了“四层三平台”智能矿山体系架构。此体系架构中的“四层”，即感知执行层、过程控制层、生产管理层、战略决策层；“三平台”，即泛在网络平台、大数据云平台、操作系统平台，形成了全矿高速智能网络通信平台，支撑了煤矿智能化运行。

二是形成了国内冲击地压环境下安全高效智能开采模式。首次研发应用智能综采上窜下滑监控系统，融合设备防碰撞、人员主动防护等先进技术，在3103工作面割煤速度达15m/min，创国内最快割煤速度。

三是智能掘进系统首次完成国产化替代。将掘锚机电控系统用国产系统替代。通过集成惯导、视频AI、人员主动防护和数字孪生系统，实现了巷道断面误差修正、摆速自适应控制、任意断面自动化截割等功能。

四是持续开发AI应用场景。融合视频AI与UWB定位技术、风门自动控制技术，实现了井下红绿灯和风门智能控制；利用机器视觉识别技术，实现了带式输送机智能调速、边界防护预警等智能应用。

五是建成了冲击地压防冲互馈平台。构建防冲智能预警指标模型，集成微震、应力、支架阻力、地音等多种监测方式，实现了远程监控及专家远程指导，提升了冲击地压整体防治水平。

六是建成了矿井智能通风系统。构建矿井智能化通风集中管控系统平台，融合矿井三维通风辅助决策系统，实现了矿井通风系统的三维显示和动态监测，以及矿井通风参数精确感知、通风设备智能控制、通风灾变智能防控、通风供需智能匹配等功能。

此外，还取得了3项管理成果：健全完善了与智能化矿井常态化运行相匹配的安全管理体系；建立了与智能化矿井常态化运行相匹配的安全检查考核体系；形成了与智能化矿井常态化运行相匹配的人才培养体系，形成了良好的智能化人才梯队。