CN113374529A - 一种煤矿冲击地压监控预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿冲击地压监控预警系统，实时监控模块对巷道水文、气体、围岩、人员情况和采掘情况进行实时监控，而二级控制模块对这些信息进行初步分析，对威胁信息进行提取，二级控制模块将威胁的具体信息通过分布式数据传输模块传输至建设单位预警系统，建设单位预警系统根据威胁的具体情况结合人员采掘情况植入巷道建设模型，以快速分析威胁产生的原因和快速找到解决方案，并结合巷道人员、设备和预处理的情况，对威胁进行煤矿灾害预警，对巷道人员和巷道预处理模块设备并结合威胁的情况进行分析计算，对现有巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行研判，并向现有巷道人员发布解决方案和撤离方案。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护领域，特别涉及一种煤矿冲击地压监控预警系统领域。
背景技术
众所周知，从能源需求角度看，我国以煤炭为主的能源格局短时间内不会改变，煤炭比重较长时间内将保持在50%左右，且煤炭开采95%左右以地下井工开采为主，目前，煤炭开采以每年10~20m的速度向深部延伸，深部开采在中东部已逐渐成为常态，冲击地压灾害日趋严重，我国冲击地压灾害预防技术经过多年发展，基本明确了发生冲击地压煤岩体物理力学特性，即冲击多发生在具有冲击倾向性且积聚大量弹性能区域煤岩体，并形成了相对可用的鉴定技术及临界值、预防技术，比如微震技术、电磁辐射技术及水力压裂等，为此需要一种煤矿冲击地压监控预警系统对煤矿的安全生产情况提供安全预警；
但是现有的煤矿冲击地压监控预警系统存在着一些问题：首先，现有的一些煤矿安全事故是由小威胁一步一步积累起来才引起了大型的煤矿安全事故，而现有的煤矿冲击地压监控预警系统不注重对小威胁的观察，导致小威胁的积累引起大事故，现有的煤矿冲击地压监控预警系统无法与矿井中的支护设备进行融合，无法在事故形成的阶段对威胁信息进行初步遏制，从而导致发生大事故时，人员无法及时快速撤出；同时现有的煤矿冲击地压监控预警系统无法对事故的大小结合威胁产生的原因、解决方案、巷道人员、设备和预处理的情况进行综合研判，现有煤矿冲击地压监控预警系统无法对巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行准确研判，这样易导致如下情况：1）巷道人员利用现有巷道设备完全可以对巷道威胁进行修复，却指挥人员撤出，造成生产效率的降低；2）巷道人员利用现有巷道设备无法对巷道威胁进行修复，却指挥人员强行修复，导致巷道人员延误了撤离时间，从而导致人员伤亡；
为此，我们经过大量研究而提出一种煤矿冲击地压监控预警系统。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种煤矿冲击地压监控预警系统，通过在矿井内部设置的实时监控模块和预处理模块配合使用，实时监控模块对巷道水文、气体、围岩、人员情况和采掘情况进行实时监控，对错误挖掘的行为进行提取，而二级控制模块对这些信息进行初步分析，对威胁信息进行提取，并对人员的错误挖掘行为进行提醒，控制结合巷道内部设备对威胁进行初步遏制，为处于威胁地段的人员的撤出提供时间，具有较好的实用性和安全性；二级控制模块将威胁的具体信息通过分布式数据传输模块传输至建设单位预警系统，建设单位预警系统根据威胁的具体情况结合人员采掘情况植入巷道建设模型，以快速分析威胁产生的原因和快速找到解决方案，并结合巷道人员、设备和预处理的情况，对威胁进行煤矿灾害预警，对巷道人员和巷道预处理模块设备并结合威胁的情况进行分析计算，对现有巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行研判，并向现有巷道人员发布解决方案和撤离方案，这样在保证生产效率的同时保证了巷道人员的安全，具有较好的实用性和安全性，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：本发明的客体是一种煤矿冲击地压监控预警系统。
一种煤矿冲击地压监控预警系统，该监控预警系统包括设置在矿井下的矿下监控分系统和安装在建设单位消防部门的建设单位预警分系统，所述矿下监控分系统与建设单位预警分系统通过分布式数据传输模块进行信息互传；
其中，所述矿下监控分系统包括：
实时监控模块：用于对巷道中的水文、气体、围岩、人员情况和采掘情况的具体信息进行实时监控和实时数据采集；
二级控制模块：用于对实时监控模块监控和采集信息进行初步分析，对威胁信息进行提取，并对人员的错误挖掘行为进行提醒，控制巷道内部设备对威胁进行初步遏制，为处于威胁地段的人员的撤出提供时间；
预处理模块：用于在二级控制模块的控制下，对威胁进行初步遏制；
所述建设单位预警分系统包括：
预警模块：用于向建设单位和消防部门对巷道围岩情况、水文情况、气体情况和人员受困情况进行快速预警；
巷道建造数据库：用于对巷道建设中需要用到的巷道地理信息、巷道建设人员信息、巷道中采掘设备信息和巷道中遇到威胁及解决方案的信息进行分别储存；
数据处理模块：用于对二级控制模块传输的数据在巷道建造数据库的配合下进行处理，进而对巷道威胁进行定性分析，进而提出合适的解决和撤离方案。
本发明进一步的改进在于，该系统的监控预警方法如下：
1）依据冲击地压巷道的地质特点，对开采地域进行严格的地质探测，并对地质探测的探测结果进行数据模型建立，并结合以往该地区的煤矿开采的实际情况，对建立的数据模型进行纠错，去除其中的错误数据，以确定合适的采掘方案；
2）开采过程中，利用安装在巷道内部的监控设备和信息采集设备和安装在人员身体上的人身安全感知设备对巷道的水文、气体、围岩和人员采掘情况进行实时采集，二级控制模块对水文、气体、围岩和人身安全的不正常情况进行提取，同时控制预处理模块对威胁巷道进行预处理，提供人员撤离的缓冲时间，并对巷道威胁情况进行初步研判，判断威胁程度，并将威胁的具体信息通过分布式数据传输模块传输至建设单位预警系统；
3）建设单位预警系统根据威胁的具体情况结合人员的采掘具体情况数据化处理植入巷道建设模型中，数据处理模块在巷道建造数据库中匹配需要的数据以快速分析威胁产生的原因和快速找到解决方案，并结合巷道人员、设备和预处理的情况，对探测的威胁预测判断其危险的程度进行煤矿灾害预警；
4）对巷道人员的具体情况和巷道预处理模块的处理情况并结合威胁的预测情况进行分析计算，对现有巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行准确研判，并结合研判结果向现有巷道人员实时发布修复威胁的方案和撤离的方案。
本发明进一步的改进在于，所述实时监控模块包括：
巷道水文监测单元：利用水文监测设备对巷道暗流流向和巷道漏水的具体情况进行实时监测；
巷道气体监测单元：利用巷道气体监测设备对巷道各个部位的气体含量情况进行实时监测；
巷道围岩检测单元：利用测量设备对巷道的各项位移情况进行实时测量；
人员情况采集终端：利用安装在矿业工作者身体上的人体健康感知设备感知人体的健康情况；
视频识别单元：利用分布式安装在巷道内壁上的视频识别探头对巷道水文监测单元、人员情况采集终端和巷道围岩检测单元的检测结果进行快速二次确认；
采掘情况监测单元：用于对采掘的采掘面、采掘设备和采掘的过程情况进行采集；
通过对矿井内部的信息进行整体采集，二级控制模块对威胁产生的原因和后果进行初步判断。
本发明进一步的改进在于，所述数据处理模块包括：
数据模型建立单元：用于对地质探测的探测结果进行数据模型建立，并结合实时监测模块的监测数据，建立整个巷道主体的数据模型；
数据提取单元：用于在巷道建造数据库中提取与巷道产生的威胁相关的信息；
数据计算单元：用于将采集数据与提取数据进行类比计算，进而得出巷道产生的威胁的具体情况与扩展情况；
原因分析单元：用于对威胁产生的原因进行快速分析得出结果；
辅助决策单元：用于辅助救援部门进行救援决策的制定和辅助建设单位进行巷道开挖过程方案的制定。
本发明进一步的改进在于，所述巷道建造数据库包括：
巷道地理信息数据库：用于储存巷道开挖地区的基本水位和地理信息；
建设人员数据库：用于对巷道建设人员的年龄、身体情况基本信息进行储存；
采掘设备情况数据库：用于对位于巷道内的采掘设备使用情况进行数据采集；
威胁数据库：用于对以往巷道开采中产生的威胁的具体情况进行数据采集；
解决方案数据库：用于对解决巷道开采中产生的威胁的方案进行数据收集；
数据更新库：用于对数据信息进行实时更新。
本发明进一步的改进在于，所述二级控制模块包括：
矿下人员实时信息采集单元：用于实时采集矿井下的矿工的身体状况和在矿下工作时的行为情况；
信息融合单元：用于将实时监控模块采集的信息进行融合；
信息分析单元：用于对融合的信息进行分析，判断威胁的初步情况；
错误行为提醒单元：用于对矿下人员的错误行为信息和矿下人员的一些不正常的反应结合检测的其身体情况对其和其身边人群提醒；
空气净化设备控制单元：用于对巷道内部的空气净化设备进行控制，对危险气体进行快速净化；
支撑车体控制单元：用于对巷道内部移动的支撑车体进行控制使其对松动岩体进行支撑；
堵水和抽水设备控制单元：用于对巷道内部的堵水和抽水设备进行控制，对巷道内部的渗水进行快速处理。
本发明进一步的改进在于，所述人员情况采集终端包括：
人员身体信息采集单元：用于实时对矿下人员身体情况进行采集；
人员指令采集单元：用于对矿下指挥人员的决策指令进行采集；
人员采掘情况采集单元：对人员的采掘速度和操作机械的情况进行采集。
本发明进一步的改进在于，所述预处理模块包括：
漏水处理单元：用于对巷道内部的渗水进行快速处理；
排气单元：用于对危险气体进行快速净化
预支撑单元：用于对松动岩体进行初步支撑。
本发明进一步的改进在于，所述巷道围岩监测单元包括巷道围岩应力监测子单元、巷道移变量监测子单元、顶板离层量观测子单元和围岩结构及巷道破坏子单元。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、通过在矿井内部设置的实时监控模块和预处理模块配合使用，实时监控模块对巷道水文、气体、围岩、人员情况和采掘情况进行实时监控，对错误挖掘的行为进行提取，而二级控制模块对这些信息进行初步分析，对威胁信息进行提取，并对人员的错误挖掘行为进行提醒，控制巷道内部设备对威胁进行初步遏制，为处于威胁地段的人员的撤出提供时间，具有较好的实用性和安全性。
2、二级控制模块将威胁的具体信息通过分布式数据传输模块传输至建设单位预警系统，建设单位预警系统根据威胁的具体情况结合人员采掘情况植入巷道建设模型，以快速分析威胁产生的原因和快速找到解决方案，并结合巷道人员、设备和预处理的情况，对威胁进行煤矿灾害预警，对巷道人员和巷道预处理模块设备并结合威胁的情况进行分析计算，对现有巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行研判，并向现有巷道人员发布解决方案和撤离方案，这样在保证生产效率的同时保证了巷道人员的安全，具有较好的实用性和安全性。
附图说明
图1为本发明一种煤矿冲击地压监控预警系统的整体系统示意图。
图2为本发明一种煤矿冲击地压监控预警系统的冲击地压监控预警方法流程示意图。
图3为本发明一种煤矿冲击地压监控预警系统的二级控制模块系统示意图。
图4为本发明一种煤矿冲击地压监控预警系统的人员情况采集终端系统示意图。
图5为本发明一种煤矿冲击地压监控预警系统的预处理模块的系统示意图。
图6为本发明一种煤矿冲击地压监控预警系统的巷道围岩监测单元的系统示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种煤矿冲击地压监控预警系统，该监控预警系统包括设置在矿井下的矿下监控分系统和安装在建设单位消防部门的建设单位预警分系统，矿下监控分系统与建设单位预警分系统通过分布式数据传输模块进行信息互传；
其中，矿下监控分系统包括：
实时监控模块：用于对巷道中的水文、气体、围岩、人员情况和采掘情况的具体信息进行实时监控和实时数据采集；
二级控制模块：用于对实时监控模块监控和采集信息进行初步分析，对威胁信息进行提取，并对人员的错误挖掘行为进行提醒，控制巷道内部设备对威胁进行初步遏制，为处于威胁地段的人员的撤出提供时间；
预处理模块：用于在二级控制模块的控制下，对威胁进行初步遏制；
建设单位预警分系统包括：
预警模块：用于向建设单位和消防部门对巷道围岩情况、水文情况、气体情况和人员受困情况进行快速预警；
巷道建造数据库：用于对巷道建设中需要用到的巷道地理信息、巷道建设人员信息、巷道中采掘设备信息和巷道中遇到威胁及解决方案的信息进行分别储存；
数据处理模块：用于对二级控制模块传输的数据在巷道建造数据库的配合下进行处理，进而对巷道威胁进行定性分析，进而提出合适的解决和撤离方案；
其中，实时监控模块包括：
巷道水文监测单元：利用水文监测设备对巷道暗流流向和巷道漏水的具体情况进行实时监测；
巷道气体监测单元：利用巷道气体监测设备对巷道各个部位的气体含量情况进行实时监测；
巷道围岩检测单元：利用测量设备对巷道的各项位移情况进行实时测量；
人员情况采集终端：利用安装在矿业工作者身体上的人体健康感知设备感知人体的健康情况；
视频识别单元：利用分布式安装在巷道内壁上的视频识别探头对巷道水文监测单元、人员情况采集终端和巷道围岩检测单元的检测结果进行快速二次确认；
采掘情况监测单元：用于对采掘的采掘面、采掘设备和采掘的过程情况进行采集；
通过对矿井内部的信息进行整体采集，二级控制模块对威胁产生的原因和后果进行初步判断；
其中，数据处理模块包括：
数据模型建立单元：用于对地质探测的探测结果进行数据模型建立，并结合实时监测模块的监测数据，建立整个巷道主体的数据模型；
数据提取单元：用于在巷道建造数据库中提取与巷道产生的威胁相关的信息；
数据计算单元：用于将采集数据与提取数据进行类比计算，进而得出巷道产生的威胁的具体情况与扩展情况；
原因分析单元：用于对威胁产生的原因进行快速分析得出结果；
辅助决策单元：用于辅助救援部门进行救援决策的制定和辅助建设单位进行巷道开挖过程方案的制定；
其中，巷道建造数据库包括：
巷道地理信息数据库：用于储存巷道开挖地区的基本水位和地理信息；
建设人员数据库：用于对巷道建设人员的年龄、身体情况基本信息进行储存；
采掘设备情况数据库：用于对位于巷道内的采掘设备使用情况进行数据采集；
威胁数据库：用于对以往巷道开采中产生的威胁的具体情况进行数据采集；
解决方案数据库：用于对解决巷道开采中产生的威胁的方案进行数据收集；
数据更新库：用于对数据信息进行实时更新。
如图2所示，该系统的监控预警方法如下：
1）依据冲击地压巷道的地质特点，对开采地域进行严格的地质探测，并对地质探测的探测结果进行数据模型建立，并结合以往该地区的煤矿开采的实际情况，对建立的数据模型进行纠错，去除其中的错误数据，以确定合适的采掘方案；
2）开采过程中，利用安装在巷道内部的监控设备和信息采集设备和安装在人员身体上的人身安全感知设备对巷道的水文、气体、围岩和人员采掘情况进行实时采集，二级控制模块对水文、气体、围岩和人身安全的不正常情况进行提取，同时控制预处理模块对威胁巷道进行预处理，提供人员撤离的缓冲时间，并对巷道威胁情况进行初步研判，判断威胁程度，并将威胁的具体信息通过分布式数据传输模块传输至建设单位预警系统；
3）建设单位预警系统根据威胁的具体情况结合人员的采掘具体情况数据化处理植入巷道建设模型中，数据处理模块在巷道建造数据库中匹配需要的数据以快速分析威胁产生的原因和快速找到解决方案，并结合巷道人员、设备和预处理的情况，对探测的威胁预测判断其危险的程度进行煤矿灾害预警；
4）对巷道人员的具体情况和巷道预处理模块的处理情况并结合威胁的预测情况进行分析计算，对现有巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行准确研判，并结合研判结果向现有巷道人员实时发布修复威胁的方案和撤离的方案。
如图3所示，二级控制模块包括：
矿下人员实时信息采集单元：用于实时采集矿井下的矿工的身体状况和在矿下工作时的行为情况；
信息融合单元：用于将实时监控模块采集的信息进行融合；
信息分析单元：用于对融合的信息进行分析，判断威胁的初步情况；
错误行为提醒单元：用于对矿下人员的错误行为信息和矿下人员的一些不正常的反应结合检测的其身体情况对其和其身边人群提醒；
空气净化设备控制单元：用于对巷道内部的空气净化设备进行控制，对危险气体进行快速净化；
支撑车体控制单元：用于对巷道内部移动的支撑车体进行控制使其对松动岩体进行支撑；
堵水和抽水设备控制单元：用于对巷道内部的堵水和抽水设备进行控制，对巷道内部的渗水进行快速处理。
如图4所示，人员情况采集终端包括：
人员身体信息采集单元：用于实时对矿下人员身体情况进行采集；
人员指令采集单元：用于对矿下指挥人员的决策指令进行采集；
人员采掘情况采集单元：对人员的采掘速度和操作机械的情况进行采集。
如图5所示，预处理模块包括：
漏水处理单元：用于对巷道内部的渗水进行快速处理；
排气单元：用于对危险气体进行快速净化
预支撑单元：用于对松动岩体进行初步支撑。
如图6所示，巷道围岩监测单元包括巷道围岩应力监测子单元、巷道移变量监测子单元、顶板离层量观测子单元和围岩结构及巷道破坏子单元。
通过本实施例可实现：通过在矿井内部设置的实时监控模块和预处理模块配合使用，实时监控模块对巷道水文、气体、围岩、人员情况和采掘情况进行实时监控，对错误挖掘的行为进行提取，而二级控制模块对这些信息进行初步分析，对威胁信息进行提取，并对人员的错误挖掘行为进行提醒，控制巷道内部设备对威胁进行初步遏制，为处于威胁地段的人员的撤出提供时间。
实施例2
如图1所示，一种煤矿冲击地压监控预警系统，该监控预警系统包括设置在矿井下的矿下监控分系统和安装在建设单位消防部门的建设单位预警分系统，矿下监控分系统与建设单位预警分系统通过分布式数据传输模块进行信息互传；
其中，矿下监控分系统包括：
实时监控模块：用于对巷道中的水文、气体、围岩、人员情况和采掘情况的具体信息进行实时监控和实时数据采集；
二级控制模块：用于对实时监控模块监控和采集信息进行初步分析，对威胁信息进行提取，并对人员的错误挖掘行为进行提醒，控制巷道内部设备对威胁进行初步遏制，为处于威胁地段的人员的撤出提供时间；
预处理模块：用于在二级控制模块的控制下，对威胁进行初步遏制；
建设单位预警分系统包括：
预警模块：用于向建设单位和消防部门对巷道围岩情况、水文情况、气体情况和人员受困情况进行快速预警；
巷道建造数据库：用于对巷道建设中需要用到的巷道地理信息、巷道建设人员信息、巷道中采掘设备信息和巷道中遇到威胁及解决方案的信息进行分别储存；
数据处理模块：用于对二级控制模块传输的数据在巷道建造数据库的配合下进行处理，进而对巷道威胁进行定性分析，进而提出合适的解决和撤离方案；
其中，实时监控模块包括：
巷道水文监测单元：利用水文监测设备对巷道暗流流向和巷道漏水的具体情况进行实时监测；
巷道气体监测单元：利用巷道气体监测设备对巷道各个部位的气体含量情况进行实时监测；
巷道围岩检测单元：利用测量设备对巷道的各项位移情况进行实时测量；
人员情况采集终端：利用安装在矿业工作者身体上的人体健康感知设备感知人体的健康情况；
视频识别单元：利用分布式安装在巷道内壁上的视频识别探头对巷道水文监测单元、人员情况采集终端和巷道围岩检测单元的检测结果进行快速二次确认；
采掘情况监测单元：用于对采掘的采掘面、采掘设备和采掘的过程情况进行采集；
通过对矿井内部的信息进行整体采集，二级控制模块对威胁产生的原因和后果进行初步判断；
其中，数据处理模块包括：
数据模型建立单元：用于对地质探测的探测结果进行数据模型建立，并结合实时监测模块的监测数据，建立整个巷道主体的数据模型；
数据提取单元：用于在巷道建造数据库中提取与巷道产生的威胁相关的信息；
数据计算单元：用于将采集数据与提取数据进行类比计算，进而得出巷道产生的威胁的具体情况与扩展情况；
原因分析单元：用于对威胁产生的原因进行快速分析得出结果；
辅助决策单元：用于辅助救援部门进行救援决策的制定和辅助建设单位进行巷道开挖过程方案的制定；
其中，巷道建造数据库包括：
巷道地理信息数据库：用于储存巷道开挖地区的基本水位和地理信息；
建设人员数据库：用于对巷道建设人员的年龄、身体情况基本信息进行储存；
采掘设备情况数据库：用于对位于巷道内的采掘设备使用情况进行数据采集；
威胁数据库：用于对以往巷道开采中产生的威胁的具体情况进行数据采集；
解决方案数据库：用于对解决巷道开采中产生的威胁的方案进行数据收集；
数据更新库：用于对数据信息进行实时更新。
如图2所示，该系统的监控预警方法如下：
1）依据冲击地压巷道的地质特点，对开采地域进行严格的地质探测，并对地质探测的探测结果进行数据模型建立，并结合以往该地区的煤矿开采的实际情况，对建立的数据模型进行纠错，去除其中的错误数据，以确定合适的采掘方案；
2）开采过程中，利用安装在巷道内部的监控设备和信息采集设备和安装在人员身体上的人身安全感知设备对巷道的水文、气体、围岩和人员采掘情况进行实时采集，二级控制模块对水文、气体、围岩和人身安全的不正常情况进行提取，同时控制预处理模块对威胁巷道进行预处理，提供人员撤离的缓冲时间，并对巷道威胁情况进行初步研判，判断威胁程度，并将威胁的具体信息通过分布式数据传输模块传输至建设单位预警系统；
3）建设单位预警系统根据威胁的具体情况结合人员的采掘具体情况数据化处理植入巷道建设模型中，数据处理模块在巷道建造数据库中匹配需要的数据以快速分析威胁产生的原因和快速找到解决方案，并结合巷道人员、设备和预处理的情况，对探测的威胁预测判断其危险的程度进行煤矿灾害预警；
4）对巷道人员的具体情况和巷道预处理模块的处理情况并结合威胁的预测情况进行分析计算，对现有巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行准确研判，并结合研判结果向现有巷道人员实时发布修复威胁的方案和撤离的方案。
如图3所示，二级控制模块包括：
矿下人员实时信息采集单元：用于实时采集矿井下的矿工的身体状况和在矿下工作时的行为情况；
信息融合单元：用于将实时监控模块采集的信息进行融合；
信息分析单元：用于对融合的信息进行分析，判断威胁的初步情况；
错误行为提醒单元：用于对矿下人员的错误行为信息和矿下人员的一些不正常的反应结合检测的其身体情况对其和其身边人群提醒；
空气净化设备控制单元：用于对巷道内部的空气净化设备进行控制，对危险气体进行快速净化；
支撑车体控制单元：用于对巷道内部移动的支撑车体进行控制使其对松动岩体进行支撑；
堵水和抽水设备控制单元：用于对巷道内部的堵水和抽水设备进行控制，对巷道内部的渗水进行快速处理。
如图4所示，人员情况采集终端包括：
人员身体信息采集单元：用于实时对矿下人员身体情况进行采集；
人员指令采集单元：用于对矿下指挥人员的决策指令进行采集；
人员采掘情况采集单元：对人员的采掘速度和操作机械的情况进行采集。
如图5所示，预处理模块包括：
漏水处理单元：用于对巷道内部的渗水进行快速处理；
排气单元：用于对危险气体进行快速净化
预支撑单元：用于对松动岩体进行初步支撑。
如图6所示，巷道围岩监测单元包括巷道围岩应力监测子单元、巷道移变量监测子单元、顶板离层量观测子单元和围岩结构及巷道破坏子单元。
通过本实施例可实现：二级控制模块将威胁的具体信息通过分布式数据传输模块传输至建设单位预警系统，建设单位预警系统根据威胁的具体情况结合人员采掘情况植入巷道建设模型，以快速分析威胁产生的原因和快速找到解决方案，并结合巷道人员、设备和预处理的情况，对威胁进行煤矿灾害预警，对巷道人员和巷道预处理模块设备并结合威胁的情况进行分析计算，对现有巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行研判，并向现有巷道人员发布解决方案和撤离方案，这样在保证生产效率的同时保证了巷道人员的安全。
Claims (9)
1.一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：该监控预警系统包括设置在矿井下的矿下监控分系统和安装在建设单位消防部门的建设单位预警分系统，所述矿下监控分系统与建设单位预警分系统通过分布式数据传输模块进行信息互传；
其中，所述矿下监控分系统包括：
实时监控模块：用于对巷道中的水文、气体、围岩、人员情况和采掘情况的具体信息进行实时监控和实时数据采集；
二级控制模块：用于对实时监控模块监控和采集信息进行初步分析，对威胁信息进行提取，并对人员的错误挖掘行为进行提醒，控制巷道内部设备对威胁进行初步遏制，为处于威胁地段的人员的撤出提供时间；
预处理模块：用于在二级控制模块的控制下，对威胁进行初步遏制；
所述建设单位预警分系统包括：
预警模块：用于向建设单位和消防部门对巷道围岩情况、水文情况、气体情况和人员受困情况进行快速预警；
巷道建造数据库：用于对巷道建设中需要用到的巷道地理信息、巷道建设人员信息、巷道中采掘设备信息和巷道中遇到威胁及解决方案的信息进行分别储存；
数据处理模块：用于对二级控制模块传输的数据在巷道建造数据库的配合下进行处理，进而对巷道威胁进行定性分析，进而提出合适的解决和撤离方案。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：该系统的监控预警方法如下：
依据冲击地压巷道的地质特点，对开采地域进行严格的地质探测，并对地质探测的探测结果进行数据模型建立，并结合以往该地区的煤矿开采的实际情况，对建立的数据模型进行纠错，去除其中的错误数据，以确定合适的采掘方案；
开采过程中，利用安装在巷道内部的监控设备和信息采集设备和安装在人员身体上的人身安全感知设备对巷道的水文、气体、围岩和人员采掘情况进行实时采集，二级控制模块对水文、气体、围岩和人身安全的不正常情况进行提取，同时控制预处理模块对威胁巷道进行预处理，提供人员撤离的缓冲时间，并对巷道威胁情况进行初步研判，判断威胁程度，并将威胁的具体信息通过分布式数据传输模块传输至建设单位预警系统；
建设单位预警系统根据威胁的具体情况结合人员的采掘具体情况数据化处理植入巷道建设模型中，数据处理模块在巷道建造数据库中匹配需要的数据以快速分析威胁产生的原因和快速找到解决方案，并结合巷道人员、设备和预处理的情况，对探测的威胁预测判断其危险的程度进行煤矿灾害预警；
对巷道人员的具体情况和巷道预处理模块的处理情况并结合威胁的预测情况进行分析计算，对现有巷道人员利用现有巷道设备修复威胁的可能性进行准确研判，并结合研判结果向现有巷道人员实时发布修复威胁的方案和撤离的方案。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：所述实时监控模块包括：
巷道水文监测单元：利用水文监测设备对巷道暗流流向和巷道漏水的具体情况进行实时监测；
巷道气体监测单元：利用巷道气体监测设备对巷道各个部位的气体含量情况进行实时监测；
巷道围岩检测单元：利用测量设备对巷道的各项位移情况进行实时测量；
人员情况采集终端：利用安装在矿业工作者身体上的人体健康感知设备感知人体的健康情况；
视频识别单元：利用分布式安装在巷道内壁上的视频识别探头对巷道水文监测单元、人员情况采集终端和巷道围岩检测单元的检测结果进行快速二次确认；
采掘情况监测单元：用于对采掘的采掘面、采掘设备和采掘的过程情况进行采集；
通过对矿井内部的信息进行整体采集，二级控制模块对威胁产生的原因和后果进行初步判断。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：所述数据处理模块包括：
数据模型建立单元：用于对地质探测的探测结果进行数据模型建立，并结合实时监测模块的监测数据，建立整个巷道主体的数据模型；
数据提取单元：用于在巷道建造数据库中提取与巷道产生的威胁相关的信息；
数据计算单元：用于将采集数据与提取数据进行类比计算，进而得出巷道产生的威胁的具体情况与扩展情况；
原因分析单元：用于对威胁产生的原因进行快速分析得出结果；
辅助决策单元：用于辅助救援部门进行救援决策的制定和辅助建设单位进行巷道开挖过程方案的制定。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：所述巷道建造数据库包括：
巷道地理信息数据库：用于储存巷道开挖地区的基本水位和地理信息；
建设人员数据库：用于对巷道建设人员的年龄、身体情况基本信息进行储存；
采掘设备情况数据库：用于对位于巷道内的采掘设备使用情况进行数据采集；
威胁数据库：用于对以往巷道开采中产生的威胁的具体情况进行数据采集；
解决方案数据库：用于对解决巷道开采中产生的威胁的方案进行数据收集；
数据更新库：用于对数据信息进行实时更新。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：所述二级控制模块包括：
矿下人员实时信息采集单元：用于实时采集矿井下的矿工的身体状况和在矿下工作时的行为情况；
信息融合单元：用于将实时监控模块采集的信息进行融合；
信息分析单元：用于对融合的信息进行分析，判断威胁的初步情况；
错误行为提醒单元：用于对矿下人员的错误行为信息和矿下人员的一些不正常的反应结合检测的其身体情况对其和其身边人群提醒；
空气净化设备控制单元：用于对巷道内部的空气净化设备进行控制，对危险气体进行快速净化；
支撑车体控制单元：用于对巷道内部移动的支撑车体进行控制使其对松动岩体进行支撑；
堵水和抽水设备控制单元：用于对巷道内部的堵水和抽水设备进行控制，对巷道内部的渗水进行快速处理。
7.据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：所述人员情况采集终端包括：
人员身体信息采集单元：用于实时对矿下人员身体情况进行采集；
人员指令采集单元：用于对矿下指挥人员的决策指令进行采集；
人员采掘情况采集单元：对人员的采掘速度和操作机械的情况进行采集。
8.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：所述预处理模块包括：
漏水处理单元：用于对巷道内部的渗水进行快速处理；
排气单元：用于对危险气体进行快速净化
预支撑单元：用于对松动岩体进行初步支撑。
9.根据权利要求3所述的一种煤矿冲击地压监控预警系统，其特征在于：所述巷道围岩监测单元包括巷道围岩应力监测子单元、巷道移变量监测子单元、顶板离层量观测子单元和围岩结构及巷道破坏子单元。
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2021
- 2021-07-20 CN CN202110817055.1A patent/CN113374529B/zh active Active
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|---|
| 胡东涛: "基于物联网的非煤地下矿山安全监测预警决策平台研究", 《中国博士学位论文全文数据库（工程科技Ⅰ辑）》 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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