布尔台煤矿灾害综合预警监控平台的建设与应用情况如何？

煤矿灾害的发生往往造成大量人员伤亡和财产损失，严重影响国家经济发展和社会稳定。《煤矿安全监察员管理办法》明确要求煤矿企业建立健全的安全生产监控预警系统，加强对煤矿的实时监测和预警，提高煤矿的安全生产管理水平。然而，目前煤矿灾害综合预警监控存在着监测参量单一且独立、监测数据实时共享性差、联合分析的时效性差等问题。因此，加强煤矿灾害预警监控系统的建设与应用，对完善煤矿应急管理理论与方法、减少和避免事故发生、保证煤炭产业安全健康发展等具有重要的现实意义。

国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿（简称布尔台煤矿）秉承矿井灾害“可防、可控、可治”的理念，以“灾害监测实时化，预测预报自动化，解危检验标准化”为目标，基于“多参量综合预警算法+实时数据采集+综合数据分析”技术，利用多种软硬件接口，构建了全矿井统一、稳定和高效的布尔台煤矿灾害综合预警监控平台（简称煤矿灾害预警监控平台）。煤矿预警监控平台以煤矿灾害预报和防治为主，包括对矿井灾害的“分类、评价、解危、预警、检验、支护、管理”等主要环节进行多因素全流程的数据采集、智能分析、措施优化，事先预控矿井灾害事故，实现矿井灾害预警智能化决策。

文章来源：《智能矿山》2023年第11期“神东煤炭集团智能化建设成果专栏”专栏

作者简介：任建慧，工程师，硕士，现任国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿矿压管理办公室主任

作者单位：国能神东煤炭集团有限责任公司上湾煤矿布尔台煤矿

引用格式：任建慧，李宣良，刘春生，等.布尔台煤矿灾害综合预警监控平台的建设与应用[J].智能矿山，2023，4（11）：66-71.

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煤矿灾害预警监控平台由数据采集助手、灾害预警监控平台主监测分析软件和云传输软件3大部分组成，可实现监测数据的智能化采集、分析与传输。数据采集助手主要功能为从各子监测系统数据库采集数据至该平台数据库；主监测分析软件主要实现对已采集数据的多参量预警数据查询、自动报表等功能；云传输软件将本地数据上传至网络，实现数据的远程传输。

煤矿灾害预警监控平台系统数据获取路径如图1所示，通过数据获取助手在局域网内完成数据的采集，实时读取和记录基础监测数据至该平台服务器的数据库内。该平台软件通过实时读取并刷新本机的数据库文件，实现各子系统数据的实时展示和处理分析等功能。同时，云数据上传助手将本地数据库同步至云数据库，实现数据的多终端实时共享。

图1　煤矿灾害预警监控平台系统数据获取路径

煤矿灾害预警监控平台可以实现煤矿灾害预警监控数据的采集、处理、分析与展示，包括多系统综合展示等11个关键功能，通过这些功能可实现同一时间与空间维度下多参量数据综合分析及实时预警的目的。

（1）多系统综合展示功能

多系统综合展示功能（图2）可实现全矿井各监测设备数据和工作状态的综合展示和实时刷新，实时掌控全矿井范围内危险区分布和危险等级，同时实现多个监测系统的统一管理，监测数据可实现多个维度的展示，三维矿图能够展示各监测系统测点的详细信息，并绘制一段时间内测点的变化曲线等。

图2　多系统综合展示功能界面

（2）数据自动采集功能

数据自动采集功能通过代码命令直接读取设备数据库，实现矿井现有矿压在线监测系统数据（包括煤层应力、锚杆锚索应力、顶板离层等）的自动采集，采集的数据字段完全按照国家应急管理部的传输协议要求，满足与上级监管部门的数据传输。布尔台煤矿矿压监测设备如图3所示。

图3　布尔台煤矿矿压监测设备

（3）数据分析和综合预警功能

数据分析和综合预警功能在统一时空框架的“一张图”上对各工作面及重点监测区域的开采进度、监测设备运行状态、数据采集质量等进行综合监控，实现基于位置信息的矿压多参数综合分析，以百分制形式定量确定区域矿压监测指标（图4）。并应用自主研发的多参量综合预警算法（图5）。对接入各在线系统，结合静态的评价结果，以及矿井一段时间内的监测系统的统计情况，合理选择预警指标并赋予不同的权重系数，最终得出矿井不同监测区域的预警值，将其分为综合预警值和局部预警值，更符合矿井实际。若监测数据达到特殊监测数据条件，则进行综合预警，若未达到特殊监测数据条件，则针对综采工作面与掘进工作面分别进行局部预警。

图4　矿压智能分析界面

图5　多参量预警算法结构

（4）重点监测区多系统联合分析功能

预警曲线联合分析功能可实现应力预警测点（或微震大能量事件）一定空间范围内的多个应力测点（微震事件、地音测点等）监测数据的同时查询和展示，了解当前预警范围内各监测设备的监测结果，且每个监测区域均可根据分析成果进行定期调整进行定期更新，为分析危险原因和选择治理措施提供可靠的依据。

（5）历史数据查询功能

历史数据查询功能通过调取煤层应力等子系统曲线、微震定位事件等基本信息、地表沉降等值线图等单系统数据分析结果，可实现联合数据曲线、关键监测指标曲线的同一时间与空间维度下多系统联合数据查询，了解某一时间段内各监测设备的整体运行情况。

（6）综合报表生成功能

工作人员可以通过综合报表生成功能个性化定制矿井所需要展示的内容与排版。报表内包括多个子监测系统分析数据、图表及综合分析结论，报表模板可根据实际需要及时修订，且报表具有自动存储、历史报表调取及手动修改功能。综合报表生成功能实现了自定义模块化的综合监测报表、工作面矿压分析日报表、工作面矿压分析周报表的一键生成，节省人力成本，提高数据分析处理的效率。

（7）数据远程传输功能

数据远程传输功能是通过数据采集助手，实时读取矿井服务器的局域网数据库内再由服务器统一存储和管理实现的。服务器配置云上传助手，将局域网数据库数据上传至网络云数据库内，可实现网络数据库与矿井数据库的实时同步。云端数据库配置访问白名单和远程诊断访问白名单，可实现矿井、公司监控中心等多级实时信息共享。远程诊断团队可随时在线处理各类技术问题，提高数据传输的可靠性。

（8）矿压相关数据融合功能

矿压相关数据融合功能为煤矿灾害预警监控平台提供了重要的数据处理技术基础。在统一时空框架下，将监测系数据（应力、微震、液压支架工作阻力等）、地质构造（断层、褶曲、陷落柱）、生产进尺、钻检数据、卸压工程等多信息源处理起着重要处理和协调作用，保证了数据处理系统各单元之间的连通性与及时通信，并在矿压防治“一张图”进行综合分析展示。

（9）监测数据可视化功能

能够将所有在线监测系统测点布置，监测信息，全部以三维形态展示在图中，根据选择的数据，以饼状图、折线图和曲线图的形式展示出来，便于结合周围设备、地质、采动信息作出判断分析。工作人员可以对柱状图显示能够进行自定义设置，当柱状较多时煤矿灾害预警监控平台将自动分屏轮询展示。

（10）警示报警功能

警示报警功能的报警信息采用声光报警的方式，工作人员先对报警信息进行系统的初步排查，将较小的故障进行解决备案，将较大事故按照各矿防冲要求进行逐级上报。煤矿灾害预警监控平台中设计有闭环管理的程序，方便对预警信息反馈进行查询，便于管理。

（11）工作面自动填图功能

工作人员输入采掘工作面进尺施工坐标后，煤矿灾害预警监控平台可实现在三维矿图中自动填图、工作面监控的自动布局，帮助用户从时空角度更好地掌控各采区实时推进信息，为不同地质、开采技术条件下对矿压危险性的实时评估提供可靠的基础数据。

煤矿灾害预警监控平台可对二维或三维矿压监测设备、监测数据进行三维集中展示，目前已经接入微震监测、应力监测及工作面液压支架监测系统，该平台可覆盖矿井所有矿压监测数据，实现矿压数据“一张图”综合智能分析管理。

煤矿灾害预警监控平台开发了权重可调整的预警算法，针对不同监测区域矿压影响因素及显现特征的差异，进行针对性论证调参，并完善“以计算机智能预警为主、人工预警为辅”的预警处理机制，可实现同维度多参量数据综合分析及实时预警，全面提升多参量实时监测预警水平。

未来在煤矿灾害预警监控平台内将继续接入地音监测、PASAT-M便携式微震探测、水文监测、地表沉降监测等系统，可进一步完善矿井多参量监测水平，更好地实现矿压危险性精准预报，指导现场提前开展针对性工作，确保矿井的安全生产。

目前，煤矿灾害预警监控平台已实现对国能神东煤炭集团有限责任公司与鄂尔多斯市能源局平台数据的同步接收功能，为数据共享与联动分析奠定了基础，同时也为上级部门实时监督提供了便利。

煤矿灾害预警监控平台实现了对煤矿生产过程的实时监控（图6），及时准确发现并对各种潜在的灾害风险进行预警，保障了煤矿工人的生命安全。

图6 煤矿灾害预警监控平台应用现场

具体应用成效如下：

（1）实现了数据多参量综合分析。煤矿灾害预警监控平台解决了以往矿井监测系统多、监测参量单一且独立、各系统监控主机分散、监测结果难以进行有效的联合分析的缺点，实现了同维度多参量数据综合分析及实时预警。

（2）减少了人工处理数据的误差，提高了矿井监测数据的准确性。以往矿井使用的各参量监测数据大多为人工定时分析，受人干预程度较高，且监测数据实时共享性及联合分析的时效性较低。煤矿灾害预警监控平台可按照预先设定指标进行智能分析和实时监测，数据实时上传且直接显示在平台上，可随时调取数据，降低了人工处理数据的劳动强度。该平台应用前，矿压管理办公室技术人员24h值班处理数据；该平台应用后，数据自动处理，减少工作人员4人，全年可节省200万元的人工费用。

（3）实现了矿压灾害的精准超前预警，保证矿井安全生产。煤矿灾害预警监控平台应用前，煤层应力监测系统采用划定临界预警应力值的简单方法进行实时预警，忽略了应力的增幅、增速等有效指标；微震系统可以确定发生震动的位置和能量大小，但未和预警挂钩。该平台应用后，通过对矿压灾害进行精准预测，且在超过预警指标后实时预警，保障了卸压治理工程的精准实施，全年可节省1000万元因单系统预警不精准而开展的无效卸压治理工程费用。

煤矿灾害预警监控平台是在广泛分析的基础上开发的综合监测预警平台，通过对多参量监测数据实时集成、综合展示、综合预警，实现了历史数据查询、综合监测报表等功能，解决了布尔台矿井已装配各监测系统相对独立、数据集成分析效率低的问题，提高了布尔台煤矿矿压灾害综合监测预警水平。

布尔台煤矿灾害综合预警监控平台的建设与应用入选了国家能源局发布的《全国煤矿智能化建设典型案例汇编（2023年）》。随着智能矿山的建设与发展，煤矿灾害智能监测、智能识别、智能预警是煤矿安全生产的必由之路。煤矿灾害预警监控平台需在数据深度挖掘、有效整合、精准分析与预警方面充分发挥AI“智慧大脑”的作用，在煤矿减人提效、精准预警、靶向治理、安全生产等方面发挥更大价值。