《煤田地质与勘探》“预防为先，科技赋能：地质灾害监测预警”专题

首页 > 专题

《煤田地质与勘探》“预防为先，科技赋能：地质灾害监测预警”专题

来源：煤田地质与勘探

安全生产，责任如山。安全生产月，特别推出“预防为先，科技赋能：地质灾害监测预警”专题，分享最新研究成果，诚邀大家共同参与讨论，为矿山安全生产贡献智慧与力量，共筑安全防线，提升安全生产保障能力。

行业视野: 安全
类别; 75个
关键词; 74位
专家; 14篇
论文; 3097IP
点击量; 1176次
下载量

煤矿井下钻孔内瓦斯浓度监测传感器研制

作者(Author)：丛琳

摘要：当前，煤矿井下钻孔作业时，瓦斯监测系统只能反映钻孔孔口处瓦斯抽采量，无法获得钻孔内某个区段的瓦斯抽采效果, 随着煤矿井下瓦斯抽采钻孔孔深增加，沿钻孔长度方向瓦斯抽采效果出现明显分区，不同孔深处有效抽采半径出现较大差异，导致煤矿井下瓦斯抽采钻孔布置难度较大，不确定性增加。针对此问题，设计一种煤矿井下钻孔内瓦斯浓度监测传感器，该传感器基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS) 原理，可实现钻孔内多点同时在线监测，保证了孔内无源，实现了本质安全。首先，分析TDLAS 瓦斯测量基本原理，从气体分子吸收光谱原理出发，介绍了激光光源的选择，并根据比尔−朗伯定律推算瓦斯气体浓度解算公式。然后，在此基础上进行瓦斯浓度监测传感器设计，包括光程设计、结构设计、保护工艺设计和孔中操作流程4 方面。最后，从性能和可靠性2 方面出发，进行相对误差测试、稳定性测试、响应时间测试、与非色散红外传感器性能对比和防水防尘测试。设计的瓦斯浓度监测传感器直径40 mm，长度80 mm，传感器本质安全，结构上能够很好地适用于煤矿井下钻孔内应用。性能测试中，传感器全量程最大相对误差2.8%，小于孔内瓦斯浓度±6% 的监测标准；稳定性测试中，传感器数据的波动范围在0.015%，稳定性为0.28%，满足稳定性小于1% 的要求；传感器的响应时间约为8 s，满足响应时间小于10 s 的要求；与非色散红外传感器对比测试中，设计的TDLAS 瓦斯浓度监测传感器的相对误差和响应时间都明显优于非色散红外传感器。可靠性测试中，传感器长时间处于高湿度环境中，其测量精度并未受到影响，保护工艺可有效防水。性能测试和可靠性测试结果表明，瓦斯浓度监测传感器能够很好地满足孔内瓦斯浓度监测需求，在煤矿井下孔中监测方面具有很好的应用前景。

免费下载

煤田地质与勘探

2022年第02期

379

169
多源数据挖掘下潘谢矿区深部灰岩水突水预警研究

作者(Author)：毕波, 陈永春, 谢毫, 安士凯, 徐燕飞

摘要：深层灰岩水在长时间水岩耦合作用下各含水层的水化学成分有所不同，但随着地壳运动、采动影响等因素导致不同含水层产生水力联系。重大的突水事故都是深层高压灰岩水以浅层灰岩水为通道突入矿井发生的。依据对淮南煤田潘谢矿区9 对矿井2015—2018 年182 个地面水文观测孔的水位数据及潘二矿突水后各水文观测孔水位变化的时空规律，得出水文观测孔的水位变化数据比水位高程数据更灵敏，潘谢矿区深层灰岩水由下向上对浅层灰岩水进行补给，通过聚类分析算法识别出矿井与深层灰岩水存在补给关系的浅层灰岩含水层区域；另一方面基于改进的随机森林算法对收集的7 000 多条矿井水质化验资料进行分析，基于错分数据识别出与深层灰岩水水力联系紧密的各矿含水层信息。综合分析水位变化数据聚类分析结果，得出各矿井的突水风险区域。基于含水层分类显著因子、水化学空间分布特征，结合温度、流量、水位、水质等参数的高精度传感器，构建快速准确突水预警系统，对矿井出水点进行智能监测，为实施防治水措施提供快速、可靠的依据，可以极大地避免矿井发生突水事故和减少突水事故产生的损失。

免费下载

煤田地质与勘探

2022年第02期

336

85
煤矿用自动化钻机远程监测系统研制

作者(Author)：王天龙, 马斌, 董洪波

摘要：根据国家能源装备制造、煤矿机器人和煤矿智能化发展等政策要求，结合煤炭设备少人化、智能化发展趋势，针对现有煤矿井下钻机参数显示不全、缺乏有效监测、维修不便等问题，为实现自动化钻机地面远程监测，利用传感测量、软件开发、虚拟现实、网络通讯、视频监测等技术研制了一种煤矿用自动化钻机远程监测系统。该远程监测系统包括了钻机主体、机载设备、网络通讯部分和远程监测服务器。钻机主体为ZDY4500LFK 型煤矿用钻机；机载设备包括了控制器和传感器组，用于实现钻机参数采集；网络通讯部分包括了交换机、网关等，实现井下和地面的通讯；远程监测服务器实现钻机参数和工况的监测。该系统研制后在鄂尔多斯华兴能源有限责任公司唐家会煤矿进行了现场试验，结果显示，该系统数据传输准确，可实现自动化钻机的地面监测功能，为煤矿钻机的少人化、智能化提供了保障。

免费下载

煤田地质与勘探

2022年第01期

202

156
矿井电阻率法监测系统在采煤工作面水害防治中的应用

作者(Author)：鲁晶津, 王冰纯, 李德山, 段建华

摘要：煤矿智能化、无人化开采迫切需要水害隐患地质透明化为其保驾护航。矿井电阻率法监测系统针对工作面回采过程中的水害问题，采用伪随机信号发射和全波形数据采集提高设备的抗干扰能力，采用电极接地条件一致性校正和监测数据归一化处理等手段压制假异常，采用时移电阻率成像实现水害隐患电阻率异常响应的识别和提取，通过监测工作面回采过程中顶、底板电阻率变化对水害风险进行判识，实现采动工作面水害隐患的地质透明化。结合矿井电阻率法监测系统近年来的井下现场试验，分别介绍其在顶、底板水害监测中的应用案例。井下试验结果显示，电阻率法监测可以有效捕捉顶、底板出水过程的前兆信息。但在实际应用中，矿井电阻率法监测系统依旧面临着强电磁干扰以及采空区监测线缆难以保护等问题，并且采掘扰动对煤岩电阻率的影响机理研究不足，导致对电阻率异常进行分析解释时存在较大争议，还需要进一步开展相关研究工作。

免费下载

煤田地质与勘探

2022年第01期

330

169
矿井水情监测与水害风险预警平台设计与实现

作者(Author)：连会青, 徐斌, 田振焘, 刘德民, 杨艺, 潘光义, 王瑞

摘要：任何矿井水害事故均会显现不同的预兆，为夯实水害智能预警基础，明晰了感知、辨识、评估、预测及相互逻辑关系的系统建设内涵，针对不同水害类型，根据其突水机理不同，设计三大类多模式水害典型场景，建立相应突水判据，提出了确定性理论精确预测与包括大数据及深度学习在内的非确定性趋势推测两类预测方法，为智能预警系统的预测预报、预警准则及阈值设置奠定理论基础。以陕西省彬长矿区亭南矿为例，建立了动态信息、静态信息及关联信息的指标体系，将地面水文动态监测单元、井下水情环境监测单元以及采掘工作面采动动态监测单元集成，构建原位采集和突水要素预兆感知系统，实施基于关键层电性参数动态监测、关键部位单点或多点多参数监测联合布置的突水前兆信息精准获取方案，采用确定性模拟模型和非确定性智能模型，实现水害预测预警功能，基于多源数据融合和空间联动分析技术，预警系统实现了井上下全空间水害风险预警“一张图”的可视化展示。实践表明，监测预警平台理论基础扎实，预测预警效果显著。

免费下载

煤田地质与勘探

2021年第01期

665

352
无人机在矿区表土特征及地质灾害监测中的应用

作者(Author)：龙林丽, 刘英, 张旭阳, 苏永东, 陈孝杨

摘要：随着无人机的出现和发展，各种传感器的小型化和智能化程度不断提高，装载传感器的无人机成为获得空间数据的高效工具。因其成本低、重访周期短、快速高效、质轻灵活、操作简便、影像获取时空精度高等特点，广泛应用于矿区土地损伤监测。以“无人机(UAV)、反演(Inversion)、土壤监测(Soil Monitoring)、地表塌陷(Surface Collapse)、地裂缝(Ground Fissure)”为关键词，通过总结Web of Science、知网、谷歌学术等检索系统中2010年1月—2021年5月发表的学术论文，对比分析无人机监测技术与其他监测技术的差别，综述无人机监测矿区重金属、土壤含水率、含盐量、地表塌陷、地裂缝及边坡稳定性的一般流程及数据处理方法，并概述无人机在矿区表土特征及地质灾害监测中的应用前景，认为未来可通过集成野外时序跟踪调查、高精度土壤质量监测技术、高空间分辨率无人机监测技术、数字模拟手段和典型工作面的试验监测与分析，研究工作面自开切眼至停采线动态推进中地质灾害与土壤质量演化耦合关系，构建采煤沉陷区土壤质量演化预测理论体系和时序演变模型。从而进一步探讨矿区土壤质量与地质灾害之间的关系，提出减缓、控制及提升矿区土壤质量的措施，为我国煤炭生产基地煤炭资源开采与生态环境的协调可持续发展提供技术支撑。

免费下载

煤田地质与勘探

2021年第06期

434

136