三級(jí)地質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)保障礦井精準(zhǔn)安全高效開(kāi)采的應(yīng)用

劉 威

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦，山西 古交 030206）

近年來(lái)隨著礦井開(kāi)采逐漸向深部的延伸，煤層賦存條件從相對(duì)簡(jiǎn)單趨向于復(fù)雜，礦井各種地質(zhì)問(wèn)題逐年增多，普遍存在的斷層和陷落柱等構(gòu)造有增多之勢(shì)，更甚是構(gòu)造涌（突）水時(shí)刻有潛在的威脅。精準(zhǔn)的地質(zhì)資料是礦井安全和高效生產(chǎn)最根本的保障條件。隨著物探、鉆探技術(shù)裝備與綜合探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，獲得了大量的各類地質(zhì)信息資料，但地質(zhì)精細(xì)化研究相對(duì)欠缺，評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法體系也未系統(tǒng)構(gòu)建，因此無(wú)法有效預(yù)測(cè)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，難以適應(yīng)煤炭精準(zhǔn)開(kāi)采的技術(shù)需求。如何充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”形成多位多參數(shù)的地測(cè)信息體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化和智能化的礦井地質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)地質(zhì)條件量化可測(cè)性[2]，為礦井安全生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)保障，成為了一個(gè)新的研究課題。

1 研究背景

屯蘭礦位于西山煤田古交礦區(qū)西部，地質(zhì)類型極復(fù)雜，是煤與瓦斯突出礦井，誤揭煤層和構(gòu)造往往很容易發(fā)生煤與瓦斯突出事故。依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》和《礦井地質(zhì)工作規(guī)定》，逐步建立三級(jí)地質(zhì)保障體系（礦、科、（區(qū)）隊(duì)三級(jí)地質(zhì)工作責(zé)任）。一級(jí)保障—采掘區(qū)隊(duì)技術(shù)主管、技術(shù)隊(duì)長(zhǎng)、技術(shù)員要負(fù)責(zé)工作面地質(zhì)信息收集、反饋；二級(jí)保障—地測(cè)科技術(shù)主管、地質(zhì)技術(shù)人員負(fù)責(zé)匯總各工作面地質(zhì)資料，對(duì)影響采掘的地質(zhì)因素做出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)；三級(jí)保障—總工程師、地測(cè)副總負(fù)責(zé)重大地質(zhì)問(wèn)題處理。實(shí)際工作中隊(duì)組人員要對(duì)大量紙質(zhì)地質(zhì)信息卡進(jìn)行整理，導(dǎo)致提交時(shí)間滯后，出現(xiàn)填寫灰色不清、誤報(bào)、謊報(bào)等，無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確反映當(dāng)前工作面地質(zhì)信息，由此使地質(zhì)技術(shù)人員無(wú)法及時(shí)統(tǒng)計(jì)分析地質(zhì)信息，難以形成準(zhǔn)確度較高的地質(zhì)預(yù)測(cè)。

2 主要的研究?jī)?nèi)容

利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通訊等技術(shù)，對(duì)地質(zhì)信息資料的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)再現(xiàn)等以先進(jìn)的信息化技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化、流程化、規(guī)范化，增強(qiáng)礦井地質(zhì)條件的量化預(yù)測(cè)與綜合評(píng)價(jià)。

2.1 軟件的總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)服務(wù)器操作系統(tǒng)采用企業(yè)級(jí)Linux 操作系統(tǒng)CentOS，數(shù)據(jù)庫(kù)采用企業(yè)級(jí)MySQL，軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分服務(wù)器端和客戶端兩大部分，服務(wù)器端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、轉(zhuǎn)換、傳送、控制與管理，客戶端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、接收和再現(xiàn)。如表1、圖1所示。

表1 系統(tǒng)軟硬件部署表

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架

2.2 軟件涉及技術(shù)

采用SOA 設(shè)計(jì)理念和綠色設(shè)計(jì)方法，集數(shù)據(jù)、服務(wù)、流程和管理于一體，把握流行與前沿技術(shù)方向與物探技術(shù)相結(jié)合，提供一站式煤礦信息化解決方案。主要包括：融合異構(gòu)數(shù)據(jù)接口技術(shù)、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、J2EE 系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)異步傳輸技術(shù)、多主同步機(jī)制技術(shù)、單點(diǎn)登錄技術(shù)、并發(fā)機(jī)制處理技術(shù)等。由三類七大服務(wù)模塊組成，即數(shù)據(jù)整合服務(wù)、數(shù)據(jù)分析服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)、接入服務(wù)、通訊服務(wù)、安全服務(wù)及系統(tǒng)管理服務(wù)。

2.3 地質(zhì)保障管理預(yù)警系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)

2.3.1 隊(duì)組識(shí)別

山西焦煤屯蘭礦地質(zhì)保障管理預(yù)警平臺(tái)系統(tǒng)采用一個(gè)班組共享口令的方式，盡量減少填寫壓力，落實(shí)到具體的班組、責(zé)任人。班組填寫負(fù)責(zé)人首先點(diǎn)擊選擇相應(yīng)的隊(duì)組，并輸入口令進(jìn)行登入。該口令為班組內(nèi)共享使用，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并列出該隊(duì)組所有的負(fù)責(zé)人姓名，由施工人員進(jìn)行選擇。所有的隊(duì)組都可以由管理員修改定制，并將自動(dòng)生成/設(shè)置的口令發(fā)送到相關(guān)負(fù)責(zé)人的手機(jī)上。系統(tǒng)客戶端如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)客戶端

2.3.2 信息錄入

匯報(bào)人將根據(jù)選項(xiàng)選擇所施工的工作面、巷道名稱、班次、測(cè)點(diǎn)編號(hào)，結(jié)合本班實(shí)際情況選擇輸入點(diǎn)前距離、工作面及頂?shù)装鍘r性及厚度（右側(cè)自動(dòng)生成柱狀圖）、頂板錨桿及錨索施工情況 、超前探眼情況 、掌子面煤巖層、瓦斯、涌水有無(wú)變化，最后選擇匯報(bào)人，點(diǎn)擊提交即完成信息卡匯報(bào)工作。工作面信息卡如圖3 所示。

圖3 工作面信息卡

2.3.3 地質(zhì)人員登錄后臺(tái)管理界面

通過(guò)后臺(tái)管理可以查看地質(zhì)信息卡報(bào)送情況，對(duì)信息卡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)篩選，對(duì)告警信息進(jìn)行處理，對(duì)信息卡進(jìn)行匯總等工作。系統(tǒng)管理界面如圖4 所示。

圖4 系統(tǒng)管理界面

管理員登錄后首先可以看到信息卡報(bào)警界面，如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)報(bào)警界面

收到報(bào)警信息后地質(zhì)人員對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行分析判斷，或到井下現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看（對(duì)淋水進(jìn)行取樣化驗(yàn)，重新進(jìn)行超前探孔施工，分析見(jiàn)煤、見(jiàn)巖情況），查明原因排除隱患后，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行處理。

2.3.4 信息卡查詢

信息卡查詢可以按巷道名稱查詢，也可以按施工隊(duì)組查詢，還可以按照?qǐng)?bào)送日期等進(jìn)行篩選查詢。地質(zhì)人員通過(guò)信息卡查詢以及到現(xiàn)場(chǎng)收集掌握的資料，對(duì)各隊(duì)組報(bào)送的信息卡進(jìn)行查看、統(tǒng)計(jì)、篩選，對(duì)報(bào)送隊(duì)組進(jìn)行考核評(píng)比。在信息卡匯總界面里可以對(duì)各隊(duì)組匯報(bào)的地質(zhì)信息卡按日期、巷道名稱和測(cè)點(diǎn)編號(hào)進(jìn)行匯總，系統(tǒng)將自動(dòng)生成巷道剖面圖。生成巷道剖面圖如圖6 所示。

圖6 生成巷道剖面圖

3 結(jié)論

三級(jí)地質(zhì)保障管理預(yù)警系統(tǒng)解決了日常隊(duì)組匯報(bào)中的問(wèn)題，使相關(guān)人員能及時(shí)了解安全生產(chǎn)相關(guān)的地質(zhì)情況，提高運(yùn)行管理、預(yù)警分析和應(yīng)急水平，降低運(yùn)行管理成本，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為礦井實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、高產(chǎn)高效提供了可靠的地質(zhì)保障。