一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统和方法，包括1)对具有冲击地压威胁的某矿井，收集该矿井的静态信息形成静态数据库；2)采用井下监测系统对该矿井进行动态监测并采集动态信息，形成动态数据库；3)大数据分析平台根据上述动态信息和静态信息进行冲击风险评估，并将冲击风险评估结果传送至工作面开采响应控制系统；4)工作面开采响应控制系统根据冲击风险评估结果按预设调控策略自动调控开采设备群，通过调控开采设备群控制工作面开采速度。本发明专利技术对于深部冲击地压煤层安全、高效、合理开发具有重要意义，可以广泛应用于矿山安全高效开采技术领域。应用于矿山安全高效开采技术领域。应用于矿山安全高效开采技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统和方法


[0001]本专利技术涉及矿山安全高效开采
，特别涉及一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统和方法。

技术介绍

[0002]煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，代表着煤炭先进生产力的发展方向，也是冲击地压矿井实现“减人、防灾、提效”发展目标的必由之路。对于目前规划建设智能化开采的冲击地压矿井而言，防冲与智能开采均存在着一些尚待解决的技术短板，制约了智能开采技术的发展，主要表现为：在冲击地压防治过程中，若在开采过程中监测到冲击危险时，仍须坚持“先解危后开采”的原则，并且严格按照“监测预警
→
卸压解危
→
效果检验
→
再治理”的基本程序开展防冲工作。由此必然导致：
①
在冲击地压卸压解危时，采掘工作面需要封闭管理，严重影响其他作业工序的正常开展；
②
监测预警、卸压解危与效果检验环节相互分离，造成监而不控、控而不馈的局面，无法实现对冲击地压的提前防控；
③
在防冲各环节均需投入大量人员参与，不仅治灾救灾效率低下，而且将井下作业人员暴露在冲击危险之中，对人员自身的安全造成了巨大威胁。
[0003]另外，目前的综采设备群的智能化仅能满足对设备自身工况的智能感知，缺乏对开采环境，尤其是对冲击地压灾害信息的智能感知，无法在面临冲击危险时实现智能化开采系统与装备的自主适应和调整，造成智能化开采技术无法在冲击地压矿井投入使用。
[0004]因此，探索行之有效的冲击地压矿井智能防冲开采技术已然成为当前阶段需要亟待解决的科学难题，将为矿井减冲、少冲、无冲提供技术路径。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统和方法，通过将冲击地压信息采集、风险感知、智能开采相结合，使工作面开采速度与冲击风险匹配，避免由于开采速度不合理造成的严重冲击地压事故，实现无人干预的自决策、自控制、自优化的智能防冲控采新模式。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面，是提供一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统，包括：静态数据采集系统、动态数据采集系统、大数据分析平台以及工作面开采响应控制系统；所述静态数据采集系统用于采集冲击地压矿井的静态信息，并建立静态数据库；所述动态数据采集系统用于采集冲击地压矿井的动态信息，并建立动态数据库；所述大数据分析平台用于根据冲击地压矿井的静态信息和动态信息进行冲击风险评估，并将冲击风险评估结果传送至工作面开采响应控制系统；所述工作面开采响应控制系统用于根据接收到的冲击风险评估结果以及预设调控策略对开采设备群进行自动调控。
[0008]进一步，所述静态数据采集系统包括静态数据库建立单元和预控对策库建立单元；所述静态数据库建立单元用于基于采集的矿井静态信息建立静态数据库；所述预控对
策库建立单元用于对所述工作面开采响应控制系统发送的冲击风险评估结果以及相应的自动调控信息进行记录，并发送到所述大数据分析平台用于冲击风险评估模型的优化和更新。
[0009]进一步，所述动态数据采集系统包括井下监测系统群和冲击风险动态评估模块；所述井下监测系统群用于对冲击地压矿井的冲击地压前兆信息、设备工况信息、环境状态信息和人员定位信息进行实时监测；所述冲击风险动态评估模块用于以预设预警准则和预先建立的预警模型为基础对井下监测系统群的监测信息进行预警，得到冲击风险动态评估结果。
[0010]进一步，所述井下监测系统群包括微震系统、地音系统、应力系统、电磁辐射系统、矿压监测系统、人员定位系统、温度及瓦斯监测系统、电液控制系统，分别用于对微震、地音、煤体应力、电磁辐射、岩层移动、人员定位、温度、瓦斯浓度及设备工况信息进行监测。
[0011]本专利技术的第二个方面，是提供一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控方法，其包括以下步骤：1)对具有冲击地压威胁的某矿井，收集该矿井的静态信息形成静态数据库；2)采用井下监测系统对该矿井进行动态监测并采集动态信息，形成动态数据库；3)大数据分析平台根据上述动态信息和静态信息进行冲击风险评估，并将冲击风险评估结果传送至工作面开采响应控制系统；4)工作面开采响应控制系统根据冲击风险评估结果按预设调控策略自动调控开采设备群，通过调控开采设备群控制工作面开采速度。
[0012]进一步，所述步骤1)中，矿井的静态信息包括矿井地质信息、开采信息、管理信息以及历史冲击地压事故信息。
[0013]进一步，所述步骤2)中，矿井的动态信息包含冲击地压前兆监测信息、设备工况信息、环境状态信息和人员定位信息；所述冲击地压前兆信息包含微震、地音、煤体应力、电磁辐射、岩层移动信息；所述设备工况信息包含支架初撑力、循环末阻力、活柱下缩量、安全阀开启率、采煤机运行速度、刮板机运行速度、采煤机割煤高度信息；所述环境状态信息包含工作面片帮冒顶、巷道变形量及范围、巷道安全行人空间、风压及瓦斯浓度信息。
[0014]进一步，所述步骤3)中，大数据分析平台根据上述动态信息和静态信息评估冲击风险级别时，包括以下步骤：
[0015]3.1)根据冲击地压矿井的静态信息进行冲击风险静态评估，并将静态评估风险等级划分为无、弱、中、强四个等级；
[0016]3.2)根据冲击地压矿井的动态信息进行冲击风险动态评估，并将动态评估风险等级划分为无、弱、中、强四个等级；
[0017]3.3)将静态评估风险等级和动态评估风险等级相结合，得到冲击风险等级评估结果。
[0018]进一步，所述步骤3.3)中，将静态评估风险等级和动态评估风险等级相结合，得到冲击风险等级评估结果的方法为：
[0019]当静态评估风险等级为“无”时：若动态评估风险等级为“无”和“弱”，则冲击风险等级评估结果为“低压风险”；若动态评估风险等级为“中”和“强”，则冲击风险等级评估结果为“中压风险”；
[0020]当静态评估风险等级为“弱”时：若动态评估风险等级为“无”，则冲击风险等级评估结果为“低压风险”；若动态评估风险等级为“弱”和“中”，则冲击风险等级评估结果为“低
压风险”；若动态评估风险等级为“强”，则冲击风险等级评估结果为“中压风险”；
[0021]当静态评估风险等级为“中”时：若动态评估风险等级为“无”，则冲击风险等级评估结果为“低压风险”；若动态评估风险等级为“弱”，则冲击风险等级评估结果为“低压风险”；若动态评估风险等级为“中”，则冲击风险等级评估结果为“中压风险”；若动态评估风险等级为“强”，则冲击风险等级评估结果为“高压风险”；
[0022]当静态评估风险等级为“强”时：若动态评估风险等级为“无”，则冲击风险等级评估结果为“低压风险”；若动态评估风险等级为“弱”和“中”，则冲击风险等级评估结果为“中压风险”；若动态评估风险等级为“强”，则冲击风险等级评估结果为“高压风险”。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统，其特征在于，包括：静态数据采集系统、动态数据采集系统、大数据分析平台以及工作面开采响应控制系统；所述静态数据采集系统用于采集冲击地压矿井的静态信息，并建立静态数据库；所述动态数据采集系统用于采集冲击地压矿井的动态信息，并建立动态数据库；所述大数据分析平台用于根据冲击地压矿井的静态信息和动态信息进行冲击风险评估，并将冲击风险评估结果传送至工作面开采响应控制系统；所述工作面开采响应控制系统用于根据接收到的冲击风险评估结果以及预设调控策略对开采设备群进行自动调控。2.如权利要求1所述的一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统，其特征在于，所述静态数据采集系统包括静态数据库建立单元和预控对策库建立单元；所述静态数据库建立单元用于基于采集的矿井静态信息建立静态数据库；所述预控对策库建立单元用于对所述工作面开采响应控制系统发送的冲击风险评估结果以及相应的自动调控信息进行记录，并发送到所述大数据分析平台用于冲击风险评估模型的优化和更新。3.如权利要求1所述的一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统，其特征在于，所述动态数据采集系统包括井下监测系统群和冲击风险动态评估模块；所述井下监测系统群用于对冲击地压矿井的冲击地压前兆信息、设备工况信息、环境状态信息和人员定位信息进行实时监测；所述冲击风险动态评估模块用于以预设预警准则和预先建立的预警模型为基础对井下监测系统群的监测信息进行预警，得到冲击风险动态评估结果。4.如权利要求3所述的一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控系统，其特征在于，所述井下监测系统群包括微震系统、地音系统、应力系统、电磁辐射系统、矿压监测系统、人员定位系统、温度及瓦斯监测系统、电液控制系统，分别用于对微震、地音、煤体应力、电磁辐射、岩层移动、人员定位、温度、瓦斯浓度及设备工况信息进行监测。5.一种采用如权利要求1～4任一项所述系统的冲击地压矿井工作面开采速度动态调控方法，其特征在于包括以下步骤：1)对具有冲击地压威胁的某矿井，收集该矿井的静态信息形成静态数据库；2)采用井下监测系统对该矿井进行动态监测并采集动态信息，形成动态数据库；3)大数据分析平台根据上述动态信息和静态信息进行冲击风险评估，并将冲击风险评估结果传送至工作面开采响应控制系统；4)工作面开采响应控制系统根据冲击风险评估结果按预设调控策略自动调控开采设备群，通过调控开采设备群控制工作面开采速度。6.如权利要求5所述的一种冲击地压矿井工作面开采速度动态调控方法，其特征在于：所述步骤1)中，矿井的静态信息包括矿井地质信息、开采信息、管理信息以及历史冲击...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏永学，祁和刚，徐刚，陆闯，张晨阳，
申请(专利权)人：中煤科工开采研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：