孙继平团队提出多信息融合的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法- 工业快报

孙继平团队提出多信息融合的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法

产业资讯 / 来源：工业快报 / 作者：工业快报 / 发布时间：2022-01-18

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　　当前冲击地压和煤与瓦斯突出研究主要集中在致灾机理、预报预警和灾害防治方面，感知报警研究较少，且感知报警主要靠人工完成，存在灾害发现不及时、灾情上报时间长、灾后响应速度慢等问题。

　　近日，中国矿业大学（北京）孙继平教授团队提出了基于温度、速度及多信息融合的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警及灾源判定方法，可进一步提高冲击地压和煤与瓦斯突出报警准确率。相关研究成果以《煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法研究》（点击阅读原文）为题于1月17日在《工矿自动化》进行了网络首发。

　　地下煤和岩石（以下简称煤岩）温度随深度变化而变化。掘进和回采形成的暴露煤岩温度随暴露时间增加，逐渐接近于环境温度。未暴露的煤岩温度一般高于煤矿井下环境温度和已暴露的煤岩温度。

　　通过上述分析，研究提出了基于温度的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。使用红外热像仪等监测物体温度，使用甲烷传感器监测环境甲烷浓度；当物体温度高于煤矿井下环境温度和已暴露的煤岩温度，并且高于环境温度和已暴露的煤岩温度的物体数量较多、体积和面积较大，则判定发生冲击地压、煤与瓦斯突出、矿井火灾或瓦斯和煤尘爆炸事故；进一步判别高温物体温度，若大于设定的阈值A（A≥150 ℃），则判定发生矿井火灾或瓦斯和煤尘爆炸事故，反之，则判定发生冲击地压或煤与瓦斯突出事故；进一步分析甲烷浓度变化，若甲烷浓度迅速升高，则判定发生煤与瓦斯突出事故，反之，则判定发生冲击地压事故。

　　冲击地压和煤与瓦斯突出会导致大量煤岩突然破坏并抛向巷道空间，造成大量煤岩短时间移动速度异常增加。在正常情况下，煤矿井下作业人员和设备移动速度不大于11.11 m/s，远小于冲击地压和煤与瓦斯突出发生时煤岩的喷出速度。　　

　　通过上述分析，研究提出了基于速度的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。使用激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、双目视觉摄像机等监测物体移动速度，使用甲烷传感器监测环境甲烷浓度；当物体移动速度不小于设定阈值B（B＞11.11 m/s，考虑超速10%和测量误差，可取B=13 m/s）时，则判定发生冲击地压、煤与瓦斯突出或瓦斯和煤尘爆炸事故；进一步判别速度异常物体的数量、体积和面积，若速度异常物体的数量较少、体积和面积较小，则判定发生瓦斯和煤尘爆炸事故，若速度异常物体的数量较多、体积和面积较大，则判定发生冲击地压或煤与瓦斯突出事故；进一步分析甲烷浓度变化，若甲烷浓度迅速升高，则判定发生煤与瓦斯突出事故，反之，则判定发生冲击地压事故。

　　为进一步提高冲击地压和煤与瓦斯突出报警准确率，根据煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出特征，研究人员提出了多信息融合的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警及灾源判定方法：监测并融合温度、速度、加速度、掩埋深度、声音、气压、风速、风向、粉尘、甲烷浓度、设备状态、微震、地音、应力、红外辐射、电磁辐射、图像等多种信息，感知冲击地压和煤与瓦斯突出；通过不同位置参数变化的幅度、先后时序关系及传感器损坏情况，判定灾源。

　　这项研究得到了国家重点研发计划的资金支持。

引用格式：孙继平,程继杰.煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法研究[J/OL].工矿自动化:1-7[2022-01-18].DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.17881.