煤矿瓦斯灾害预警GIS系统的研究

本文首先分析了煤炭瓦斯灾害预警GIS系统实现中相关的WebGIS技术、开发工具以及数据库平台,其次研究了煤矿瓦斯灾害预警GIS系统的需求以及体系结构,并进一步探讨了煤矿瓦斯灾害预警GIS系统主要功能的实现。

瓦斯灾害预警模型的Eclat算法

为了有效挖掘历史监测数据中各监测指标之间的隐含关系,提高关联规则挖掘的效率,以井下瓦斯浓度、温度、风速等多个监测数据作为研究对象,提出一种基于Eclat算法的瓦斯灾害预警及数据分析模型,将检测到的瓦斯浓度、温度、风速等大量的数据样本以及每条记录的标签作为模型输入,通过提取频繁项集、剪枝、置信度计算等操作生成关联规则,利用某煤矿部分监测数据验证该方法。结果表明,Eclat瓦斯灾害预警算法运行效率较高,能够表征关联规则说明各指标与瓦斯浓度的影响关系。

基于采掘工作面瓦斯涌出特征的瓦斯灾害精准预警系统

乌东煤矿为近直立特厚煤层、分层放顶煤开采方式,工作面瓦斯涌出来源及特征较为复杂,当前采取的瓦斯防治措施虽有效降低了回采期间工作面瓦斯涌出异常风险,但其经济性、合理性、安全性无法统筹兼顾,在瓦斯灾害风险管控的时空衔接上缺乏瓦斯涌出异常预警机制及配套技术手段。为了填补乌东煤矿瓦斯灾害预警空白,基于对乌东煤矿井下工作面空气瓦斯来源、采掘工作面瓦斯涌出特征的分析,将综放工作面瓦斯浓度超阈值预警模块与掘进工作面瓦斯涌出特征预警模块相结合,构建了乌东煤矿采掘工作面瓦斯灾害精准预警模型。在此基础上,采用B/S架构开发模式,基于矿井工业环网设计开发了乌东煤矿瓦斯灾害精准预警系统,并在井下各主要工作面应用。考察结果表明,该系统运行稳定,预警准确率较高。

瓦斯灾害预警系统矿图编辑器框架设计

分析了煤矿瓦斯灾害预警系统体系结构对空间数据编辑的要求;对基于ArcGIS Engine的多版本空间数据编辑关键技术进行了研究;解决了编辑版本注册与注销问题和地图文档数据源和版本转换问题;在此基础上,结合国内大中型煤矿网络环境特点,提出并设计了基于消息总线技术的矿图编辑器框架,作为整个瓦斯灾害预警系统开发的基础,并在Microsoft C#4.0和ES-RI ArcGIS Engine平台上实现,应用于国内多对突出、高瓦斯煤矿。

分布式空间数据库同步技术在煤矿瓦斯灾害预警系统中的应用

对分布式关系与空间混合数据库特征进行了分析。使用基于惰性副本控制协议的关系数据同步技术和基于"双向同步复制"的SDE(Spatial Data Engine)空间数据库同步技术,设计实现了分布式关系与空间混合数据库同步组件。在此基础上,结合国内大中型煤矿网络特点,提出并设计了基于分布式数据库的煤矿瓦斯灾害预警软件体系结构,并在MicrosoftC#2.0和ESRI ArcEngine平台中实现。

区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集技术研究

以各级煤矿安全监管监察部门、矿业集团公司对辖区内所有煤矿瓦斯灾害风险宏观预警为出发点,指出区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据具有多源、异构、海量、多维等特征,数据采集存在信息不全面及模式单一、维度固化等问题;将区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据分为区域内矿井自然环境风险数据、区域内矿井生产系统风险数据、区域内矿井瓦斯防治风险数据、宏观安全环境风险数据4类;介绍了具有结构化特征的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据、具有半结构化特征的监管监察执法检查数据、具有非结构化特征的煤矿音视频监控数据的采集技术,重点研究了基于.NET Core跨平台Web API的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据采集技术,以及基于主题网络爬虫的宏观安全环境风险数据采集技术;设计了适用于互联网环境的区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集系统,现场试验表明,该系统能够全面、可靠、及时地采集区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据。

基于MC-AHP-FCE系统对瓦斯灾害的预警评估

为了提高瓦斯灾害危险预警评估系统的可靠性,减小结果的误差,提出利用蒙特卡罗法(MC)对传统的层次分析(AHP)进行优化。大量随机数模拟定权代替专家定权,避免了人为因素的干扰,再利用所得的各级间已知的且确定的权重进行综合定量评价,消除了传统模糊综合评价(FCE)的模糊性。应用该方法对山西伯方矿瓦斯灾害危险性进行评估,得出各区域的评估分值并划分其危险性等级,知该矿由东南向西北的危险性逐渐加重,对生产有指导意义。MC-AHP-FCE法较传统模糊综合评价,相关性更好,误差更小,更能反映实际煤矿瓦斯灾害危险性,同时也降低了成本,值得推广。