毛振西，毛小鸥，段展青

(1.山西省煤炭职工培训中心，太原 030012；2.山西省煤炭资源地质局，太原 030012；3.山西煤矿安全监察局，太原 030001)

煤矿安全监测监控系统与矿井透水事故早期预警

毛振西1，毛小鸥2，段展青3

(1.山西省煤炭职工培训中心，太原 030012；2.山西省煤炭资源地质局，太原 030012；3.山西煤矿安全监察局，太原 030001)

根据煤矿透水事故发生前后煤矿安全监控系统数据变化，位于透水点及外围的传感器会出现数据变化，而受灾区的传感器在被水淹没后会停止正常的数据传送，故整个监控系统各工作传感器的数据变化过程可作为煤矿透水事故早期预警的重要标志，可作为煤矿透水事故发生后抢险救援人员分析推演灾变发生过程、影响范围等的重要参照。

煤矿安全监测监控系统；矿井事故；早期预警

一般认为，作业地点出现挂红、挂汗、水叫、空气变冷、雾气、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起、水色发混有臭味等现象应视作透水征兆，实际上在煤矿发生透水事故时，许多征兆的表现并不是很明显，加之正常生产过程中也会经常出现类似的情况，因此导致很多情况下透水征兆被现场作业人员忽视或误判，分析透水事故内在的一些因素，以及这些因素外在的变化表现过程，并通过客观数据加以反映，以此作为矿井透水事故发生的早期预警标志是我们应该引起关注的一个研究方向[1-3]。在目前的情况下，煤矿安全监控系统就是现实的装备，通过监测分析监控系统各监测点数据变化以及变化过程特征等，对数据变化进行分析并和正常生产期间进行比对，预警早期矿井灾害。

1 过程分析

某煤矿回采工作面发生透水事故，事故发生时工作面进行正常的生产和维护，该工作面日常瓦斯变动基本在0.1%～0.2%之间，波动幅度一般也在上下0.2%范围，但是从事故发生的前12小时开始，瓦斯浓度开始围绕0.3%波动，波动幅度约0.2%；在工作面见水前2 h出现瓦斯浓度持续上升至0.5%，在工作面见水前约0.5 h瓦斯出现剧烈波动，之后工作面开始进水。由于工作面不能排出这次透水，在人员撤出后工作面淹没。事后对这次透水事故调查分析：该事故是由位于工作面后方采空区内的一个陷落柱沟通上部采空区积水所致。在工作面掘进期间该陷落柱已经揭露，但是未见陷落柱破碎导水现象出现。随着回采后顶板全部垮落，位于应力变化范围内的陷落柱逐渐产生变化并最终形成导水通道。陷落柱由于周边岩层采动后应力变化形成导水通道的过程不是瞬间的过程，首先是在应力变化的作用下，陷落柱柱体充填物之间胶结程度降低、压紧程度遭到破坏进而形成早期裂隙，随着早期裂隙的形成并在水的参与(物理、化学、水压等因素)作用下，裂缝逐渐扩大并导致陷落柱柱体充填物产生移动。陷落柱充填物的移动总的来说应该是逐渐发展并最终形成导水通道的过程，这一点也符合多数情况下构造导水常常呈滞后现象这一特点。伴随陷落柱向导水通道方向的变动演化，充填物由松动到移动直至全面溃出，在水流、溃出岩块的带动和冲击影响下，受影响区域内的气体成分、浓度、压力、环境温度、矿山压力等环境因素也会产生变化，这些变化被不同程度地传导到工作面作业空间附近，而在一些工作地点环境参数经监控系统客观采集后，若矿井地面监控系统控制人员能及时地发现，并结合工作面周边地质条件、水文地质条件、采动影响状况进行综合分析(见图1煤矿回采工作面上隅角CH4传感器数据变化时间分布曲线图)从而提出工作面早期灾害预警是可能的。

2 煤矿安全监控系统应用

通过上述透水事故监控系统数据变化以及其它透水事故矿井相关资料分析，煤矿安全监控系统可以用于以下情况。

1)煤矿安全监控系统可以用于矿井透水事故早期预警，通过对煤矿安全监控系统数据实时观察，对比各类监控数据变动状况，结合异常点周边水文地质条件、采掘状况等影响因素分析数据变化原因，分析影响来源和来向，及时提出水灾早期预警并撤出工作面作业人员，但需要注意的是，由于透水水源和通道的不同，并非所有矿井透水事故发生前一定会发生类似的变化。

图1 某矿回采工作面上隅角CH4传感数据变化时间分布曲线Fig.1 CH4 time distribution curve in the day before water accident

2)煤矿发生透水事故后，抢险救援人员可以根据监控系统早期数据异常发生的地点及数据变化过程确定事故发生位置；随着透水后水淹范围的扩大，位于透水点外围的传感器也会依次出现数据变化，受灾区的传感器在被水淹没后会停止正常的数据传送。整个监控系统各工作传感器的数据对于抢险救援人员和事故调查人员分析推演灾变发生过程、影响范围以及分析早期透水强度等都有参照意义。

3)煤矿井下发生事故后，随着灾变范围的扩大，正常的井下环境必然会发生变化，这些变化也会随风流、水流等运动介质逐渐传输到事故源的外围，并被监控系统采集，因此，煤矿安全监控系统数据不但可用于矿井水害事故的分析，还可用于煤矿其它事故的分析。

3 结束语

煤矿企业应当注重煤矿安全监测监控系统在日常煤矿安全管理中的作用。据调查，绝大多数煤矿仅是把煤矿安全监测系统当做安全报警使用，未对其在煤矿事故发生前后所反应的数据波动情况重视，尤其是对还未达到报警值的数据波动情况给予关注，这样的变动是无法被井下作业人员感知的，为此，煤矿应在以下几个方面加强工作：

1)煤矿安全监测监控系统传输到调度中心实行大屏幕管理，监测日常生产中各类数据的波动并和正常工作时间的基础数据进行比对分析，这项工作应由有丰富井下工作经验的技术人员进行。

2)建立各重要工作地点的广播呼叫系统，地面分析人员一旦发现危险情况，及时通过广播系统要求停止作业或者撤离作业地点。

3)根据煤矿生产中可能出现的灾害类型进行分析，对井下监控系统传感器配置点、传感器配置类型进行相应的调整，以便能在井下工作地点及关键路线上及时采集关键数据。

[1] 孙继平.煤矿安全监控技术与系统[J].煤炭科学技术,2010(10):1-3,88.

SUN Jiping.Mine Safety Monitoring and Control Technology and System[J].Coal Science and Technology,2010(10):1-3,88.

[2] 毛德兵,尹希文,张会军.我国煤矿顶板灾害防治与监测监控技术[J].煤炭科学技术,2013(9):105-108,121.

MAO Debing，YIN Xiwen，ZHANG Huijun. Technology of Prevention Roof Disasters and Monitoring and Controlling in China Coal Mines[J].Coal Science and Technology,2013(9):105-108,121.

[3] 孙继平.煤矿信息化与智能化要求与关键技术[J].煤炭科学技术,2014(9):22-25,71.

SUN Jiping.Requirement and Key Technology on Mine Informationalization and Intelligent Technology[J].Coal Science and Technology,2014(9):22-25,71.

(编辑：樊 敏 )

SafetyMonitoringandControlSystemandEarlyWarningofWaterAccidentinCoalMine

MAOZhenxi1,MAOXiao’ou2,DUANZhanqing3

(1.ShanxiCoalStaffTrainingCenter,Taiyuan030012,China;2.ShanxiCoalGeologicalBureau,Taiyuan030012,China;3.ShanxiAdministrationofCoalMineSafety,Taiyuan030001,China)

Data of Coal Mine Safety Monitoring and Control System are different before and after water accidents in mines. Data from the sensors of a water accident and its peripheral area change and the sensors will stop the normal data transmission after the flood in the accident area, therefore the data variation could be taken as important signals of early warning for the flooding in mines. It could also be taken as important references for rescue staff to analyze the occurrence process of accidents and their influential range.

safety monitoring and control system in coal mine; mine accident; early warning

TD76

A

1672-5050(2017)01-0048-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.02.015

2016-06-19

毛振西(1964-)，男，内蒙古赤峰人， 大学本科，高级工程师，从事煤矿防治水技术培训及矿井水害事故调查等工作。