煤矿动力灾害本源预警方法关键技术与展望

卢新明^1,2，阚淑婷¹

1. 山东科技大学山东省智慧矿山信息技术重点实验室2. 山东蓝光软件有限公司山东省智慧矿山软件工程技术研究中心

摘 要：针对制约煤矿冲击地压、煤与瓦斯突出、突水透水等动力灾害超前准确预警的科学难题和关键技术,提出了煤矿动力灾害本源预警方法和信息系统实现技术。基本思想是,在精准地质建模和采掘空间实时动态更新的基础上,通过数学转化器把煤矿动力灾害发生机制和演化规律的宏观定性描述及其相关的概化模型转化为可以在线计算的数学力学表述模型。实现煤矿动力灾害精准预警的关键技术:（1）通过研发全局全息感知技术,优化部署和安装能够精准采集微震、绝对地应力、矿压、位移、电磁辐射、瓦斯涌出量、瓦斯抽采量、涌水量、水位、水压和水质等传感器,实时监测煤矿动力灾害前兆表象信息;（2）通过研发复杂信息的自动识别器,实现监测数据的分解、滤波、增强、辨识、插补、反漂移和重建等模型和算法,对采集到的各种表象信息进行识别,达到去伪存真、丢弃糟粕,取其精华的目的;（3）通过研究精准转换器,实现从微震、绝对地应力、矿压、位移、电磁辐射、瓦斯涌出量、瓦斯抽采量、涌水量、水位、水压和水质等表象信息到围岩应力和潜能分布、开采扰动的几何形变、瓦斯含量和瓦斯压力分布、富水量和富水压力分布、煤层和围岩的孔隙度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量等与煤矿动力灾害密切相关的本源信息的转换;（4）通过研发煤矿多场多种复合动力灾害的智能精准预警器,充分利用动态本源信息实现煤矿的冲击地压、煤与瓦斯突出、突水透水等动力灾害的超前精准预测预报和预警;（5）通过搭建煤矿重大动力灾害精准预警平台,利用大数据、云计算和人工智能技术,建立基于SOA架构的煤矿重大动力灾害精准预警服务平台,实现矿、集团公司和乃至全国的煤矿动力灾害的前兆表象信息的接入、处理、预测预警和推送服务。本研究旨在解决煤矿重大动力灾害精准预测预报的"技术瓶颈"和"卡脖子"难题,集成已有研发成果,研发面向煤矿重大动力灾害的精准预警平台,实现煤矿重大动力灾害超前感知、精准预警和预报。

关键词：动力灾害;本源方法;数学表述;全息感知;精准转换;超前预警;