专利名称：煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防治瓦斯爆炸造成矿难的系统，特别是涉及一种煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统。
二.
背景技术：
众所周知，我国是一个产煤大国，煤的产量占世界第一位，同时煤是我国主要能源，我国广大农村近9亿农民的衣、食、住、行都靠煤提供能源，维持正常生活，火力发电在我国电力供应中占了很大比例，主要利用煤发出热能，再转化为电能，从事采煤工业的广大科技人员和广大矿工对我国国民经济的发展，对工农业现代化做出了巨大的贡献，从某种意义上说，从事采煤工业的广大科技人员和采煤工人用他们的血和汗谱写了一首又一首可歌可泣的赞歌，为人类的物质文明和精神文明做出了不可替代的贡献。然而矿难不断给科技人员和矿工造成很大的精神压力，长期从事采矿的科技人员为防止瓦斯爆炸产生的矿难做出了很大的努力，上世纪80年代初，我国先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，并已经在我国大量使用。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用，各局矿已作为一项重大安全装备。随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统，以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统，所有这些监测监控系统主要功能有(1)环境监测主要监测煤矿井下各种有毒有害气体及工作面的作业条件，如甲烷、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度等。(2)主要通风设备、设施监测包括主要通风机运行参数、巨扇开停、主要风门开关、瓦斯抽放泵运行参数等。(3)远距离控制断电功能，这些电子监控系统目前只能相对独立地使用。
矿井采掘工程系统是矿井生产的空间支持系统，是采掘作业的主要场所。形成了一个由地面到达地下矿(煤)层的、分别由井筒、水平大巷、采区上下山和回采工作面等构成的连续的矿井骨干巷道网络系统。借助这一骨干巷道网络系统所提供的有限空间，井下作业人员进出和滞留采掘作业场所、人员必须的新鲜空气输入和有害气体输出、井下作业地点所需设备材料供应、最终产品(煤炭)向地面输送以及井下灾害预防和救援等一系列正常和非正常的采掘生产活动才得以展开。矿井采掘工程系统的传统技术表达方式是由采矿工程技术人员手工绘制的“矿井采掘工程平面图”，目前，在一些国有重点煤矿已开始推广应用“煤矿地测空间信息系统”编绘“矿井采掘工程平面图”的数字化矿图技术，这一技术将为本发明的实施是煤矿生产矿井瓦斯防治导航技术的重要前提。目前数字化矿图的应用仍然是相对独立，不能与其他监控系统共享配合使用。
矿井采掘工程系统的一个显著特点是井下采掘作业的时空不断延续增大变化，而另一显著特点是煤矿采掘作业直接面对地下自然地质灾害(水、瓦斯、矿压等)威胁。因此矿井采掘工程系统必须满足功能要求的同时也必须有效地预知、预防和规避地下自然地质灾害。当前矿井采掘工程系统的应用仍然是相对独立的，不能与其他监控系统共享配合使用。
矿井通风管理系统的通风网络是井下的生命线，它的安全正常运行是井下安全生产的基本保证，其特点是通风网络非常庞大、复杂、灾害因素很多，事故分析、预测和救护极其困难，一旦事故发生，一时难以掌握事故发生的地点以及相关情况，及时、迅速、准确地弄清灾区地点及其相关地区的通风网络等各种情况，对调度室迅速、正确作出决策及抢救遇灾人员有重要作用。
矿井通风系统包括通风巷道(包括进风井、回风井、通风巷道)、通风设施(风门、风窗、风桥、密闭、测风站等风流控制设施)和通风机(包括主风机，局部风机)。当前矿井通风系统的应用仍然是相对独立，不能与其他监控系统共享配合使用。
当今，煤矿瓦斯研究是全世界主要产煤国家煤炭开采的难点和热点技术。一是瓦斯涌出是制约煤矿安全、高产、高效开采的主要障碍；二是煤与瓦斯突出是煤矿安全生产最大的威胁；三是瓦斯排放大气造成严重的温室效应；四是瓦斯是重要的能源，我国瓦斯资源居世界第三位。如何利用瓦斯资源也是重要的研究方向。瓦斯地质规律是瓦斯涌出、瓦斯突出的重要规律。瓦斯含量、涌出量大小和发生煤与瓦斯突出受地质构造演化条件的控制，并且存在着明显的分区、分带特征。应用板块构造理论和区域构造演化理论，做到区域控制矿区、矿区控制井田、采区，搞清煤层高瓦斯赋存区、高地应力区、挤压剪切破坏区的分布是瓦斯预测和治理的关键技术的组成部分。
矿井瓦斯地质图是以矿区主采煤层底板等高线图为地理底图，主要反映矿区构造演化作用对瓦斯保存、赋存的控制；不同方向的断裂受构造演化对煤与瓦斯突出危险性的控制；各个井田在矿区构造中所处的构造位置；压扭性构造带以及挤压、剪切作用形成构造煤造成构造复杂区的划分；煤与瓦斯突出危险区的分布和预测情况，瓦斯涌出量等值线等。
采掘工作面瓦斯地质图是直接面对瓦斯灾害防治措施和瓦斯抽放措施的，要随着采掘进程，随时收集、整理填绘瓦斯监测资料和揭露的所有地质资料，尤其是要对小断层和构造煤的厚度变化随时进行编录，编制煤巷和剖面的瓦斯涌出量随不同地质因素的变化曲线和煤与瓦斯突出预测指标值变化图，并对瓦斯突出危险性随时预报。目前瓦斯地质和瓦斯地质图的应用仍然是相对独立，不能与其他监控系统共享配合使用，上述技术共同存在的问题是(1).当前空间数据不能有效实现各部门之间的共享，现在国内的矿山地理信息系统将图形以文件格式存储，煤矿各部门之间的图形信息不能共享。如通风部门编制通风系统图时，对地测部门提供的最新采掘工程品面图需要重复的巷道整理和通风图例符号添加工作。
(2).在广域网中不能实现图形及属性的实时数据的动态查询。现有的矿山地理信息系统图形编辑功能为矿山量身制作，对矿山制图方面比AIITOCAD的非专业矿山制图软件等方面要方便的多，但是图形不能在T+M中显示或只能在T+M中以静态数据查看，不能通过远程客户端浏览动态数据，如不能在T+M上显示图中显示监测系统的实时监测数据，所以煤矿各部门地质信息的共享及远程动态图形和数据的查询成为数字化煤矿要解决的关键问题。CN1438405A，申请号03102494.7，发明名称为“一种用于防止煤矿井下瓦斯煤尘爆炸的方法”，它提出了采用均衡气蚀孔隙压力差法的空气流动动力学原理能快速消除巷道顶板瓦斯层和巷道的瓦斯积聚，该专利申请从某个角度某个局部提出了瓦斯的防治方法，目前尚没有发现从整体上进行煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统的研究的报道。
三.
发明内容
本发明的目的是利用地测空间管理信息GIS系统，以数字化矿图为基础，将矿井监测系统、矿井采掘工程系统、矿井通风系统、矿井瓦斯地质叠加到数字化采掘工程平面图上，通过辩识判断实现煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统。
本发明的技术方案是一种煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，包括Active/Web GIS技术，在地测空间地理信息系统GIS的平台基础上采用多层次的Ciient/Server结构，以太网，ATM和数据交换技术，对煤矿生产矿井的环境监测信息110，矿井采掘工程信息120，矿井通风系统管理信息130，矿井瓦斯地质信息140，通过计算机的硬件和软件录入采集到的矿井整体或局部的地测空间的各个实体描述其空间的数据，采用坐标串、几何数据、图形数据来表达所述矿井地测空间中各个实体的位置、形状、距离的量度信息，采用字符串、各种代码符号、统计数值的属性数据表达所述矿井地测空间中各个不同实体之间的关系数据，建立矿井中各个实体之间的连接信息，在所述煤矿生产矿井的数字化采掘工程平面图上，显示所述矿井地测空间的数据采集、储存、管理、运算、分析判断的可视化图文，将矿井环境监测系统信息110相对独立的静态与动态信息集成，在矿井巷道中各监测点、站、探头的安装位置进行点化处理，并实时监测数值，矿井巷道中的主要设备、设施、位置进行点化处理，并对工况状态数值监测，通过多源数据接口与辩识判断单元200中的指标体系库对应连接、比对，并显示在数字化采掘工程平面图上；将矿井采掘工程系统信息120的静态与动态信息集成，构建数字化采掘工程平面图，对煤矿井下巷道、设备、设施、探头简化为点、线、面、体这类具有三维要素的地理实体后，按统一的地理坐标进行编码，实现对其定性、定位和定量的描述和表达，对采煤机掘进头进行点位移活化处理，对采煤工作面属性按进度线位移活化处理，并显示在数字化采掘工程平面图上，按一定时间填图更新；将矿井通风系统管理信息130相对独立的静态与动态信息集成，对巷道中的各种通风设施位置进行点化处理，定期监测状态参数及数值，通过多源数据接口与辩识判断单元200中的指标体系库对应、比对、判断，并显示在数字化采掘工程平面图上；将瓦斯地质信息140相对独立的静态与动态信息集成，将矿井井田中的预测高瓦斯区、突出危险区、突出威胁区的外界线活化处理，以及将采掘工作面实际瓦斯等值线，显示在数字化采掘工程平面图上，并与辩识分析判断单元200的分析模型库、分析方法库连接比对，构建GIS辩识判断单元200的评价指标体系数据库，依据《煤矿安全规定》，《防突细则》和作业规程，建立瓦斯防治管理规定的不同指标体系及相应参数临界的指标体系，根据瓦斯分区图构建危险源分析模型库，根据点与面之间空间对象间的拓扑包含关系，构建分析方法库，用最短路径辩识安全距离，以掘进头或称掘进点为圆心，以安全距离为半径，掘进头每移动一次便画圆一次，若与分析模型库中对应的预测高瓦斯区、突出危险区、突出威胁区活化外界线有交点，进行提醒或报警，或以采煤工作面活化线为基准，每移动一次均以安全距离向前平移一次，若与瓦斯高、突区的活化外界线有交点，进行提醒或预警，用对比法对日常管理进行监控和提醒，定期检测更新检测牌，超期未检测更新，立即提醒预报，用对比法对超标超限参数及其位置进行显示并声光预警，并用可视化图文显示在GIS数字化采掘工程平面图上，实现煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统。
所述的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，巷道中各监测点、站、探头为瓦斯监测站，瓦斯抽放泵站，瓦斯探头，压力探头，风速探头，一氧化碳探头，温度探头，氧气探头及其对应的监测参数值，主要风机运行参数，局扇开、停，主要风门开、关，瓦斯抽放泵站运行参数，远距断电功能控制状态，建立统一坐标系，基础井巷网络图，包括井筒、水平大巷、采区上下山和回采工作面构成的矿井骨干巷道网络，煤层底板等高线，已采区，老空区，当前采掘区的位置、形状、距离，对采掘点、采掘面日填图更新，确保采掘工作面位置及时、准确、可靠地显示在数字化采掘工程平面图上；通风网络包括通风巷道、进风井，回风井，通风设施包括风门、风窗、风桥、密闭测风站，通风设备包括主风机即主扇，局部风机即局扇，进行点化处理，监控状态参数，建立说明牌，检测、控制、管理，检测高、突瓦斯区测点，瓦斯异常涌出点，高瓦斯应力采掘面，岩石巷道揭掘进面，巷道贯通点，瓦斯检查点，测压点参数及参数值。
所述的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，辩识分析判断单元200的指标体系库及相应参数临界值指标体系，如在不同环境中瓦斯浓度控制指标，临界值指标，温度指标，一氧化碳浓度指标，空气中氧气浓度指标，监测周期指标，风速指标，如瓦斯浓度监测，在低瓦斯和高瓦斯矿井中的采煤工作面要安装甲烷传感器，即探头，瓦斯报警浓度≥1.0％CH4，断电浓度≥1.5％CH4，复电浓度＜1.0％CH4，又如在煤岩与瓦斯突出矿井采煤工作面安装瓦斯探头，瓦斯报警浓度≥0.5％CH4，在利用瓦斯时的瓦斯抽放泵站输出管路中安装瓦斯探头，瓦斯报警浓度≥30％CH4，一系列规定临界值数据，在分析模型库中用空间分析进行最短路径判断，即采用最短路径标号法，在采掘巷道网络中，寻求从起点到达终点或两个已知点的最优路线方案，确定回采点距离高、突瓦斯集中区的最短距离，当掘进头或采煤工作面距离高、突瓦斯集中区或断层的外界活化线有交点，其安全距离≤100米时，立即声、光提醒，当掘进头或采煤工作面距离高、突瓦斯集中区或断层的外界活化线≤50米时，立即声、光报警，在分析方法库中，用空间分析进行包含判断，在包含分析法中，即确定点与面之间空间对象的拓扑包含关系，采用铅垂线算法，确定点、面之间是否存在包容关系，以便确定采煤工作面是否碰到断层、高瓦斯区的分析，对瓦斯、温度、一氧化碳、压力、风速、氧气实时监测数据，用数值分析法进行指标是否超临界值的比对，如果判断为“否”，则只显示实测位置及数值，如果判断为“是”，则进行声、光报警，显示报警位置及数值；用对比法对日常管理进行监控及提醒，如密闭、风门、测风站、漏风点，旬测周期更新监测牌，期满未测，或检测牌未更新，立即提醒预报，在GIS数字化采掘工程平面图上显示出来。
所述的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，矿井环境检测系统信息110使用的实时监测系统为KJ90，或KJ95，或KJ101，或KJF2000，或KJ4/KJ2000，或KJG2000，或安全综合化监测系统MSNM，或数字化网络监测管理系统WEBGIS，实时监测瓦斯分站探头数据，瓦斯抽放泵流量，压力，浓度数据，风速传感器数据，压力传感器数据，一氧化碳传感器数据，氧化传感器数据，矿井中各主要设备设施工况数据，包括通风机运行参数，远距离控制断电功能状态参数，每隔一定时间，如30秒实测扫描更新一次，并通过GIM无线传输或光纤传输将数据显示在数字化采掘工程平面图上。
所述的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，GIS的数字化采掘工程平面图为基准，通过新建填加各种通风设施，各瓦斯区域地质参数，各监控瓦斯设备及必备的监控实测参数手段和内容，形成瓦斯防治导航系统，利用GIS技术通风图例符号的种类和名称图层的属性，根据各个名称图例符号的种类、实现对主扇风机、局部扇风机、风窗、风桥、测风站、测风点、密闭、漏风点填加和删除，对其说明牌数据的录入、修改操作，完成扇风机监测表、局部扇风机监测表、风门监测表、风窗监测表、风桥监测表、测风站监测表、密闭监测表、漏风点监测表一系列监测表数据的录入、修改、删除和填加操作，并完成对相关数据的审核、查询及对比分析判断，对主要瓦斯监测分站，瓦斯抽放泵站，岩巷掘进揭煤面，高瓦斯高应力掘进面，测压点，高瓦斯区，瓦斯含量等值线，瓦斯异常涌出、突出点，突出威胁区，突出危险区，巷道贯通点，瓦斯检查点说明牌数据的录入、修改、删除和填加操作，完成对瓦斯探头标校监测表、瓦斯抽放系统监测表、岩巷掘进揭煤面监测表、高瓦斯高应力掘进面监测表、高瓦斯区监测表、掘进工作面瓦斯涌出曲线生成表、回采面瓦斯预测曲线生成表、突出威胁区监测表、突出危险区监测表、瓦斯检查点监测表、贯通监测表数据的录入、修改、删除和填加操作，完成相关数据的审核、查询、比对分析及判断。
本发明的积极有益效果是1.本发明的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统的构思独特，先进实用。本发明率先将煤矿地质测量空间信息、矿井监测系统信息、矿井采掘工程系统信息、矿井通风系统信息、矿井瓦斯地质信息以及日常管理信息、生产、环境、实时状态参数通过辩识判断等集成叠加到数字化采掘工程平面图上，，以可视化的图文方式对矿井现场的采掘生产活动进展进行实时动态分析诊断，监控管理，全面实现矿井以及采掘作业面各种综合因素对瓦斯防治的预测、预报、预警、预防导航功能，直观、科学、可靠，且实用性强。
2.本发明集成现有技术，将航空等领域的导航技术移植于煤矿安全生产，经二次开发运用于矿井瓦斯防治，实现对煤矿生产开采环境的重大隐患瓦斯的辩识、控制、预防的决策处理，为各级领导管理指挥、决策提供快速可靠的技术支撑。
3.本发明的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，软件数据结构合理，易于扩充，系统间以业务关系衔接，它既可以紧密衔接，又可以分散处理，也可以组合使用，满足企业的灵活需要。
4.本发明的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，采用集中式管理、分布式处理数据模式，系统实现数据一次输入、全局共享，满足用户需求，异构数据互访，全部数据统一存储管理于后台数据库管理系统SQL erver200，可增强信息共享，并实现矿井瓦斯防治管理信息，实现在线分析与联机处理决策，采用Act-ivex+webGIS技术实现在瓦斯防治系统图上实时监督矿井瓦斯防治管理，并实现分级审核进行消警，评价，签名处理隐患，管理职责明晰，管理过程严谨。
5.本发明综合了矿井瓦斯防治的各种影响因素，全面系统地监控瓦斯突发区域，将矿难消灭在萌芽状态中，一旦发生事故，本发明的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统会直观、明确显示出事地点及范围、出事原因。本发明的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统已在发明人单位使用取得了良好的应用效果，具有极高的推广应用价值。
6.本发明有效实现了空间数据矿山各部门之间的信息共享，大幅度减轻各部门之间的劳动强度，克服了以前重复劳动的弊端，实现了煤矿各部门地质信息的共享及远程动态图形和数字的查询，大大提高了工作效率。
四.
图1为煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统总体结构方框图；图2为GIS的概念框架构成方框图；图3为辩识判断单元逻辑原理方框图；图4为一种煤矿矿井监测系统信息(KJ95系统)结构示意方框图；图5为某矿井A通风系统结构示意图；图6-1为某矿井数字化采掘工程平面局部示意图之一；图6-2为某矿井数字化采掘工程平面局部示意图之二；图7为某矿井A某一掘进工作面与高瓦斯区安全距离提醒报警结构示意图；图8为某矿井A某一采掘作业面瓦斯等值线生成示意图；图9为某矿井A通风设施安全监测管理系统示意图；图10为一个典型的矿井瓦斯地质图；图11为一个典型的采掘工作面的瓦斯地质图。
五.
具体实施例方式实施例某煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，参见图1、图2、图3、图4、图5、图6-1、图6-2、图7、图8、图9、图10、图11，其中，图1、图2、图3为方框图。
图4为某煤矿矿井使用KJ95监测系统获取井下巷道各种探头传感器参数值的框图，在井下的探头传感器有瓦斯探头、风速探头、温度探头、一氧化碳探头、氧气探头，运动开关，声光报警箱，串行扩展器，通用风站，各种信息经光端机传至地面监控分站，再经地面光端机，经接口与监控主机和备用监控主机连接，监控主机分别把监控信息传至工业电视大屏幕、电子显示屏幕、模拟盘，主控机与高速以太网连接，并接入各级领导的终端计算机，为各级领导的指挥决策提供平台。
图6-1、图6-2的组合为某矿井数字化采掘工程平面图，图中显示了采掘骨干巷道的网络、通风系统网络、煤炭运输网络、采掘工作面以及各种传感器，通风设备、设施安装位置，如 永火风门， 调节风门， 挡风墙、密闭， →新鲜风流， ——乏风流， 传输线， 瓦斯传感器， 局部通风机， 监控分站， 风速传感器， CO传感器， 负压传感器， 断电仪， 开停传感器， 风门开关传感器， 馈电传感器， 抽放监控传感器，温度传感器，氧气传感器，哪个传感器的参数超限、超标，立即声光报警显示，并显示参数值和声光报警位置。
图7中为采掘工作面或采煤机掘进头距离高瓦斯地区外界活线安全距离100米时声光提醒，距离为50米时声光报警、警示。
图8为A矿采掘工作面等值线生成示意框图，图中明显显示了某些地段上、下付巷瓦斯值比较高的位置，并划出采煤面局部的高瓦斯带。
图9为A矿某局部通风设施安全监测管理系统监测效果图，图中对超期未检测的位置进行超期提示，对CO超标，温度35℃的超限进行声光预警其位置和参数值，说明牌位置显示。
图10为A矿某地的瓦斯地质图，图中显示了地层断裂带位置高瓦斯区，瓦斯威胁区，突出瓦斯点位置，瓦斯突出时间，参数值，瓦斯检测点，瓦斯等值线。
图11为A矿某一采掘面的瓦斯地质图。
权利要求
1.一种煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，包括Active/Web GIS技术，在地测空间地理信息系统GIS的平台基础上采用多层次的Ciient/Server结构，以太网，ATM和数据交换技术，对煤矿生产矿井的环境监测信息110，矿井采掘工程信息120，矿井通风系统管理信息130，矿井瓦斯地质信息140，通过计算机的硬件和软件录入采集到的矿井整体或局部的地测空间的各个实体描述其空间的数据，采用坐标串、几何数据、图形数据来表达所述矿井地测空间中各个实体的位置、形状、距离的量度信息，采用字符串、各种代码符号、统计数值的属性数据表达所述矿井地测空间中各个不同实体之间的关系数据，建立矿井中各个实体之间的连接信息，在所述煤矿生产矿井的数字化采掘工程平面图上，显示所述矿井地测空间的数据采集、储存、管理、运算、分析判断的可视化图文，其特征是将矿井环境监测系统信息110相对独立的静态与动态信息集成，在矿井巷道中各监测点、站、探头的安装位置进行点化处理，并实时监测数值，矿井巷道中的主要设备、设施、位置进行点化处理，并对工况状态数值监测，通过多源数据接口与辩识判断单元200中的指标体系库对应连接、比对，并显示在数字化采掘工程平面图上；将矿井采掘工程系统信息120的静态与动态信息集成，构建数字化采掘工程平面图，对煤矿井下巷道、设备、设施、探头简化为点、线、面、体这类具有三维要素的地理实体后，按统一的地理坐标进行编码，实现对其定性、定位和定量的描述和表达，对采煤机掘进头进行点位移活化处理，对采煤工作面属性按进度线位移活化处理，并显示在数字化采掘工程平面图上，按一定时间填图更新；将矿井通风系统管理信息130相对独立的静态与动态信息集成，对巷道中的各种通风设施位置进行点化处理，定期监测状态参数及数值，通过多源数据接口与辩识判断单元200中的指标体系库对应、比对、判断，并显示在数字化采掘工程平面图上；将瓦斯地质信息140相对独立的静态与动态信息集成，将矿井井田中的预测高瓦斯区、突出危险区、突出威胁区的外界线活化处理，以及将采掘工作面实际瓦斯等值线，显示在数字化采掘工程平面图上，并与辩识分析判断单元200的分析模型库、分析方法库连接比对，构建GIS辩识判断单元200的评价指标体系数据库，依据《煤矿安全规定》，《防突细则》和作业规程，建立瓦斯防治管理规定的不同指标体系及相应参数临界的指标体系，根据瓦斯分区图构建危险源分析模型库，根据点与面之间空间对象间的拓扑包含关系，构建分析方法库，用最短路径辩识安全距离，以掘进头或称掘进点为圆心，以安全距离为半径，掘进头每移动一次便画圆一次，若与分析模型库中对应的预测高瓦斯区、突出危险区、突出威胁区活化外界线有交点，进行提醒或报警，或以采煤工作面活化线为基准，每移动一次均以安全距离向前平移一次，若与瓦斯高、突区的活化外界线有交点，进行提醒或预警，用对比法对日常管理进行监控和提醒，定期检测更新检测牌，超期未检测更新，立即提醒预报，用对比法对超标超限参数及其位置进行显示并声光预警，并用可视化图文显示在GIS数字化采掘工程平面图上，实现煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统。
2.根据权利要求1所述的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，其特征是巷道中各监测点、站、探头为瓦斯监测站，瓦斯抽放泵站，瓦斯探头，压力探头，风速探头，一氧化碳探头，温度探头，氧气探头及其对应的监测参数值，主要风机运行参数，局扇开、停，主要风门开、关，瓦斯抽放泵站运行参数，远距断电功能控制状态，建立统一坐标系，基础井巷网络图，包括井筒、水平大巷、采区上下山和回采工作面构成的矿井骨干巷道网络，煤层底板等高线，已采区，老空区，当前采掘区的位置、形状、距离，对采掘点、采掘面日填图更新，确保采掘工作面位置及时、准确、可靠地显示在数字化采掘工程平面图上；通风网络包括通风巷道、进风井，回风井，通风设施包括风门、风窗、风桥、密闭测风站，通风设备包括主风机即主扇，局部风机即局扇，进行点化处理，监控状态参数，建立说明牌，检测、控制、管理，检测高、突瓦斯区测点，瓦斯异常涌出点，高瓦斯应力采掘面，岩石巷道揭掘进面，巷道贯通点，瓦斯检查点，测压点参数及参数值。
3.根据权利要求1所述的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，其特征是辩识分析判断单元200的指标体系库及相应参数临界值指标体系，如在不同环境中瓦斯浓度控制指标，临界值指标，温度指标，一氧化碳浓度指标，空气中氧气浓度指标，监测周期指标，风速指标，如瓦斯浓度监测，在低瓦斯和高瓦斯矿井中的采煤工作面要安装甲烷传感器，即探头，瓦斯报警浓度≥1.0％CH4，断电浓度≥1.5％CH4，复电浓度＜1.0％CH4，又如在煤岩与瓦斯突出矿井采煤工作面安装瓦斯探头，瓦斯报警浓度≥0.5％CH4，在利用瓦斯时的瓦斯抽放泵站输出管路中安装瓦斯探头，瓦斯报警浓度≥30％CH4，一系列规定临界值数据，在分析模型库中用空间分析进行最短路径判断，即采用最短路径标号法，在采掘巷道网络中，寻求从起点到达终点或两个已知点的最优路线方案，确定回采点距离高、突瓦斯集中区的最短距离，当掘进头或采煤工作面距离高、突瓦斯集中区或断层的外界活化线有交点，其安全距离≤100米时，立即声、光提醒，当掘进头或采煤工作面距离高、突瓦斯集中区或断层的外界活化线≤50米时，立即声、光报警，在分析方法库中，用空间分析进行包含判断，在包含分析法中，即确定点与面之间空间对象的拓扑包含关系，采用铅垂线算法，确定点、面之间是否存在包容关系，以便确定采煤工作面是否碰到断层、高瓦斯区的分析，对瓦斯、温度、一氧化碳、压力、风速、氧气实时监测数据，用数值分析法进行指标是否超临界值的比对，如果判断为“否”，则只显示实测位置及数值，如果判断为“是”，则进行声、光报警，显示报警位置及数值；用对比法对日常管理进行监控及提醒，如密闭、风门、测风站、漏风点，旬测周期更新监测牌，期满未测，或检测牌未更新，立即提醒预报，在GIS数字化采掘工程平面图上显示出来。
4.根据权利要求1所述的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，其特征是矿井环境检测系统信息110使用的实时监测系统为KJ90，或KJ95，或KJ101，或KJF2000，或KJ4/KJ2000，或KJG2000，或安全综合化监测系统MSNM，或数字化网络监测管理系统WEBGIS，实时监测瓦斯分站探头数据，瓦斯抽放泵流量，压力，浓度数据，风速传感器数据，压力传感器数据，一氧化碳传感器数据，氧化传感器数据，矿井中各主要设备设施工况数据，包括通风机运行参数，远距离控制断电功能状态参数，每隔一定时间，如30秒实测扫描更新一次，并通过GIM无线传输或光纤传输将数据显示在数字化采掘工程平面图上。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，其特征是GIS的数字化采掘工程平面图为基准，通过新建填加各种通风设施，各瓦斯区域地质参数，各监控瓦斯设备及必备的监控实测参数手段和内容，形成瓦斯防治导航系统，利用GIS技术通风图例符号的种类和名称图层的属性，根据各个名称图例符号的种类、实现对主扇风机、局部扇风机、风窗、风桥、测风站、测风点、密闭、漏风点填加和删除，对其说明牌数据的录入、修改操作，完成扇风机监测表、局部扇风机监测表、风门监测表、风窗监测表、风桥监测表、测风站监测表、密闭监测表、漏风点监测表一系列监测表数据的录入、修改、删除和填加操作，并完成对相关数据的审核、查询及对比分析判断，对主要瓦斯监测分站，瓦斯抽放泵站，岩巷掘进揭煤面，高瓦斯高应力掘进面，测压点，高瓦斯区，瓦斯含量等值线，瓦斯异常涌出、突出点，突出威胁区，突出危险区，巷道贯通点，瓦斯检查点说明牌数据的录入、修改、删除和填加操作，完成对瓦斯探头标校监测表、瓦斯抽放系统监测表、岩巷掘进揭煤面监测表、高瓦斯高应力掘进面监测表、高瓦斯区监测表、掘进工作面瓦斯涌出曲线生成表、回采面瓦斯预测曲线生成表、突出威胁区监测表、突出危险区监测表、瓦斯检查点监测表、贯通监测表数据的录入、修改、删除和填加操作，完成相关数据的审核、查询、比对分析及判断。
全文摘要
本发明涉及一种煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统，它是将矿井环境监测系统信息110相对独立的静态与动态信息集成，矿井采掘工程系统信息120的静态与动态信息集成，矿井通风系统管理信息130相对独立的静态与动态信息集成，瓦斯地质信息140相对独立的静态与动态信息集成，以及采掘工作面实际瓦斯等值线，显示在数字化采掘工程平面图上，并与辨识分析判断单元200的分析模型库和分析方法库连接比对，构建GIS指标体系数据库，建立瓦斯防治管理的指标体系及相应参数临界的指标体系，用对比法对日常管理进行监控和提醒，对超标超限参数及其位置进行显示并声光预警，并用可视化图文显示在GIS数字化采掘工程平面图上，实现煤矿生产矿井瓦斯防治导航系统。
文档编号G06Q50/00GK1715615SQ20051001785
公开日2006年1月4日 申请日期2005年8月5日 优先权日2005年8月5日
发明者宋建成, 李中州 申请人:郑州煤炭工业(集团)有限责任公司