煤矿开采过程中底板突水预警系统及方法

摘要

一种煤矿开采过程中底板突水预警系统及方法，其属于矿井水文地质和采矿工程领域。该预警系统包括微震监测系统、数值计算系统、虚拟现实系统、网络传输系统和预警预报分析中心。微震监测系统中传感器网络的空间阵列布置是影响微震监测数据可靠性和有效性的关键，减小了震源定位误差。在虚拟的三维地质环境中，地质体的显示可以更为直观、清晰、准确，更有助于分析人员深刻地认识和分析工程区地质体的形成、演变和发展；对于进一步揭示隐伏地质构造的几何形态，判断断层运动规律，弄清地层接触关系，深入研究地学规律，都有启发和帮助。通过微震监测数据、应力分析结果以及三维地质力学模型的无缝连接与显示，实现对底板突水的实时监测和预警。

主权项

煤矿开采过程中底板突水预警系统，其特征在于：该系统包括微震监测系统、网络传输系统、虚拟现实系统、数值计算分析系统和预警预报分析中心；所述微震监测系统用于现场24小时连续采集微震数据,并且监视微震监测系统是否正常运行，所述微震数据包括对开采过程中采场围岩受应力扰动损伤、破坏、结构面活化过程中能量、时空位置信息的定位；微震监测系统包括微震监测硬件和微震监测软件；微震监测硬件包括微震监测设备、现场数据控制中心和远程数据分析中心；所述网络传输系统用于微震监测设备将采集到的微震数据通过GPRS网络及时发送到远程数据分析中心的服务器，实现对微震数据的及时管理和分析；现场数据控制中心计算机采用固定的IP地址或固定的域名，各个数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，进行数据通信；现场数据控制中心服务器通过RS232接口与HIT GPRS DTU终端相连，现场监控点服务器将微震监测点采集到的数据通过数据传输模块，将数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络；现场数据控制中心服务器采集的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传输到远程数据分析中心IP地址上；远程数据分析中心服务器采用公网方式接入Internet，实现中小容量的数据采集应用和GPRS远程无线传输拓扑；所述虚拟现实系统用于对整个采矿过程的三维虚拟显示，包括工作面推进、工作面推进过程中围岩的应力变化、声发射或微震的三维空间分布；所述数值计算分析系统用于对地质力学模型进行计算分析，对采动诱发的高应力区进行模拟分析与预测，实现与微震数据的互馈分析，初步标定对突水危险区域；所述预警预报分析中心综合分析微震监测系统、网络传输系统、虚拟现实系统、数值计算分析系统的结果，建立基于微震监测和数值模拟的煤矿底板突水预警方法，实形成基于微震监测和数值模拟的实时煤矿底板突水危险性系统。