煤礦數(shù)字化智慧礦山整體解決數(shù)字化礦山架構(gòu)及建設(shè)模型

圖3-36基于工作流的信息分級處理反饋管理模型圖3-37分級管理責任人定制示意圖

3.5礦井重大危險源評價指標體系和方法煤礦井下作業(yè)是不同于其它的生產(chǎn)系統(tǒng)。與地面作業(yè)系統(tǒng)相比，它具有許多不安全的自然因素：瓦斯、煤塵、煤自然、頂板與水害等重大危險源對生產(chǎn)系統(tǒng)及作業(yè)人員構(gòu)成威脅，這就要求生產(chǎn)技術(shù)層與管理決策層在生產(chǎn)過程中能事先預(yù)測發(fā)生事故的可能性，確定生產(chǎn)系統(tǒng)的危險狀態(tài)，摸清和掌握事故發(fā)生規(guī)律，預(yù)報可能發(fā)生的危險性，以便采取相關(guān)預(yù)防措施。煤礦重大危險源評價指標體系主要是面對重大危險源的單一評價以及危險源相互間制約的區(qū)域評價。危險源因素間相互牽連，相互制約造成礦井重大危險源發(fā)生。為此，煤礦重大危險源危險性評價指標體系的主要研究內(nèi)容包括煤礦重大危險源的分級體系、評價指標體系建立原則、評價指標體系相關(guān)指標的定量化問題以及指標體系庫的構(gòu)建。3.5.1煤礦重大危險源分級體系礦井重大危險源分級體系研究是災(zāi)害識別、預(yù)警預(yù)報與決策分析的基礎(chǔ)。當前，國內(nèi)重大危險源隱患識別、預(yù)警預(yù)報與決策支持管理還沒有形成一套管理標準體系。為此，煤礦重大危險源隱患分級體系研究將有助于煤礦重大危險源危險性評價與預(yù)警預(yù)報。礦井重大危險源分級是根據(jù)主要災(zāi)情指標，劃分等級，以此反映災(zāi)害程度。重大危險源分級的目的是更加清晰地反映災(zāi)情。目前，國內(nèi)外對礦井重大危險源分級還沒有比較一致的意見和標準。但是，一般礦井重大危險源分級的基本原則如下：（1）分級種類和指標要反映災(zāi)害的基本屬性特征和主要災(zāi)情特點。（2）劃分的級次數(shù)量和不同級次的幅度適當，要恰如其分地反映災(zāi)情。（3）等級指標明確，劃分方法簡單，便于應(yīng)用。（4）考慮國外礦井重大危險源分級和其他危險源的分級方法，便于對比。根據(jù)災(zāi)情調(diào)查、統(tǒng)計和評估的需要，可以從不同方面對地質(zhì)災(zāi)害進行分級，如災(zāi)變分級、災(zāi)度分級和風險分級。目前，參照國土資源部和國家氣象局對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性的分級是采用5級體系，我們也將礦井重大危險源的不同危險級別采用不同的表現(xiàn)及發(fā)布方式：5級，災(zāi)害發(fā)生的可能性極大。4級，災(zāi)害發(fā)生的可能性大。3級，災(zāi)害發(fā)生的可能性中等（較大）。2級，不易發(fā)生災(zāi)害（?。?。1級，不發(fā)生（很?。?。其中，3級在預(yù)報中為注意級，4級在預(yù)報中為預(yù)警級，5級在預(yù)報中為警報級；1-2級不發(fā)布任何警報，如表3-1。表3-1礦井重大危險源發(fā)生可能性等級等級說明備注5可能性極大警報級4可能性大預(yù)警級3可能性中等注意級2不易發(fā)生不發(fā)布1不發(fā)生不發(fā)布

3.5.2評價指標體系構(gòu)建的原則煤礦重大危險源隱患評價是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，指標體系的構(gòu)建原則必須具有系統(tǒng)性、科學性、普遍性與特殊性、可量化性。系統(tǒng)整體性系統(tǒng)整體性原則主要包括構(gòu)建指標體系的目的性、整體性、層次結(jié)構(gòu)性、關(guān)聯(lián)性與可適用性等。（1）目的性：煤礦重大危險源評價指標體系建立的目的就是實現(xiàn)礦井重大危險源隱患識別、預(yù)警預(yù)報以及決策分析，實現(xiàn)相關(guān)步驟的評價。為達到這一目的，必須建立反映礦井重大危險源的評價指標體系，并在不同階段進行優(yōu)化與控制。（2）整體性：礦井重大危險源評價指標的確定是來源于危險源因素的分析，災(zāi)害的發(fā)生可能是單一指標導(dǎo)致，也可能是相關(guān)指標整體作用產(chǎn)生。為此，礦井重大危險源評價不是單個指標的簡單集合，評價指標及其功能，評價指標間的關(guān)系必須服從礦井重大危險源評價的整體目標和功能。只有在整體功能實現(xiàn)的前提下，參評指標的選擇才是正確和完善的，評價結(jié)果才能反映整體性。（3）層次結(jié)構(gòu)性：評價指標體系是由一定層次結(jié)構(gòu)的評價指標組成，在層次結(jié)構(gòu)中，各評價指標表述了不同層次評價指標的從屬關(guān)系和相互作用關(guān)系，從而構(gòu)成一個有序、系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。（4）關(guān)聯(lián)性：主要充分考慮評價指標體系內(nèi)部的指標屬性關(guān)聯(lián)性。指標間的關(guān)聯(lián)影響與關(guān)聯(lián)驅(qū)動。（5）可適用性：任何指標的建立必須具有較強的可操作性與實用性。2.科學性礦井安全事故的發(fā)生是礦井安全隱患按照科學的自然規(guī)律產(chǎn)生，也是客觀存在的。這就要求對其評價的指標具有科學性和客觀性，評價指標就必須通過客觀規(guī)律、理論知識分析獲得，形成經(jīng)驗與知識的互補，還必須保證評價指標的概念明確。指標的特殊性與普遍性評價指標的確定要根據(jù)其共性（普遍性）與特殊性。例如，同樣是瓦斯事故，但導(dǎo)致事故發(fā)生的因素可能不一致，有的是瓦斯積聚導(dǎo)致爆炸事故，有的是煤與瓦斯突出導(dǎo)致瓦斯事故。在指標建立過程中，采用通用性原則對礦井普遍存在的共性指標建立評價層，如瓦斯積聚的評價。而對于特殊性指標，根據(jù)其結(jié)構(gòu)層次和關(guān)系作為特殊指標處理，既保證了評價的普遍性，又兼顧了特殊性?？闪炕噪S著計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及決策模型與方法的研究與成熟，通過量化指標實現(xiàn)礦井重大危險源評價是一種趨勢。特別在多指標評價體系中，定性是基礎(chǔ)，定量是目標。依據(jù)量化指標參數(shù)評價可提高評價的準確性。

3.5.3評價指標體系結(jié)構(gòu)評價指標體系的選擇和確定是評價研究內(nèi)容的基礎(chǔ)與關(guān)鍵，直接影響到評價的精度和結(jié)果。指標體系應(yīng)能夠反映礦井重大危險源的主要特征和基本狀況，以反映礦井重大危險源存在危險狀態(tài)為目標。因此，指標體系的構(gòu)成要素對評價過程至關(guān)重要，選擇的因素太多，可能過分增加系統(tǒng)評價指標體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和評價的難度，而且掩蓋了主要的關(guān)鍵因素；指標因素過少，評價過程簡單易行，則不能全面系統(tǒng)客觀地反映實際情況。引發(fā)礦井安全問題的因素是多種，幾乎涵蓋了生產(chǎn)技術(shù)的每一個環(huán)節(jié)。總體上講，主要包括7類：（1）地質(zhì)因素：主要是影響采掘工作的地質(zhì)狀況，如構(gòu)造、水文、煤層穩(wěn)定性、煤層傾角以及頂?shù)装鍘r性等。（2）災(zāi)害因素：包括瓦斯、煤塵、火災(zāi)、水災(zāi)等煤礦典型災(zāi)害，其中前3類是煤礦通風災(zāi)害、第四類為地質(zhì)災(zāi)害。（3）煤層開采工藝因素：主要包括采煤、掘進和運輸?shù)乳_采技術(shù)和工藝條件等。（4）生產(chǎn)裝備因素：在整個礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中，裝備因素是內(nèi)容最多、涵蓋面最寬的因素，包括如采掘機械化程度、各種設(shè)備的完好情況以及安全技術(shù)措施的落實等。（5）生產(chǎn)人員素質(zhì)因素：人的因素在人機環(huán)境中占有獨特的地位，其中生產(chǎn)人員的素質(zhì)狀況對安全系統(tǒng)狀態(tài)起著重要的影響。反映人員素質(zhì)因素主要包括文化程度、年齡結(jié)構(gòu)、工作年齡以及受教育和培訓的程度等。（6）環(huán)境條件因素：主要是作業(yè)人員的生存環(huán)境，如環(huán)境的照明、溫度等。（7）礦井危險源因素：這也是影響礦井安全性最為重要的因素之一，包括瓦斯超限、積聚、采掘作業(yè)質(zhì)量、火源、電器失爆等。上述7類因素構(gòu)成了礦井安全評價指標體系，其結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系如圖。構(gòu)成礦井安全危險的因素主要由地質(zhì)、災(zāi)害、管理、生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)人員素質(zhì)、生產(chǎn)環(huán)境與危險源等，而其中礦井重大危險源隱患與地質(zhì)、災(zāi)害以及危險源密切相關(guān)。礦井重大危險源隱患的識別、預(yù)警預(yù)報與決策支持工作在現(xiàn)有生產(chǎn)裝備、人員水平以及生產(chǎn)環(huán)境的基礎(chǔ)上，重點是提高重大危險源隱患因素的識別、進而提高災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報能力、最終真正提高管理決策能力。地質(zhì)因素、災(zāi)害因素與危險源因素是三類重點一級指標體系。圖3-38是礦井安全評價指標體系的頂層結(jié)構(gòu)，總體上分為7類。依據(jù)評價指標體系構(gòu)建原則，七大類指標進一步細化，對所有定性指標和定量指標進行描述，并實現(xiàn)為礦井重大危險源隱患危險性評判模型服務(wù)。基于這一原則，并依據(jù)礦井重大危險源隱患重點三類指標體系建立第二層次與第三層次的指標體系，地質(zhì)因素分解如圖3-39，災(zāi)害因素分解如圖3-40。水害評價主要依據(jù)采空積水區(qū)、小窯采空積水區(qū)、老巷、斷層防水煤柱、底板重點警戒區(qū)、水文長觀孔、地表水體、物探水文異常區(qū)等一系列導(dǎo)水、涌水通道的三層指標；瓦斯災(zāi)害評價的三層指標主要包括瓦斯探頭、高瓦斯區(qū)、突出威脅區(qū)、突出危險區(qū)以及高瓦斯掘進面。圖3-38礦井安全評價指標體系圖3-39地質(zhì)因素指標分解圖圖3-40礦井重大危險源因素指標分解圖評價指標體系的構(gòu)建過程中，各指標以指標定量化為基本原則和目標，對定性指標也進行定量化處理，在礦井重大危險源危險性評價過程沒有任何定性指標參與評判。并通過特定的方法將定性指標定量化處理轉(zhuǎn)化為定量指標，但不影響評價過程及其處理結(jié)果。在評價過程中，定性指標的定量化處理是分析、處理礦井重大危險源隱患識別的重要步驟，相關(guān)定量化方法的選擇與應(yīng)用十分關(guān)鍵。

3.5.4評價指標體系礦井重大危險源主要包括水、火、瓦斯、頂板等四類災(zāi)害，其中最為常見的是瓦斯災(zāi)害與水害，同時在指標定量化考核相對簡單、容易。重點討論水害、瓦斯災(zāi)害的三層指標體系及其量化是相關(guān)災(zāi)害評價的基礎(chǔ)，本節(jié)將給出瓦斯災(zāi)害與水害的量化三層指標體系及相應(yīng)的災(zāi)害報警級別和消警建議。礦井重大危險源評價指標體系庫就是礦井重大危險源隱患發(fā)生具體評價指標參數(shù)的知識庫，礦井瓦斯、水害等危險源的不同指標體系及其臨界值，同時相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)與測站的說明牌。測站說明牌是掌握設(shè)備參數(shù)的直接來源，以確保數(shù)據(jù)的準確性與可靠性；監(jiān)測表指標是掌握危險源數(shù)據(jù)的一手資料，只有有了它才能評價地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性與準確性；評價指標是危險源不同級別報警的詳細參數(shù)及其處理建議。水災(zāi)重大危險源評價指標體系水災(zāi)重大危險源評價指標體系分為地面水災(zāi)監(jiān)測評價指標體系和井下水災(zāi)監(jiān)測評價指標體系。1.地面水引起井下水災(zāi)的重大危險源評價指標體系以地面水水文監(jiān)測系統(tǒng)的水位標高為危險源，采用梯度預(yù)警的方法進行預(yù)警，具體的指標體系見表3-2。水位標高梯度預(yù)警分為藍色、黃色、橙色和紅色四級：藍色預(yù)警：作業(yè)地點水位標高變化絕對值大于或等于2并小于3。黃色預(yù)警：作業(yè)地點水位標高變化絕對值大于或等于3并小于4。橙色預(yù)警：作業(yè)地點水位標高變化絕對值大于或等于4并小于5。紅色預(yù)警：業(yè)地點水位標高變化絕對值大于或等于5。2．井下水水災(zāi)重大危險源評價指標體系（1）圖形評價預(yù)警指標體系庫礦井井下水重大危險源圖形評價包括采空區(qū)積水、老巷積水、斷層防水煤柱等導(dǎo)水涌水通道的評價指標體系，礦井水災(zāi)重大危險源預(yù)警指標體系見表3-3。表3-2水位標高梯度預(yù)警指標體系庫A：t個水位標高數(shù)據(jù)樣本的均值。Di：水位標高取樣數(shù)據(jù)。Dn：水位標高當前數(shù)據(jù)。V：水位標高變化絕對值。評價項目評價指標預(yù)警警級V(米)3>AI≥2藍色預(yù)警V(米)4>AI≥3黃色預(yù)警V(米)5>AI≥4橙色預(yù)警V(米)AI≥5紅色預(yù)警表3-3井下水圖形評價預(yù)警重大危險源預(yù)警指標體系預(yù)警對象預(yù)警項目預(yù)警指標警度采取措施采空積水區(qū)距離60米橙色預(yù)警開始探水后消警30米紅色預(yù)警掘進后降為橙色老巷距離60米橙色預(yù)警開始探水后消警30米紅色預(yù)警掘進后降為橙色底板重點警戒區(qū)距離30米橙色預(yù)警采取措施后消警長期觀測孔數(shù)據(jù)觀測旬測橙色預(yù)警填報后消警深井距離120米橙色預(yù)警采取措施后消警斷層防水煤柱進入斷層保護煤柱邊界30～60米橙色預(yù)警人工消警＜30米紅色預(yù)警人工消警地表水體沖擊層距離120米橙色預(yù)警采取措施后消警物探水文異常區(qū)距離60米橙色預(yù)警采取措施后消警30米紅色預(yù)警采取措施后消警（2）流量梯度預(yù)警指標體系庫以井下水水文監(jiān)測系統(tǒng)的流量為危險源，采用梯度預(yù)警的方法進行預(yù)警，具體的指標體系見表3-4。表3-4流量梯度預(yù)警指標體系庫A：t個流量數(shù)據(jù)樣本的均值。Di：流量取樣數(shù)據(jù)。Dn：流量當前數(shù)據(jù)。AI(n)：百分比梯度。評價項目評價指標預(yù)警警級AI(%)40>AI≥20藍色預(yù)警AI(%)60>AI≥40黃色預(yù)警AI(%)80>AI≥60橙色預(yù)警AI(%)AI≥80紅色預(yù)警流量梯度預(yù)警分為藍色、黃色、橙色和紅色四級：藍色預(yù)警：作業(yè)地點流量百分比梯度值大于或等于20%并小于40%。黃色預(yù)警：作業(yè)地點流量百分比梯度值大于或等于40%并小于60%。橙色預(yù)警：作業(yè)地點流量百分比梯度值大于或等于60%并小于80%。紅色預(yù)警：作業(yè)地點流量百分比梯度值大于或等于80%。（3）明渠-水泵趨勢預(yù)警指標體系庫以井下水水文監(jiān)測系統(tǒng)的明渠流量為危險源，結(jié)合水泵最大排水量，采用趨勢預(yù)警的方法進行預(yù)警，具體的指標體系見表3-5。明渠-水泵預(yù)警分為藍色、黃色、橙色和紅色四級：藍色預(yù)警：水平明渠流量達到水泵最大排水量的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于4小時并小于8小時。黃色預(yù)警：水平明渠流量達到水泵最大排水量的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于2小時并小于4小時。橙色預(yù)警：水平明渠流量達到水泵最大排水量的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于1小時并小于2小時。紅色預(yù)警：水平明渠流量達到水泵最大排水量的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0小時并小于1小時。表3-5明渠-水泵趨勢預(yù)警指標體系庫T=Te-TsTs：當前時間點。Te：水平明渠流量達到水泵最大排水量的時間點。T：Ts與Te的時間差，單位h。-450水平水泵最大排水量：450*3=1350（m3/h）。-600水平水泵最大排水量：600*6=3600（m3/h）。-850水平水泵最大排水量：450*8=3600（m3/h）。評價項目評價指標預(yù)警警級T(h)8＞T≥4藍色預(yù)警T(h)4＞T≥2黃色預(yù)警T(h)2＞T≥1橙色預(yù)警T(h)1＞T≥0紅色預(yù)警火災(zāi)重大危險源評價指標體系XX煤礦井下各可采煤層均屬不易自燃煤層，均具有煤塵爆炸性，屬于低瓦斯礦井。束管監(jiān)測系統(tǒng)未建設(shè)，二期建設(shè)好以后可以接入系統(tǒng)平臺，建設(shè)完成后的評價指標體系如下：1.內(nèi)因火災(zāi)重大危險源評價指標體系庫煤礦井下作業(yè)空間內(nèi)，由于采煤活動破壞、煤自身氧化、煤炭火災(zāi)等影響因素，生成的大量可燃易爆性氣體與入風風流混合，形成了礦井可燃混合氣體。礦井可燃混合氣體主要由可爆炸氣體組份（如甲烷、氫氣、一氧化碳等）、助燃氣（指氧氣）、抑爆氣（即惰氣，包括氮氣和二氧化碳）三部分組成。礦井可燃氣體的組份比例不同，其爆炸危害性也不同，通過分析礦井可燃氣體的組份構(gòu)成及比例，可以界定其爆炸危險性區(qū)間，同時也可以對火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展態(tài)勢或熄滅程度做出初步的預(yù)測。對于指導(dǎo)礦井救災(zāi)工作及防治火災(zāi)而言，特別是對于控制瓦斯爆炸災(zāi)害的二次發(fā)生及火災(zāi)性氣體的爆炸性識別，保障井下作業(yè)人員及救護隊員的生命安全，具有十分重要的意義。礦井可燃氣體爆炸性可以劃分為爆炸危險、潛在爆炸危險和不爆炸三個典型區(qū)間。關(guān)于礦井可燃性混合氣體爆炸危險性問題，國內(nèi)外學者進行了大量的研究工作，目前公認的是美國學者Hhghes和Raybould提出的Coward爆炸三角形理論，利用動態(tài)Coward爆炸三角形原理，依據(jù)礦井火災(zāi)可燃氣體的即時數(shù)據(jù)，實時計算可爆炸混合氣體的爆炸上下限及臨界點的二維笛卡爾坐標值，動態(tài)勾畫爆炸三角形區(qū)域，由易爆性混合氣體的坐標值的空間點所處的位置可即時判別礦井火災(zāi)氣體的爆炸性。礦井可燃性氣體主要由甲烷、一氧化碳、氫氣和重碳氫化合物組成，一旦有火災(zāi)隱患，極易發(fā)生爆炸。其中，由于瓦斯的來源最豐富，既有煤層中自然涌出的瓦斯，再加上煤自然氧化及火災(zāi)過程中產(chǎn)生的瓦斯，所以發(fā)生瓦斯爆炸的危險性最大。礦井可燃性氣體的爆炸條件：（1）瓦斯或其它可燃氣體達到一定的濃度。（2）存在溫度適宜的引爆火源。（3）有足夠的氧氣。如圖3-41所示為礦井瓦斯混合氣的Coward三角形?？v軸標是0～20.93%的氧氣，即等價于0～100%的空氣。橫軸標是0～100%的瓦斯混合氣，A點代表氧氣，B點代表純瓦斯氣，線段AB則代表瓦斯混合氣和氧氣的混合體，P點代表瓦斯混合氣在空氣中的爆炸下限，Q點代表爆炸上限，線段APQB下方點代表各種濃度組份的瓦斯、空氣及氮氣的混合氣體。含氧低于R值的混合氣體不會爆炸，線段PR是爆炸下限線，線段QR是爆炸上限線，P通常稱為爆炸臨界限點，三角形PQR區(qū)域內(nèi)稱為爆炸三角形，凡混合氣體中甲烷、氧濃度點在此三角形內(nèi)時，該混合氣體就有爆炸危險性。應(yīng)用Coward爆炸三角形時，首先給出瓦斯混合氣在空氣中的爆炸上、下限點P和Q，然后通過瓦斯、空氣和氮氣混合氣的臨界上限的瓦斯和氧含量確定混合氣的爆炸臨界點R。三角形PQR區(qū)域內(nèi)為爆炸危險區(qū)間，即混合氣體具有爆炸性；四邊形QBSR區(qū)域內(nèi)為潛在爆炸危險區(qū)間，該區(qū)域內(nèi)的氣樣含有大量瓦斯及超氮，暫不具有爆炸性，但是一旦與空氣混合，則會形成爆炸性混合氣體，即具有潛在爆炸危險；五邊形APRSO區(qū)域內(nèi)為非爆炸危險區(qū)間，該區(qū)域內(nèi)的氣體，瓦斯含量低，且氮氣含量高，使其不能被點燃，即使與空氣混合，也不會形成爆炸性混合氣體。識別瓦斯混合氣的爆炸危險性時，可按瓦斯混合氣的坐標區(qū)域判定其所屬爆炸區(qū)間，從而識別其爆炸危險性。采集實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)可燃氣體的爆炸界限，進行氣體爆炸上、下限和失爆點的計算，對將要發(fā)生超限的混合氣體進行預(yù)警。（1）根據(jù)表3-6可燃氣體爆炸上、下限計算混合氣體爆炸界限。計算混合可燃氣體的爆炸上限、下限。計算公式如下：PT/LT=P1/L1+P2/L2+……+Pn/Ln（3-5）PT——混合氣體中可燃氣體總濃度，%。L、L、L—各可燃氣體組分的爆炸界限，%。P、P、P—各可燃氣體組分的百分比，%。表3-6煤礦常見可燃氣體的爆炸界限氣體名稱化學分子式爆炸下限%爆炸上限%甲烷CH45.0016.00乙烷C2H63.2212.45丙烷C3H82.409.50丁烷C4H101.908.50戊烷C5H121.407.80乙烯C2H42.7528.60一氧化碳CO12.5075.00氫氣H24.0074.20硫化氫H2S4.3245.50LT—混合氣體的爆炸界限。當求混合可燃氣體的爆炸上限時P1、P2……Pn代入可燃氣體各濃度值，L1、L2、L3代入混合可燃氣體的爆炸上限，LT為爆炸上限。當求混合可燃氣體的爆炸下限時P1、P2……Pn代入可燃氣體各濃度值，L1、L2、L3代入混合可燃氣體的爆炸下限，LT為爆炸上限。（2）混合爆炸氣體的失爆點濃度和氧濃度計算方法。LTn：爆炸性混合氣體失爆點濃度。LTO2：失爆點氧氣濃度。根據(jù)公式（3-5）算出混合爆炸氣體的失爆點濃度和氧濃度。(3-6)(3-7)式中,Ni+——使單位體積的某種可燃氣體惰化所應(yīng)加入的惰氣量(i=1,?,n),可由相關(guān)表3-7查得。表3-7可燃氣體H2、CH4、CO失爆所需的惰氣量可燃氣體加入惰氣惰氣/可燃氣體（體積比率）失爆點出的氣體濃度（體積%）可燃氣體氧氣H2N216.554.35.1CO210.205.38.4CH4N26.006.112.1CO23.207.314.6CON24.1213.96.0CO22.1618.68.6根據(jù)式（3-6）、（3-7）計算得出鼻點坐標?？峦叩氯切蔚淖龇ǎ簷M坐標為可燃氣體濃度（%）0～100%，縱坐標為O2濃度（%）0～22%，沿橫坐標的（100%，0）和縱坐標的（0，21%）兩點做直線，在直線上作出可燃氣體爆炸上、下限點，通過三點法做出束管爆炸柯瓦德三角形。輸入的數(shù)據(jù)：各種可燃氣體濃度值，N2、O2濃度值。2、外因火災(zāi)重大危險源評價指標體系庫（1）溫度趨勢預(yù)警指標體系庫以安全監(jiān)控系統(tǒng)的溫度為危險源，采用趨勢預(yù)警的方法進行預(yù)警，具體的指標體系見表3-8。表3-8火災(zāi)溫度趨勢預(yù)警指標體系庫T=Te-TsTs：當前時間點。Te：作業(yè)地點溫度達到報警值的時間點。T：Ts與Te的時間差，單位小時。過濾值：當前溫度≥20度。評價項目評價指標預(yù)警警級T(小時)2＞T≥1.5藍色預(yù)警T(小時)1.5＞T≥1黃色預(yù)警T(小時)1＞T≥0.5橙色預(yù)警T(小時)0.5＞T≥0紅色預(yù)警溫度預(yù)警分為藍色、黃色、橙色和紅色四級：藍色預(yù)警：作業(yè)地點溫度達到報警值的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于1.5小時并小于2小時。黃色預(yù)警：作業(yè)地點溫度達到報警值的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于1小時并小于1.5小時。橙色預(yù)警：作業(yè)地點溫度達到報警值的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0.5小時并小于1小時。紅色預(yù)警：作業(yè)地點溫度達到報警值的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0小時并小于0.5小時。（2）CO趨勢預(yù)警指標體系庫以安全監(jiān)控系統(tǒng)的CO為危險源，采用趨勢預(yù)警的方法進行預(yù)警，具體的指標體系見表3-9。CO預(yù)警分為藍色、黃色、橙色和紅色四級：藍色預(yù)警：作業(yè)地點CO濃度達到50ppm的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0.75小時并小于1小時。黃色預(yù)警：作業(yè)地點CO濃度達到50ppm的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0.5小時并小于0.75小時。橙色預(yù)警：作業(yè)地點CO濃度達到50ppm的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0.25小時并小于0.5小時。紅色預(yù)警：作業(yè)地點CO濃度達到50ppm的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0小時并小于0.25小時。表3-9火災(zāi)CO趨勢預(yù)警指標體系庫T=Te-TsTs：當前時間點。Te：作業(yè)地點一氧化碳濃度達到50ppm的時間點。T：Ts與Te的時間差，單位小時。過濾值：當前CO濃度≥2ppm。評價項目評價指標預(yù)警警級T(小時)1＞T≥0.75藍色預(yù)警T(小時)0.75＞T≥0.5黃色預(yù)警T(小時)0.5＞T≥0.25橙色預(yù)警T(小時)0.25＞T≥0紅色預(yù)警瓦斯重大危險源評價指標體系1.瓦斯趨勢預(yù)警指標體系庫以安全監(jiān)控系統(tǒng)的甲烷為危險源，采用趨勢預(yù)警的方法進行預(yù)警，具體的指標體系見表3-10。瓦斯預(yù)警分為藍色、黃色、橙色和紅色四級：藍色預(yù)警：作業(yè)地點瓦斯?jié)舛冗_到報警值的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于1.5小時并小于2小時。黃色預(yù)警：作業(yè)地點瓦斯?jié)舛冗_到報警值的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于1小時并小于1.5小時。橙色預(yù)警：作業(yè)地點瓦斯?jié)舛冗_到報警值的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0.5小時并小于1小時。紅色預(yù)警：作業(yè)地點瓦斯?jié)舛冗_到報警值的時間點與當前時間點的時間差值大于或等于0小時并小于0.5小時。表3-10瓦斯趨勢預(yù)警指標體系庫T=Te-TsTs：當前時間點。Te：作業(yè)地點濃度達到報警值的時間點。T：Ts與Te的時間差，單位小時。過濾值：當前的瓦斯?jié)舛取?.15%。報警值：設(shè)置為實際報警值的2.5倍。評價項目評價指標預(yù)警警級T(小時)2＞T≥1.5藍色預(yù)警T(小時)1.5＞T≥1黃色預(yù)警T(小時)1＞T≥0.5橙色預(yù)警T(小時)0.5＞T≥0紅色預(yù)警2.瓦斯梯度預(yù)警指標體系庫以安全監(jiān)控系統(tǒng)的甲烷為危險源，采用梯度預(yù)警的方法進行預(yù)警，具體的指標體系見表3-11。瓦斯梯度預(yù)警分為藍色、黃色、橙色和紅色四級：藍色預(yù)警：作業(yè)地點瓦斯百分比梯度值大于或等于40%并小于60%。黃色預(yù)警：作業(yè)地點瓦斯百分比梯度值大于或等于60%并小于80%。橙色預(yù)警：作業(yè)地點瓦斯百分比梯度值大于或等于80%并小于100%。紅色預(yù)警：作業(yè)地點瓦斯百分比梯度值大于或等于100%。3.瓦斯梯度預(yù)警指標體系庫瓦斯圖形評價預(yù)警指標主要包括瓦斯探頭、高瓦斯區(qū)、突出威脅區(qū)、突出危險區(qū)以及高瓦斯掘進面等三層評價指標體系，具體評價指標參數(shù)、預(yù)警級別和消警建議詳見表3-12。表3-11瓦斯梯度預(yù)警指標體系庫A：t個危險源數(shù)據(jù)樣本的均值。Di：危險源取樣數(shù)據(jù)。Dn：危險源當前數(shù)據(jù)。AI(n)：百分比梯度。過濾值：當前的瓦斯?jié)舛取?.15%。評價項目評價指標預(yù)警警級AI(%)60>AI≥40藍色預(yù)警AI(%)80>AI≥60黃色預(yù)警AI(%)100>AI≥80橙色預(yù)警AI(%)AI≥100紅色預(yù)警表3-12火災(zāi)管理預(yù)警指標體系隱患類別評價項目評價指標預(yù)報預(yù)警采取措施揭煤巖巷掘進面距揭煤點長度（m）≤50超限紅色預(yù)警采取措施，措施評價后消警數(shù)學模型預(yù)計揭煤長度Ly-已掘進長度Lx≤50高瓦斯、高應(yīng)力區(qū)掘進工作面巷旁抽放孔超前迎頭最短長度Lc(m)Lc-Lx＜6紅色預(yù)警停止掘進后消警迎頭卸壓排放（抽放）孔超前迎頭長度Lp(m)Lp-Lx＜15紅色預(yù)警停止掘進后消警高瓦斯區(qū)距高瓦斯區(qū)距離Lg（m）≤50紅色預(yù)警填入處理措施、評價意見消警突出威脅區(qū)距威脅區(qū)距離L威脅（m）≤50紅色預(yù)警填入處理意見消警突出危險區(qū)距危險區(qū)距離L危險（m）≤50紅色預(yù)警填入處理意見消警瓦斯檢測點CH4（%）采區(qū)≥1紅色預(yù)警指標降后消警一翼≥0.75紅色預(yù)警指標降后消警礦井≥0.75紅色預(yù)警指標降后消警CO2(%)≥0.5紅色預(yù)警指標降后消警貫通綜掘工作面（m）50紅色預(yù)警采取措施后消警炮掘工作面（m）30紅色預(yù)警采取措施后消警頂板重大危險源評價指標體系根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》《采掘作業(yè)規(guī)程》和質(zhì)量標準化標準，建立采掘工作面頂板重大危險源指標體系見表3-13、表3-14。表3-13頂板壓力域值預(yù)警指標體系庫P=F/C*100%F：工作面時間段內(nèi)的整架壓力大于等于下限值的合格數(shù)據(jù)個數(shù)。C：工作面時間段內(nèi)所有有效數(shù)據(jù)的個數(shù)。P：整面合格率，單位%。N：工作面時間段內(nèi)報警次數(shù)，取值1、2、3、4，單位：次。評價項目評價指標預(yù)警警級P(%)且N(次)50>P≥40且：N=1藍色預(yù)警P(%)且N(次)40>P≥30且：N=2黃色預(yù)警P(%)且N(次)30>P≥20且：N=3橙色預(yù)警P(%)且N(次)20>P≥10且：N=4紅色預(yù)警表3-14頂板離層域值預(yù)警指標體系庫：錨桿的A測點離層值。：錨桿的B測點離層值。:錨桿的A測點離層值、錨桿的B測點離層值中的最大值；：錨桿伸長率。評價項目評價指標預(yù)警警級V(%)5%>V≥4%藍色預(yù)警V(%)6%>V≥5%黃色預(yù)警V(%)7%>V≥6%橙色預(yù)警V(%)V≥7%紅色預(yù)警1.頂板壓力域值預(yù)警指標體系頂板壓力域值預(yù)警信號分為藍色、黃色、橙色和紅色四級：（1）藍色預(yù)警信號指工作面時間段內(nèi)的整面合格率大于或等于40%并小于50%且工作面時間段內(nèi)，且報警次數(shù)等于1。（2）黃色預(yù)警信號指工作面時間段內(nèi)的整面合格率大于或等于30%并小于40%且工作面時間段內(nèi)，且報警次數(shù)等于2。（3）橙色預(yù)警信號指工作面時間段內(nèi)的整面合格率大于或等于20%并小于30%且工作面時間段內(nèi)，且報警次數(shù)等于3。（4）紅色預(yù)警信號指工作面時間段內(nèi)的整面合格率大于或等于10%并小于20%且工作面時間段內(nèi)，且報警次數(shù)等于4。2.頂板離層域值預(yù)警指標體系根據(jù)錢家營礦掘進作業(yè)規(guī)程制定報警值和預(yù)警值，此值應(yīng)與延展率關(guān)聯(lián)。錨桿巷道必須設(shè)十字布點觀測，錨桿巷道30～50米設(shè)一個十字布點觀測點，包括兩幫相對位移，頂板下沉及底鼓，巷道掘進10天內(nèi)，頂板累計下沉量小于50㎜，最大下沉速度小于6㎜/天，巷道掘進50天內(nèi)，頂板累計下沉小于150㎜，最大下沉速度小于3㎜/天。監(jiān)測期間如果位移值超過上述范圍應(yīng)立即匯報，以便分析原因，采取措施。結(jié)合規(guī)程的規(guī)定，錨桿長度多為2.4米。100%*0.15/2.4=6.25%結(jié)合以上結(jié)果設(shè)計頂板離層域值預(yù)警指標體系庫如下：錨桿伸長率域值預(yù)警分為藍色、黃色、橙色和紅色四級。藍色預(yù)警：錨桿伸長率大于或等于4%并小于5%。黃色預(yù)警：錨桿伸長率大于或等于5%并小于6%。橙色預(yù)警：錨桿伸長率大于或等于6%并小于7%。紅色預(yù)警：錨桿伸長率大于或等于7%。3.5.5瓦斯、水害評價方法研究瓦斯、水害評價預(yù)警決策支持系統(tǒng)針對生產(chǎn)技術(shù)層來講主要由專業(yè)GIS系統(tǒng)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通風說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)、瓦斯說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)、水害說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)、瓦斯水害評價預(yù)警決策系統(tǒng)組成；對管理、決策層來講主要是基于Web的輔助決策支持系統(tǒng)和遠程查詢系統(tǒng)組成。系統(tǒng)功能實現(xiàn)嚴格遵循數(shù)據(jù)采集、模型選擇、決策分析與結(jié)果發(fā)布的業(yè)務(wù)流程，以及災(zāi)害隱患的報警與消警處理。1．專業(yè)GIS系統(tǒng)以采掘工程平面圖為基準，通過新建添加各種通風設(shè)施、各種瓦斯區(qū)域地質(zhì)參數(shù)、各種監(jiān)控瓦斯裝備及必備的監(jiān)控內(nèi)容，形成通風系統(tǒng)圖、瓦斯地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖或充水性圖等圖件。2．實時監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是井下實時監(jiān)控系統(tǒng)，包括瓦斯監(jiān)測、水位監(jiān)測以及頂板壓力監(jiān)測等，主要有瓦斯、溫度、風壓等各類安全事故監(jiān)測數(shù)據(jù)。3．通風說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要實現(xiàn)主要扇風機、局部扇風機、風門(窗、橋)、測風站（點）、密閉、漏風點等說明牌數(shù)據(jù)錄入、修改、刪除和添加等操作；實現(xiàn)扇風機監(jiān)測表、局部扇風機監(jiān)測表、風門監(jiān)測表、風窗監(jiān)測表、風橋監(jiān)測表、測風站（點）監(jiān)測表、密閉監(jiān)測表、漏風點監(jiān)測表等監(jiān)測表數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除和添加等操作；并實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的審核、查詢與分析等。4．瓦斯說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要實現(xiàn)監(jiān)測分站、瓦斯抽放泵站、巖巷掘進揭煤面、高瓦斯高應(yīng)力掘進面、測壓點、高瓦斯區(qū)、瓦斯含量等值線、瓦斯異常涌出（突出）點、突出威脅區(qū)、突出危險區(qū)、瓦檢點、貫通等說明牌數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除和添加等操作；實現(xiàn)瓦斯探頭標校監(jiān)測表、瓦斯抽放系統(tǒng)監(jiān)測表、巖巷揭煤監(jiān)測表、高瓦斯和高應(yīng)力區(qū)掘進面監(jiān)測表、高瓦斯區(qū)監(jiān)測表、掘進工作面瓦斯涌出曲線生成表、回采面瓦斯預(yù)測曲線生成表、突出威脅區(qū)監(jiān)測表、突出危險區(qū)監(jiān)測表、其它瓦斯檢查點監(jiān)測表、貫通監(jiān)測表等監(jiān)測表數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除和添加等操作；并實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的審核、查詢與分析等。5．水害說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要實現(xiàn)水倉、泵房、測水站、某礦采空積水區(qū)、小窯采空積水區(qū)、老巷、底板水重點警戒區(qū)、出水點、地質(zhì)鉆孔、水文長觀孔、深井、斷層防水煤柱、地表水體和物探水文異常區(qū)等說明牌數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除和添加等操作；實現(xiàn)泵房監(jiān)測表、測水站監(jiān)測表、出水點監(jiān)測表、水文長觀孔監(jiān)測表、深井監(jiān)測表等監(jiān)測表數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除和添加等操作；并實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的審核、查詢與分析等。6．瓦斯、水害評價預(yù)警決策支持系統(tǒng)主要是在建立瓦斯、水害評價指標體系庫和專業(yè)應(yīng)用模型庫的基礎(chǔ)上，依據(jù)煤礦重大危險源隱患識別決策支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)通過利用基于GIS煤礦重大危險源隱患評價預(yù)警模型，實現(xiàn)在通風系統(tǒng)圖、瓦斯地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖或充水性圖上對瓦斯災(zāi)害、水害的預(yù)警預(yù)報。7．基于Web的輔助決策支持系統(tǒng)和遠程查詢系統(tǒng)基于Web的輔助決策支持系統(tǒng)和遠程查詢系統(tǒng)是建立在專業(yè)GIS系統(tǒng)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通風說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)、瓦斯說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)、水害說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)、瓦斯水害評價預(yù)警決策系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，即以瓦斯、水害評價預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為背景，以ActiveX、Java和.NET等技術(shù)為支持，基于Web技術(shù)實現(xiàn)礦井瓦斯、水害隱患的實時監(jiān)測與遠程管理，從而真正實現(xiàn)礦井瓦斯、水害防治的逐級流程處理與在線網(wǎng)上聯(lián)機分析處理。具體功能如下：（1）實現(xiàn)集團公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)（如董事長，總經(jīng)理，總工程師，安監(jiān)局長以及分管安全生產(chǎn)其他領(lǐng)導(dǎo)，通風處和其他有關(guān)處室）通過瀏覽器對煤礦開采系統(tǒng)和安全監(jiān)測系統(tǒng)運行情況等進行實時查看與監(jiān)督管理；實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)開采環(huán)境重大隱患的網(wǎng)上報警，例如瓦斯超限、風速超限、風量不足、溫度超限與主扇風機運行故障等；結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和相應(yīng)的圖表做出準確的分析判斷并給出相應(yīng)的反饋信息以利于決策分析。（2）地測處、通風處實現(xiàn)說明牌、監(jiān)測表以及評價結(jié)果等信息的遠程管理，實現(xiàn)報表的自動傳輸、自動統(tǒng)計匯總；獲取瓦斯、水害的預(yù)測預(yù)報信息及時做出準確分析與判斷，并發(fā)現(xiàn)問題快速做出響應(yīng)決策實現(xiàn)消警。（3）礦上領(lǐng)導(dǎo)可以通過瀏覽器獲取瓦斯、水害的預(yù)測預(yù)報信息及時做出準確分析與判斷，并發(fā)現(xiàn)問題快速做出響應(yīng)決策實現(xiàn)消警。

3.6煤礦重大危險源預(yù)警模型礦井重大危險源分類與相關(guān)災(zāi)害評價指標體系研究只是煤礦重大危險源隱患識別決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)，如何實現(xiàn)隱患識別，即發(fā)現(xiàn)危險源其關(guān)鍵在于煤礦重大危險源評判預(yù)警模型的研究及其應(yīng)用。隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）的廣泛應(yīng)用，特別是其空間分析能力的特殊性，GIS逐步應(yīng)用于煤礦安全管理是一種必然。煤礦數(shù)字成圖就是一種典型的GIS應(yīng)用，當前，數(shù)字化礦圖是指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)的重要技術(shù)手段，充分應(yīng)用GIS空間分析方法面向礦井重大危險源的預(yù)警預(yù)報將有助于提高煤礦安全生產(chǎn)管理。煤礦重大危險源評判預(yù)警模型主要有三種：（1）單體評判預(yù)警模型；（2）區(qū)域評判預(yù)警模型；（3）區(qū)域—單體聯(lián)合評判預(yù)警模型。所謂單體模型就是依靠單一指標評判預(yù)警煤礦重大危險源，而區(qū)域模型是采用多指標評判預(yù)警，比如地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報中的地質(zhì)－氣象聯(lián)合預(yù)警、水文－氣象聯(lián)合預(yù)警與地質(zhì)－水文－氣象的聯(lián)合預(yù)警預(yù)報等。煤礦地理空間數(shù)據(jù)的存儲是實現(xiàn)煤礦地理空間分析的基礎(chǔ)，對于解決煤礦地理空間數(shù)據(jù)一體化管理十分重要。為更好地實現(xiàn)礦井重大危險源的預(yù)警預(yù)報與決策分析，筆者結(jié)合煤礦地理空間數(shù)據(jù)、礦井重大危險源發(fā)生狀況與煤礦安全生產(chǎn)管理情況，首先提出煤礦地理空間數(shù)據(jù)一體化管理的思路，進而針對礦井重大危險源決策分析提出了基于GIS技術(shù)的煤礦重大危險源單體評判預(yù)警模型與區(qū)域評判預(yù)警模型。3.6.1基于GIS的煤礦重大危險源隱患識別預(yù)警模型研究煤礦地理空間數(shù)據(jù)的存儲與管理是礦井重大危險源隱患識別、決策分析的基礎(chǔ)，但是要真正解決這一問題還需要一定的空間分析模型與方法，即基于GIS的煤礦重大危險源隱患識別預(yù)警模型。前面談到，針對重大危險源識別、預(yù)警預(yù)報主要有三類GIS模型，主要是基于GIS的單體評判預(yù)警模型、基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型以及基于GIS的區(qū)域—單體聯(lián)合評判預(yù)警模型。筆者在此，重點結(jié)合煤礦重大危險源發(fā)生規(guī)律、危險數(shù)據(jù)源以及實現(xiàn)流程研究三類評判預(yù)警模型的應(yīng)用與實現(xiàn)流程?；贕IS的單體評判預(yù)警模型基于GIS的單體評判預(yù)警模型是采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)與原理，依據(jù)礦井重大危險源的某一評價指標及其超標臨界值評判相關(guān)災(zāi)害在未來相關(guān)條件下可能發(fā)生的情況，為提前采取必要的預(yù)防措施提供科學依據(jù)。模型數(shù)據(jù)要求單體評判預(yù)警模型的實現(xiàn)需要依托大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)：（1）礦井重大危險源歷史數(shù)據(jù)（重大危險源的歷史記錄，如災(zāi)害發(fā)生時間、地點、規(guī)模等）。（2）礦井重大危險源隱患點分布圖（主要包括：揭煤巖巷掘進面、高瓦斯、高應(yīng)力區(qū)掘進工作面、高瓦斯區(qū)、突出威脅區(qū)、突出危險區(qū)、采空積水區(qū)、小窯采空積水區(qū)、老巷、斷層防水煤柱、地表水體、物探水文異常區(qū)、水文長觀孔、底板重點警戒區(qū)等隱患點）。（3）礦井水文地質(zhì)圖與礦井充水性圖。（4）礦井瓦斯地質(zhì)圖、瓦斯等值線圖、瓦斯區(qū)域分布圖。（5）礦井巷道布置圖。（6）礦井地表水體分布。實時監(jiān)測數(shù)據(jù)：（1）礦井瓦斯歷史數(shù)據(jù)與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。（2）降雨量歷史數(shù)據(jù)與雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)。（3）災(zāi)害點歷史水文數(shù)據(jù)與實時水文監(jiān)測數(shù)據(jù)。（4）礦井頂板壓力監(jiān)測實時數(shù)據(jù)。2.模型實現(xiàn)流程礦井重大危險源單體評判預(yù)警模型主要是針對重大危險源引發(fā)主導(dǎo)因素實現(xiàn)單一指標評判預(yù)警，主要實現(xiàn)流程如圖3-42。（1）評判預(yù)警指標的選取基于GIS的單體隱患識別預(yù)警的指標選取，主要結(jié)合礦井重大危險源識別、預(yù)報、預(yù)警指標選取合理的單一評判指標，并最終為評判預(yù)警模型服務(wù)。（2）評判預(yù)警數(shù)據(jù)的獲取歷史數(shù)據(jù)主要來源于相關(guān)礦井空間數(shù)據(jù)庫中心，主要包括各類圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)等；實時監(jiān)測數(shù)據(jù)通過監(jiān)控硬件設(shè)備與系統(tǒng)獲取實時傳輸?shù)奖O(jiān)控數(shù)據(jù)中心，并發(fā)送到礦井空間數(shù)據(jù)庫中心供評判預(yù)警服務(wù)與應(yīng)用。不同單體的評判預(yù)警對數(shù)據(jù)具有不同的要求，對于不同的單體、單體的不同位置以及單體所處的不同階段，監(jiān)測不同精度的數(shù)據(jù)。因此，對于瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)、水文監(jiān)測數(shù)據(jù)以及頂板壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)以及其它基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)，必須符合標準與規(guī)范。（3）數(shù)據(jù)的預(yù)處理針對監(jiān)測數(shù)據(jù)，必須將歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)合并，并且為了增強監(jiān)測時序資料的有效信息，削弱干擾信息和系統(tǒng)噪聲，需要采用插值、濾波(均勻濾波和非均勻濾波)、累加生成、歸一化、關(guān)聯(lián)度分析等數(shù)學方法對量化信息進行處理，分析實時的監(jiān)測信息。圖3-42基于GIS的單體評判預(yù)警模型（4）隱患識別預(yù)警判據(jù)的確定隱患識別預(yù)警判據(jù)主要是根據(jù)礦井重大危險源評價指標體系的知識庫，如水害、瓦斯災(zāi)害評價指標體系庫相關(guān)評價指標作為判據(jù)。（5）預(yù)警預(yù)報模型選擇根據(jù)瓦斯、水害等不同礦井重大危險源類型建立不同專業(yè)模型庫，如瓦斯災(zāi)害預(yù)測首先依據(jù)礦井地質(zhì)條件和煤層賦存情況建立瓦斯地質(zhì)分區(qū)圖（含瓦斯突出危險區(qū)、瓦斯突出威脅區(qū)、高瓦斯區(qū)等），其次依據(jù)采掘工程平面圖的動態(tài)采掘信息與相關(guān)瓦斯分區(qū)建立聯(lián)系并進行比較分析確定可采區(qū)或未來的可采區(qū)是否屬于瓦斯警備區(qū)。相關(guān)的專業(yè)模型都統(tǒng)一存儲于煤礦空間數(shù)據(jù)庫，依據(jù)相關(guān)方法調(diào)用即可。（6）確定預(yù)警結(jié)果并發(fā)布通過模型方法的計算，最終得出礦井重大危險源的評判與預(yù)警預(yù)報結(jié)果。然后利用不斷積累更新的更詳細的資料，不斷修正相關(guān)模型及參數(shù)，提高預(yù)警模型方法的精度和準確性，并最終通過相關(guān)負責單位把預(yù)警結(jié)果發(fā)布出去，供相關(guān)安全生產(chǎn)部門應(yīng)用。基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型煤礦重大危險源受多種條件綜合影響，主要包括地質(zhì)背景條件（瓦斯地質(zhì)、水文地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)）、煤層條件（煤塵與煤自燃）、各種動力作用（如降水量、底板突水或涌水）以及人類工程活動（開采掘進、放炮）等不同復(fù)雜因素所致。綜合研究相關(guān)因素在礦井區(qū)域災(zāi)害中所發(fā)生的作用，分析其與礦井重大危險源的關(guān)系，進而建立預(yù)警預(yù)報體系十分重要。多元信息綜合應(yīng)用煤礦重大危險源主要是地質(zhì)、水文、瓦斯、氣象等因素導(dǎo)致，建立“地質(zhì)-水文-瓦斯-氣象”多元信息耦合的聯(lián)合隱患識別預(yù)警預(yù)報模型可提高煤礦重大危險源隱患識別的能力與效率，“地質(zhì)-水文-瓦斯-氣象”聯(lián)合評判預(yù)警模型綜合了四個層次（即礦井地質(zhì)區(qū)劃圖、礦井充水性圖、瓦斯區(qū)域分布圖、氣象數(shù)據(jù)及水文數(shù)據(jù)）的不同類型數(shù)據(jù)。礦井地質(zhì)區(qū)劃圖主要包括斷層分布、陷落柱分布與水文地質(zhì)等因素數(shù)據(jù)；礦井充水性圖主要包括采空積水區(qū)、小窯采空積水區(qū)、斷層防水煤柱、地表水體、物探水文異常區(qū)與水文長觀孔等因素數(shù)據(jù)；瓦斯資料數(shù)據(jù)包括揭煤巖巷掘進面高瓦斯區(qū)、高應(yīng)力區(qū)掘進工作面高瓦斯區(qū)、瓦斯突出威脅區(qū)、瓦斯突出危險區(qū)以及實時監(jiān)測瓦斯報警數(shù)據(jù)等；氣象資料數(shù)據(jù)主要從歷史雨量和預(yù)測雨量數(shù)據(jù)兩個方面來考慮，通過對雨量歷史記錄數(shù)據(jù)與已發(fā)生礦井重大危險源之間關(guān)系的研究得出地表水體對礦井重大危險源的影響，進而利用預(yù)測雨量來預(yù)警。通過綜合應(yīng)用多元數(shù)據(jù)及其相關(guān)預(yù)警評判指標體系，并利用相關(guān)評判專業(yè)模型庫、方法庫實現(xiàn)礦井重大危險源評判預(yù)警。模型評判預(yù)警流程在礦井重大危險源“水文-火-瓦斯-頂板”聯(lián)合評判預(yù)警模型的實現(xiàn)流程中，主要利用GIS強大的空間數(shù)據(jù)處理能力，可以方便快速的進行數(shù)據(jù)處理、評價指標體系構(gòu)建、因子分析、空間數(shù)據(jù)量化及單災(zāi)害因子成圖；基于GIS構(gòu)建專業(yè)模型庫與方法庫，利用模型將不同的災(zāi)害因子疊加分析形成危險性區(qū)劃圖；并利用GIS疊加氣象、人類活動等誘發(fā)因素進行實時評判預(yù)警分析，最終基于采掘工程平面圖的巷道布置實現(xiàn)礦井重大危險源隱患識別預(yù)警指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)，同時可實現(xiàn)基于WebGIS發(fā)布評判預(yù)警分析結(jié)果。模型具體實現(xiàn)流程如圖3-43。圖3-43基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)要求基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型建立和運行需要大量不同類型的數(shù)據(jù)資料，包括各類歷史資料圖件（如地形地質(zhì)圖、構(gòu)造地質(zhì)分布圖、礦井充水性圖、礦井水文地質(zhì)圖、瓦斯區(qū)域分布圖、水文相關(guān)曲線圖、降雨量資料、瓦斯歷史數(shù)據(jù)、采掘工程平面圖、可采煤層底板等高線圖）、礦井重大危險源實時監(jiān)測數(shù)據(jù)等。基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型是一個基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的動態(tài)模型，是災(zāi)害數(shù)據(jù)引發(fā)的應(yīng)用模型?；A(chǔ)歷史數(shù)據(jù)：（1）礦井重大危險源歷史數(shù)據(jù)（重大危險源的歷史記錄，如災(zāi)害發(fā)生時間、地點、規(guī)模等）。（2）礦井重大危險源隱患點分布圖（主要包括：揭煤巖巷掘進面、高瓦斯、高應(yīng)力區(qū)掘進工作面、高瓦斯區(qū)、突出威脅區(qū)、突出危險區(qū)、采空積水區(qū)、小窯、采空積水區(qū)、老巷、斷層防水煤柱、地表水體、物探水文異常區(qū)、水文長觀孔、底板重點警戒區(qū)等隱患點）。（3）礦井地形地質(zhì)圖。（4）礦井構(gòu)造地質(zhì)分布圖。（5）礦井水文地質(zhì)圖與礦井充水性圖。（6）礦井水文相關(guān)曲線圖。（7）礦井瓦斯地質(zhì)圖、瓦斯等值線圖、瓦斯區(qū)域分布圖。（8）礦井采掘工程平面圖、巷道布置圖。（9）礦井地表水體分布。（10）可采煤層底板等高線圖。實時監(jiān)測數(shù)據(jù)：（1）礦井瓦斯歷史數(shù)據(jù)與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。（2）降雨量歷史數(shù)據(jù)與雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)。（3）災(zāi)害點歷史水文數(shù)據(jù)與實時水文監(jiān)測數(shù)據(jù)。（4）礦井頂板壓力監(jiān)測實時數(shù)據(jù)。4.模型實現(xiàn)工作流程基于GIS的區(qū)域隱患識別預(yù)警模型的具體實現(xiàn)流程主要包括原始數(shù)據(jù)處理，危險性預(yù)警區(qū)劃與模型庫構(gòu)建，災(zāi)害臨界判據(jù)的確定，動態(tài)數(shù)據(jù)獲取與評判預(yù)警模型運算及預(yù)警產(chǎn)品的制作。原始數(shù)據(jù)處理：（1）礦井重大危險源隱患點數(shù)據(jù)處理，主要是在相關(guān)專業(yè)圖件上展開礦井重大危險源隱患點成圖，不同類型的災(zāi)害點按不同的符號表示出來，形成災(zāi)害隱患點分布圖。（2）災(zāi)害背景因子數(shù)據(jù)處理，利用不同數(shù)據(jù)源獲得的數(shù)據(jù)按照建立的指標體系分別將其納入GIS格式的單因子圖層，一些因子圖層可在GIS中利用原始數(shù)據(jù)進行生成，比如依據(jù)斷層數(shù)據(jù)實現(xiàn)緩沖區(qū)分析，將其作為基礎(chǔ)因子（如圖3-44）實現(xiàn)導(dǎo)水斷層的水文地質(zhì)災(zāi)害隱患識別預(yù)警分析等。圖3-44基于GIS的斷層構(gòu)造緩沖區(qū)分析示意圖（3）災(zāi)害因子分析，利用災(zāi)害隱患點與評價指標體系建立空間分析，實現(xiàn)各個災(zāi)害因子圖層與災(zāi)害隱患點之間的評判關(guān)系，利用GIS中的空間分析功能實現(xiàn)災(zāi)害隱患點圖層與各因子圖層的疊加分析（如圖3-45），并利用最短路徑分析或緩沖區(qū)確定災(zāi)害隱患點存在災(zāi)害的可能性，實現(xiàn)評判預(yù)警。圖3-45基于GIS的災(zāi)害隱患點與災(zāi)害因子的疊加分析示意圖危險性區(qū)劃與模型庫建立：根據(jù)瓦斯、水害等不同礦井重大危險源類型建立相應(yīng)的專業(yè)模型庫，如瓦斯災(zāi)害預(yù)測首先依據(jù)礦井地質(zhì)條件和煤層賦存情況建立瓦斯地質(zhì)區(qū)劃圖（含瓦斯突出危險區(qū)、瓦斯突出威脅區(qū)、高瓦斯區(qū)等），其次依據(jù)動態(tài)采掘信息、實時監(jiān)控數(shù)據(jù)與相關(guān)瓦斯分區(qū)建立聯(lián)系并進行比較分析確定可采區(qū)或未來的可采區(qū)是否屬于瓦斯警備區(qū)、瓦斯報警區(qū)等。評判預(yù)警判據(jù)的確定：評判預(yù)警判據(jù)主要是根據(jù)礦井重大危險源因子評價指標體系的知識庫，如水害、瓦斯災(zāi)害評價指標體系庫相關(guān)評價指標作為判據(jù)。評判數(shù)據(jù)獲?。涸u判數(shù)據(jù)主要包括歷史數(shù)據(jù)與實時動態(tài)數(shù)據(jù)。其中歷史數(shù)據(jù)主要來源于相關(guān)礦井空間數(shù)據(jù)庫中心，主要包括各類圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)等；實時監(jiān)測數(shù)據(jù)通過監(jiān)控硬件設(shè)備與系統(tǒng)獲取實時傳輸?shù)奖O(jiān)控數(shù)據(jù)中心，并發(fā)送到礦井空間數(shù)據(jù)庫中心實時提供給評判預(yù)警服務(wù)與應(yīng)用。評判預(yù)警模型運算與結(jié)果發(fā)布：主要依據(jù)動態(tài)監(jiān)控實時數(shù)據(jù)與區(qū)劃圖疊加，并利用GIS模型庫與空間分析方法參照災(zāi)害因子評價指標體系在礦井重大危險源隱患點區(qū)劃圖上實現(xiàn)災(zāi)害的評判預(yù)警，形成預(yù)警預(yù)報結(jié)果圖，最終可以采用不同形式進行發(fā)布。區(qū)域—單體聯(lián)合評判預(yù)警模型基于GIS的區(qū)域預(yù)警模型和單體預(yù)警模型是相互關(guān)聯(lián)的，它們各有側(cè)重，又相互補充，兩者的聯(lián)合預(yù)警預(yù)報具有很大優(yōu)勢。其中基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型能在宏觀上給出礦井重大危險源危險度在整個區(qū)域的空間分布，并可指導(dǎo)單體預(yù)警預(yù)報工作的開展，例如典型災(zāi)害體選擇、監(jiān)測點布設(shè)等；而基于GIS的單體評判預(yù)警模型能對特定的災(zāi)害監(jiān)測對象給出相對準確的預(yù)警預(yù)報，并可對區(qū)域預(yù)警預(yù)報進行驗證；兩者的聯(lián)合應(yīng)用將會極大的提高預(yù)警預(yù)報的效率和準確性，具體實現(xiàn)流程如圖3-46。區(qū)域評判預(yù)警方法能從宏觀上把握礦井重大危險源發(fā)生的規(guī)律，這些規(guī)律用于單體評判預(yù)警的機理分析，而單體的機理分析又可為區(qū)域預(yù)警預(yù)報指標體系的建立提供參考依據(jù)。煤礦重大危險源隱患的預(yù)警預(yù)報主要偏重于少數(shù)重點災(zāi)害隱患點（如瓦斯、水害）評判預(yù)警，基于GIS的單體評判預(yù)警模型應(yīng)用相對較多，而基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型主要側(cè)重礦井整體重大危險源隱患的預(yù)警預(yù)報。為此，在礦井重大危險源隱患識別中通常應(yīng)用區(qū)域—單體聯(lián)合隱患識別預(yù)警模型，但要依據(jù)具體情況采用。但不論何種礦井重大危險源的發(fā)生都是來源不同的異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)，把握相關(guān)危險源數(shù)據(jù)規(guī)律、建立相關(guān)預(yù)警模型是實現(xiàn)礦井重大危險源隱患識別與預(yù)警預(yù)報的基礎(chǔ)。圖3-46基于GIS的區(qū)域－單體聯(lián)合評判預(yù)警模型3.6.2其他數(shù)學模型的研究與應(yīng)用在決策支持和預(yù)警系統(tǒng)中，還應(yīng)該包括大量的專業(yè)數(shù)學模型庫，以供分析與水、瓦斯、火、頂板等相關(guān)的時間序列數(shù)據(jù)的變化或內(nèi)在規(guī)律時調(diào)用。下面列出幾種先進的數(shù)學模型和方法。要素識別模型在地學研究工作中，一個最基本的問題是要確定地學環(huán)境與資源的主要要素，按各要素的重要程度和制約強度的差異確定可利用元素、可開發(fā)元素和制約元素，以便為系統(tǒng)分析與規(guī)劃決策服務(wù)。這一方面的定量方法就