煤矿突发水灾害预警系统设计

摘要

随着我国经济的飞速发展，煤炭的需求日益增长，煤矿的生产任务不断增加，煤矿安全问题也变得尤为突出。近年来，我国的煤矿事故死亡人数一直高居世界之首，究其原因除了我国煤矿的基础安全设施薄弱、人员安全意识差之外，还与我们对煤矿安全管理的预警工作开展缓慢有关。煤矿的地理特点致使其在事故救援方面存在诸如破坏程度大、应急救援困难等不利因素，但与其他的煤矿事故不同，如果能提前预测煤矿突发水灾害，可以采取排水降压、预留煤柱等防治措施避免突水事故的发生或者减小其造成的损失。煤矿突发水灾害预警系统能够通过科学的手段和方法预测突水事故，降低突水事故的发生频率，减少煤矿人员伤亡，提高企业经济效益，提升政府在公众心目的形象，具有较高的经济和社会效益。目前，能够在企业中实际运用的煤矿突发水灾害预警系统较少，对此的研究大都停留在理论阶段，实用性需要进一步改进。
　　 本文提出煤矿突发水灾害预警系统的设计，其主要包括数据监测和预测两个重要模块和用户管理、数据查询、事后信息录入三个辅助模块。文章首先以煤矿突发水灾害机理为基础，分析突水的主要影响因素，建立煤矿突发水灾害预警系统的监测指标体系，并运用Access数据库、VB，设计煤矿突发水灾害预警系统的登陆、数据输入、查询与用户管理界面。
　　 其次通过对煤矿突发水灾害常规算法的对比分析，选择BP神经网络集成模型建立煤矿突发水灾害预测模型，并根据突水量与矿井最大排水量间的关系，对煤矿突发水灾害进行等级划分，确定预警界限值，将matlab、Access数据库和VB相结合，设计煤矿突发水灾害预警系统的预测、预报和事后信息录入界面。
　　 最后通过对平顶山X煤矿考察和监测，选取该矿4个点作为监测点，将数据输入预警系统，根据预警系统的输出做出相应措施，验证了煤矿突发水灾害系统的可操作性与适用性，能够为企业监测突发水灾害可能性，将突发水灾害事故扼杀于萌芽，降低事故发生频率和企业安全生产成本，提高企业的经济和社会效益。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 问题剖析

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 煤矿突发水灾害数据监测模块设计

2．1 煤矿突发水灾害预警系统整体框架

2．2 煤矿突发水灾害监测点选取

2．3 煤矿突发水灾害致因机理分析

2．3．1 地质构造因素分析

2．3．2 底板隔水层因素分析

2．3．3 含水层因素分析

2．3．4 开采活动因素分析

2．4 煤矿突发水灾害监测指标体系建立

2．4．1 地质构造指标建立

2．4．2 底板隔水层指标建立

2．4．3 含水层指标建立

2．4．4 开采活动指标建立

2．4．5 突水征兆频数指标建立

2．5 数据监测模块界面设计

2．5．1 登陆界面设计

2．5．2 数据输入设计

2．5．3 数据查询设计

2．5．4 用户管理设计

2．6 本章小结

3 煤矿突发水灾害预测算法设计

3．1 煤矿突发水灾害预测常用算法分析

3．2 基于BP神经网络集成的突水预测模型建立

3．2．1 神经网络模型建模步骤

3．2．2 单个BP神经网络结构确定

3．2．3 BP神经网络集成模型参数确定

3．2．4 网络训练及结果集成

3．3 本章小结

4 煤矿突发水灾害预测模块设计

4．1 煤矿突发水灾害预报等级确定

4．1．1 等级划分指标确定

4．1．2 预报等级划分

4．2 煤矿突发水灾害预测界面设计

4．2．1 预测界面设计

4．2．2 预报界面设计

4．2．3 事后信息录入界面设计

4．3 本章小结

5 煤矿突发水灾害预警系统应用

5．1 平顶山X煤矿概况

5．1．1 平顶山X煤矿简介

5．1．2 地质条件分析

5．1．3 水文条件分析

5．1．4 突发水灾害原因分析

5．2 训练样本数据收集及预测方法验证

5．2．1 训练样本数据收集

5．2．2 煤矿突发水灾害预测方法验证

5．3 监测点选取及数据监测

5．4 预警结果及应用

5．4．1 预警结果

5．4．2 结果应用

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录A 煤矿突发水灾害预测模型计算源程序

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果