煤火灾害动态感知与隐患辨识预判系统

作品介绍

煤火灾害遍布世界各地，每年造成巨大的煤炭资源损失和环境污染，严重威胁着自然环境和人类健康，已成为全球性灾难，也是威胁煤矿安全生产的五大灾害之一。我国以烟煤和褐煤为主，90%以上的煤层自燃倾向性为易自燃（I类）或自燃（II类），煤自燃灾害十分严重，每年发生煤自燃火灾事故4000多起，封闭采煤工作面100多个，并多次引起瓦斯燃烧和爆炸事故，造成重大的人员伤亡和经济损失。这些都是由于采空区煤层自燃，且火源位置不明、监测和防灭火手段失效或滞后所造成的重大灾难事故。

这些都是由于采空区煤层自燃，且火源位置不明、监测和防灭火手段失效或滞后所造成的重大灾难事故。煤自燃隐蔽火源的监测、探测和预警主要存在以下几方面的难点：

1.煤岩体导热性差，传统测温方法，难以准确判定自燃程度；

2.标志性气体飘移性好，难以精准定位高温区域；

3.采空区煤自燃危险区域分布范围广，人工巡检的工作量大、盲区多、时效性差、漏报率高；

4.标志性气体与煤自燃温度对应关系不明确，难以定量划分煤自燃危险等级；

5.煤自燃监测信息种类多、数据量大、内在关联性差，缺乏有效的多源信息融合识别预判方法，数据挖掘和分级预警难度大。

传统煤火灾害监测技术针对性、防控措施滞后，常规措施缺乏高效性与长效性。因此，研发煤火灾害动态感知与隐患辨识预判系统是矿井安全生产的迫切需要和现实需求！本作品围绕上述五大难点，以煤火灾害精准监测预警与科学防控为总体目标，创建了煤自燃基团突变理论及精细划分方法，建立了煤火灾害预警指标体系，构建煤自燃分级预警指标体系和危险程度判定准则，研发了煤自燃特征信息无线监测预警系统、采空区温度场分布式光纤监测预警系统、煤自燃指标气体激光光谱动态检测系统，提出了煤火灾害分级预警准则，建立了煤火灾害危险程度预测模型，研发了煤火灾害动态感知与隐患辨识预判云平台，并开发了煤火预警APP。该系统通过现场应用，实时监测煤火灾害指标气体、压能、温度、湿度、差压、绝压及Graham’s Ration指数等信息，动态判定采空区压能分布规律、漏风规律、呼吸状态及危险程度。实现了煤火灾害隐患和事故的分级预警、超前预测及被动治理到主动防控的根本转变，提升了煤火灾害预警的数字化、网络化和智能化水平。

作品创新点

创建了煤自燃基团突变理论及精细划分方法

提出了煤自燃隐患区域判定与多场耦合反演识别方法

开发出煤火灾害多参数网络化动态监测技术及装备

研发出煤火灾害动态感知与隐患辨识预判系统

研究成果

本作品多项技术成果经同行院士或专家进行技术鉴定，该作品成果达到国际领先水平或国际先进水平，先后获中国煤炭工业协会科技进步一等奖、国家安监总局科技进步一等奖、陕西省科技技术二等奖、中国安全生产协会安全科技进步二等奖等省部级科技奖，项目作品学生团队受理国家发明专利2项、实用新型专利1项，登记计算机软件著作权3项，制定产品标准4项。

指导教师

王伟峰，1982年生，民进会员，博士，高级工程师/硕导、项目博导，西安市城市公共安全与应急救援重点实验室副主任，陕西省科技创业导师，全国煤炭青年科技奖获得者、中国能源研究会优秀青年科技工作者、陕西省科技工作者创新创业大赛一等奖获得者、全国煤炭工业生产一线优秀青年科技工作者，公共安全科学技术学会灾害事故调查专委会委员、中国高校创新创业学院联盟竞赛专委会委员、国际应急安全产业联盟专家智库成员、工信部重大技术装备专家库成员、四川省消防救援总队天府火调技术孵化中心首席技术顾问等。

主要从事矿井火灾防控理论与技术等方面的科研与教学工作，主持国家自然科学基金面上项目、青年基金、国家重点研发计划国际合作项目课题等省部级以上项目6项，获省部级科技奖20余项，发表论文60余篇，授权发明专利16项、实用新型专利50余项，软件著作权13项。先后指导大学生挑战杯、创青春、“互联网+”、研电赛、大创等科技活动，获中国“互联网+”大学生创新创业大赛国赛铜奖2项、第十五届“挑战杯”国赛二等奖1项、“累进创新专项奖”国赛铜奖1项、中国研究生电子设计竞赛国赛三等奖1项，获省级竞赛特等奖2项、银奖6项、铜奖2项。

团队成员

杨博 研安全2005班

刘韩飞 研电气工程1802班

王志强 研计算机技术1901班

严瑞锦 安全工程（卓越）1801班

刘莹莹 安全工程（卓越）1801班

阮诗怡 安全工程（卓越）1801班

刘楚琪 消防工程1901班

曹毓国 应用化学1901班