1、202311技术应用与研究137Modern Chemical Research当代化工研究矿井防治水技术智能化发展研究李 军（晋能控股装备公司赵庄煤业 山西 046600）摘要：水患一直是影响煤矿安全生产的一项重要因素，为精准探测煤矿水患，笔者把人工智能技术与信息化技术引入了煤矿水害防治工作中，具体从煤矿水害探测装备与方法的智能化、水害的预测评价智能化以及监测预警技术的智能化三方面着手进行了研究，并建设性的提出了煤矿防治水未来智能化发展应重点研究的方向，以期通过提升煤矿防治水技术的智能化水平，能进一步做好矿井防治水工作，更好的保障矿井安全生产。关键词：煤矿水害；预测；智能化；发展；策略中图分
2、类号：TD 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.11.042Research on the Intelligent Development of Mine Water Prevention and Control TechnologyLi Jun(Zhaozhuang Coal Industry of Jinneng Holding Equipment Company,Shanxi,046600)Abstract：Water hazards have always been an important factor affecting coal mine
3、safety production.In order to accurately detect coal mine water hazards,the author has introduced artificial intelligence technology and information technology into the prevention and control of coal mine wa-ter hazards.Specifically,research has been conducted from three aspects:the intelligence of
4、coal mine water hazard detection equipment and methods,the intelligence of water hazard prediction and evaluation,and the intelligence of monitoring and warning technology.And constructive suggestions were made for the future intelligent development of coal mine water prevention and control,with the
5、 aim of improving the intelligent level of coal mine water prevention and control technology,further improving the work of mine water prevention and control,and better ensuring mine safety production.Key words：coal mine water damage；forecast；intelligence；development；strategy引言煤炭是中国重要的能源之一，对于国民经济的平稳和
6、有序运行至关重要。但是，在采煤过程中，灾害事故时有发生，矿井水害被视作是五大灾害之一1。矿井水害的防治非常关键，因为突然发生的水害事件不仅会对矿山的正常采掘进度造成影响，还可能严重危及人们的人身和财产安全。随着Internet、人工智能AI等电子信息技术的迅速崛起，新兴智能化开采技术正在逐渐取代原有的煤矿防治水灾的模式，同时煤炭水害防治技术也在不断革新和完善。1.探测装备以及相应方法的智能化加装煤矿灾害探测装备的主要目的是探索测量煤矿中的各种地质参数，如断裂带、沉积层、隔水带等，以提升煤矿安全性和生产效率。现阶段，随着 Internet及人工智能AI的迅猛发展，采煤矿井水害监测技术已逐步实现自
7、动化和智慧化。(1)对地震勘探技术进行三维分辨为了增强三维地震勘探系统的抗干扰性能，智能监测器应当具备自主适应放大的能力。在进行三维地震数据的剖面分析时，技术人员需要展示和讲解数据信息，但该过程周期较长且极易受一些主观环境的影响。为了解决以上弊端，研究专家运用了各种人工智能运算方法，例如：压制噪声的不连续属性构造方法、运用地质经验和理论组合数据信号处理加工技术实施断层自动提取、使用人工神经网络生成错误概率范围以对断层实施识别。(2)瞬变电磁探测技术瞬变电磁技术是一种在煤矿灾害预防中查找隐藏水源点的重要工具，因其灵敏度高、适应能力强、施工性能好而备受青睐，为进一步提高瞬变电磁仪器的稳定性和数据信
8、息处理加工的精准度，部分专家融合了多种智能新兴技术手段，包括智能芯片和人工智能算法。这些技术可以对产生的干扰信号进行自动滤除并提升定位精准率，从而提升瞬变电磁仪器的抗干扰能力和数据信息加工处理的准确度2。(3)高密度电法探测技术人工神经网络算法在高密度电阻率成像技术处理中得到了普遍运用，可以迅速反向计算可见电阻数据信息，提升了数据信息加工处理的效能；通过应用反向传播神经网络探究高密度电阻数值，实现了重要的突破；通过将ACO算法与反向传播神经网络算法相组合，可以提高数据信息加工处理的精度；高密度电阻202311技术应用与研究138Modern Chemical Research当代化工研究率成像
9、技术的非线性反向计算可以利用将混沌优化运算方法与反向传播神经网络运算方法相组合来实现3。这种方法可以改进粒子群的振荡，从而提升数据信息加工处理的精准率和反向计算成像的品质，相比于单独使用反向传播神经网络运算方法来处理加工数据信息。2.预测评价智能技术(1)三维充水结构可视化技术三维立体可视化地质模型是一种表现地质模仿和相关信息的模式，它能够有效地消除原有模式存在的缺陷。另外利用计算机和信息视觉化技术，通过三维空间的呈现，针对水源和积水区域的地质环境转换成数字信息予以显示和表述，以实现对突然发生的涌水风险程度开展辩识。视觉化模型见图1。依据水文地质模型，可以有效地构建三维充水框架，并且能够显示通
10、道和抗渗层的布局构造，同时还能显示状态实时发生变化的情况。本文提到三维充水框架构建的模型有两种形式：动态和静态4。其中，动态建模是对不同时间段内存在的动态风险进行辩识的经过，可以实现模型的重构。这一过程可以辩识进入挖采过程中的风险，并对其进行动态化的呈现。图1 某煤矿三维充水结构可视化模型(2)含水层富水性规律与分区技术能够运用评估方法和Artificial Neural Network等技术手段对矿井重点蓄水层的水源变化情况进行划分，划分过程重点基于蓄水层含水性规律和对应的空间管理措施。在考虑了影响水源变化情况的关键控制因素后，开发了一项根据地理信息系统的各种元素整合的水质动态评估指标法，同
11、时将其运用于含水量收集区的探究。评估指标参数如砂层厚度、层数量、含水量等，是依据渗水层的三维立体构造特点来明确的5。采用GMRA剖析评估指标的用水量二者间的关联性，评价含水层的水效率的方法包括大气因子比较法和污染物扩散模拟评价法。(3)对煤层底板突水区域预测进行统计煤层底板通常会因为各种因素的作用而发生涌水现象。当剖析与水流相关的问题时，需要依据其发生机理，明确水涌情况发生的原因和决定水涌速度的因素之间的关联性。利用有关指标值和数据信息进行剖析，并构建非线性数学模型，能够预判非矿区水涌风险程度。运用剖析影响煤层底板涌水的有关原因，可以构建煤层底板涌水评估系统；运用数据信息剖析和人工神经网络等技
12、术手段，建立了煤矿井下突发水害预警监测系统，目的是对突发水害过程中的水流速度和水量进行预测，并且参照有关数据信息和模型，将突发水害预判的精准度提升至91%。3.监测预警技术的智能发展(1)矿井水情远程监测随着智能芯片以及其他设备仪器的不断革新和运用，现代水位测量系统得到了现代化的升级。矿井水情监测系统由传输感应器、数据信息供电系统、阻燃电源和地面通讯适配器等组成。实现煤矿生产数字化发展的关键技术是运用远端监测技术。利用动态收集数据信息并呈现在主控屏幕上的技术，全方位剖析和了解水文地质特点和规律，基于准确的决策根据从而明确预防治理的规划设计。该动态监测技术采用智能化的传感器和芯片，能够从远实时监
13、控监测矿井水文地质的水位、水温变化、水压力和水流载量，显示出技术方面的不断进步。Internet技术的普及应用加速了远程监控技术的发展，也推动了水状监测技术的现代化。利用在该系统中整合Internet数据信息服务器的技术，使数据信息的搜索利用变得更加高效。现阶段，中国的远程水情监测技术正在不断开发和优化，其中采用了互联网+的模式。这个系统可以利用Internet进行传送和保存数据信息，另外还可以进行远端监控、故障智能判断、专家远端技术支持等功用，并且还构建了一套健全的水情监控关系系统的开采区水监控系统。此系统的研发和运用进一步推动了煤矿预防治理水害技术的发展。(2)煤矿排水自动控制系统矿井排水
14、自动控制系统实现功能是针对矿井中的卸煤机在没有值班人员操作的情形下，地下排水系统能够自动运行。自动水泵控制系统具备多种功能，如进水阀开关的自动控制、自动监控排水指标、终端传送数据信息、自行修复等。自动水泵控制系统的主要优点在于可以自行保存和剖析水泵的启动时间、运行时间、动态水位以及管道内部水流量等数据；实现自动水泵控制的方法包括依据水箱水位参数控制水泵的启动和停止，同时依据不同水位核查水泵的启动和停止频次；对给水泵的运转状况展开剖析，可以结合水泵和发动机的主轴承和绕组的温度变化、产生电流等指标来进行评估；备用和维护水泵应该具备自动调控功能，控制水泵互相切换运转，以及减小应急排水频202311技
15、术应用与研究139Modern Chemical Research当代化工研究次，从而实现主排水系统的智能控制。煤矿排水自动控制系统融合了电子信息和工业控制两种技术，以保障其平稳安全运行。该系统接入了煤矿整体的自动化系统平台，是其子系统之一。天地科技有限公司在山西南部的某些煤矿实施设计和改造，从而使矿区管理实现智能化。(3)网络电法监测技术网络电法监控技术是在传统电法和高密度电法基础上演变而来的。它能够实时监控矿井内部水源情况，使得监测结果更加直观明了。该技术的主要流程是将智能电极和数据信息通讯系统相融合，对网络实现线上监控功能，进而减少了利用网络采集数据信息的费用。它可以收集来自电场的全部数
16、据信息，以便远程控制。研制的并行电网仪器已成功应用于多个煤矿，如在五沟煤矿中对工作面底板的水流状况的预测就达到了非常好的效果，同时可应用于检测工作面巷道的通风效果。此外，采用并联电网的模式可以监测矿区的积水的动态变化，同时对其过程展开剖析6。4.煤矿防治水智能化技术未来发展方向为构建和优化煤矿防治水智能技术系统平台，建议从下面三个层面展开研究。(1)多源时空智能化探测技术随着科技水平的提升和革新，探测技术得到了不断的改进。当前，智能型传感器技术被广泛采用，其运用可以促进监测模式向现代化转型。在水害监控和专家预警系统中融入智能化的机器人监测和数据信息保存技术，在物理探测领域融入人工智能AI技术。针对开采矿区的水情风险智能监测方面，将通过构建一套综合性的体系，并运用多类型的传输感应仪器获取系统中的数据，实现矿井水害的相关监测数据信息自主监测和用户设备仪器（如地电磁等）信息的采集，以达到风险智慧化监测的目的。同时，还提到了3D地震现场探测机器人的探究，探讨了AI技术在物理探测领域的运用前景。(2)玻璃水文地质技术在开展空间数据信息的可视化分析过程中，需要运用玻璃水文地质技术手段，这是一项比较