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煤矿安全风险预警与防控模型方案 一、项目概况 根据安徽省煤矿安全风险预警与防控项目建设方案总体要求，构建风险预警 与防控模块，包括：构建煤矿风险预警指标体系；建立煤矿风险预警分析模型； 设计煤矿风险分级研判体系；形成初步的理论模型；指导IT 厂商开发煤矿安全 风险预警与防控模型应用系统。 二、服务需求 1. 构建煤矿风险预警指标体系 调研安徽省煤矿典型灾害风险特征，统计分析不同灾害风险的有效预警指标 及其敏感性，研究预警指标与灾害风险的关联程度，从而构建煤矿典型灾害风险 预警指标体系。主要包括如下几个方面： （1）安徽省内四大煤炭企业下属煤矿的典型灾害风险特征 分析确定安徽省内四大煤炭企业典型煤矿灾害类型，包含矿井瓦斯灾害、矿 井水害、矿井火灾及矿压致灾等四种，现场调研典型灾害特征及其与矿区地质条 件、开采工艺、设备和人员安全等的相关性，研究历年典型灾害发生的影响因素、 产生机理、所属类型。 （2 ）统计分析有效预警指标及其敏感性 现场调研安徽省内各大煤炭企业在灾害防治工作中所采用的常用指标，分析 不同灾害风险中指标的敏感度及其与预警效果。 （3 ）研究预警指标与灾害风险的关联程度 研究预警指标提出的原理，结合不同煤炭企业的实际地质条件和开采工艺， 分析不同预警指标和典型灾害的关联程度，从而确定煤矿灾害安全风险指标体系 建立原则。 （4 ）构建煤矿典型灾害风险预警指标体系。 根据调研结果，结合理论分析，构建煤矿典型灾害风险预警指标体系。每种 典型灾害应包括多种单类灾害，每个单类灾害均设计预警指标体系。指标体系应 不少于3 层，底层指标的数量根据预警需要而定，最高层指标数量必须为 1 个。 指标体系具有动态可调整型，通过支持向量机、贝叶斯神经网络等技术，对典型 灾害风险进行识别和“新指标”的更新，实现预警指标体系的自学习性。 ① 淮南矿区：矿井瓦斯灾害风险预警指标体系应包含采掘工作面瓦斯浓度、 矿井可燃可爆气体的组份比例等。 ② 淮北矿区：矿井水害风险预警指标体系应包含地表警戒水位指标、松散 层下开采底含水突水预警指标、煤层底板岩溶突水预警指标、断层突水预警指标 和采空区突水预警指标等。 ③ 皖北矿区：矿井火灾预警指标体系应包括内因指标：煤自燃物质基础（例 如煤自燃特性、采空区遗煤分布、漏风分布等）和风险指标（一氧化碳浓度、氧 浓度、碳氢气体浓度和温度等），以及外因指标。 ④ 中煤新集公司：矿压致灾预警指标体系应包括基础指标（例如煤厚、倾 角、物理力学参数等）和风险指标（如工作面支架载荷、可缩量、巷道围岩支护 载荷、支架实时传输的工作阻力分析预警、巷道围岩受力变形采集式分析预警等） 两个部分。 2. 建立煤矿风险预警分析模型 根据煤矿典型灾害风险预警指标体系，建立煤矿典型灾害风险预警分析模型。 （1）根据煤矿瓦斯灾害风险预警指标体系，构建瓦斯危险源的识别预警模 型，至少包含瓦斯趋势预警和瓦斯梯度预警。其中瓦斯趋势预警模型包括瓦斯非 异常涌出情况下预警模型和瓦斯异常涌出情况下预警模型；瓦斯梯度预警模型包 括常规状态下瓦斯梯度预警模型和非常规状态下瓦斯梯度预警模型。 （2 ）根据煤矿水害风险预警指标体系，构建松散层底含水下开采水害预警 模型；构建煤层底板岩溶水害预警模型；构建陷落柱水害、断层水害、老空水害 预警模型。 （3 ）根据煤矿火灾风险预警指标体系，研究火灾危险源分布、火灾萌芽条 件与特征，构建火灾事故和 “四道防线”风险防控体系模型。 （4 ）根据煤矿矿压灾害风险预警指标体系，研究矿井巷道及采场围岩控制、 顶板灾害成因、机理及类型，选取典型矿井最主要的矿压灾害类型，构建相应的 矿压风险预警分析与防控模型。 3. 设计煤矿风险分级研判体系及理论模型 建立煤矿典型灾害各判别指标预警准则，研究灾害风险的多参量归一化无量 纲监测预警理论模型，形成煤矿风险分级研判体系。 （1）研究各项判别指标的预警准则或理论模型 预警指标体系包括状态指标和判别指标，研究各个判别指标的预警准则或临 界值。 （2 ）灾害风险的多参量归一化无量纲监测预警理论模型 预警指标体系的判识层存在多种参量时，研究分析各指标的权重（或趋势）， 建立多参量归一化无量纲预警模型。 （3 ）建立煤矿风险分级研判体系 基于预警理论模型，采用梯度级别预警模式，建立一般风险级别（四