工作面瓦斯涌出量数据处理程序设计及应用.pdf

第 4 1 卷 第 6期 2 0 1 5年 6月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd M i n e Aut o ma t i o n Vol _ 4 l NO ． 6 J u n ．2 O 1 5 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 6 0 0 0 5 ～0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 0 0 2 王蔚 ， 高卫 国． 工作 面 瓦斯涌 出量 数据 处 理程 序设 计及 应用 [ J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 6 5 - 9 ． 工作面瓦斯涌出量数据处理程序设计及应用 王蔚 。 ， 高卫 国 1 ． 河南 省 瓦斯地 质 与 瓦斯 治 理重 点实 验室 省部 共 建 国家重 点实 验室 培 育基地 ，河南 焦 作4 5 4 0 0 3 ； 2 ． 河南 理工 大学 安 全科 学 与工 程学 院 ，河南 焦 作4 5 4 0 0 3 摘 要 针 对 瓦斯 地质 统计 法 中涌 出量数 据繁 杂 、 处理 困难等 问题 ， 分析 了瓦斯 涌 出量数 据 来源 ， 建 立 了瓦 斯 涌 出量数 据 库 ， 采 用 百分位 数 方 法对 涌 出 量数 据进 行 筛选 ， 找 出能 够反 映矿 井真 实 瓦斯 涌 出量规 律 的数 据 。采 用 C语 言 编程 和 C AD 二 次开发 工具 ， 建 立 了瓦斯 涌 出量 数 据 筛选 模 块 ， 并将 其 应 用 于平 煤 十二 矿 ， 结果表 明采 用 瓦斯 涌 出量数 据 筛选模 块 可提 高数 据 处理 速度 ， 节省 了大量 的 人 力 、 物 力 ， 并提 高 了 瓦斯 地 质 图 的编制 效 率 。 关键词 工作面；瓦斯涌 出量；瓦斯地质统计法；百分位数 ； 数据处理 ； 数据筛选 中 图分 类 号 TD 7 1 2 ． 5 文献 标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 0 5 2 9 1 2 2 2 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 0 5 2 9 ． 1 2 2 2 ． 0 0 2 ． h t ml De s i g n o f d a t a pr o c e s s i ng p r o g r a m o f g a s e mi s s i o n a mo u n t i n wo r ki n g f a c e a n d i t s a p pl i c a t i o n W AN G W e i 一， GAO W e i gu o 1． S t a t e Ke y L a b o r a t o r y Cu l t i v a t i o n Ba s e f o r Ga s Ge o l o g y a n d Ga s C o n t r o l ，J i a o z u o 4 5 4 0 0 3 ，Ch i n a； 2． S c h o o l o f S a f e t y S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g，He n a n P o l y t e c h n i c Un i v e r s i t y，J i a o z u o 4 5 4 0 0 3 ，Ch i n a Ab s t r a c t Fo r p r ob l e ms of c o m p l e x a nd d i f f i c u l t y d a t a pr o c e s s i ng o f g a s e mi s s i o n a mou nt i n ga s 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 1 2 6 ； 修回 日期 2 0 1 5 0 4 2 1 ； 责任编辑 李明 基金 项目 “ 十二 五” 国家科技 重大专项资助项 目 2 0 1 1 Z X 0 5 0 4 0 0 0 5 。 作者 简介 王蔚 1 9 8 3 一 ， 男， 河南焦作人 ， 讲师 ， 博士研究生 ， 研究方 向为瓦斯地质理论与应用 、 瓦斯治理 ， E ma i l 4 7 8 2 0 7 1 6 q q ． c o m。 参考文献 [1 ] [2 ] [ 3] [4 ] [5 ] [6] 刘源骏 ， 袁梅 ， 马 科伟． 煤 矿 安全 监测 监 控 系统 探讨 E J ] ． 矿业工程 ， 2 0 1 0 ， 8 2 4 9 5 1 ． 宋冬冬。 基于 F I S的煤矿智能安检信息管理 系统 的研 究[ D] ． 保定 河北农业大 学 ， 2 0 0 8 ． 汪云 甲， 杨敏 ， 张克． 数字矿山与煤矿瓦斯监 测及预警 I- J ] ． 地理信息世界 ， 2 0 0 8 ， 6 5 2 6 3 2 ． GAO L， YU H Z． Pr e di c t i on of ga s e mi s s i on b a s e d on i n f o r ma t i o n f u s i o n a n d c h a o t i c t i me s e r i e s l, J ] ． J o u r n a l of Chi n a Uni ve r s i t y of M i ni ng an d Te c h nol og y， 20 06， 1 6 1 9 4 9 6 ． ZHA0 X H ， W ANG G，ZHA0 K K ， e t a1 ．On l i ne l e a s t s qu ar e s s u pp or t ve c t or mac hi ne a l g or i t h m i n ga s p r e d i c t i o n [ J ] ． Mi n i n g S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ， 2 0 0 9 ， 1 9 2 1 9 4 1 9 8 ． SHA0 L S。 FU G X．Di s a s t e r p r e d i c t i o n of c o a l mi ne [7] [ 8] [ 9] l, l O ] g a s b a s e d o n d a t a mi n i n g l, J ] ． J o u r n a l o f C o a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g， 2 0 0 8 ， 1 4 3 4 5 8 4 6 3 ． QI AN J S， YI N H S， LI U X R，e t a 1 ． Da t a p r o c e s s i n g mo d e l o f c o a l mi n e g a s E a r l y - Wa r n i n g s y s t e m[ J ] ． J o u r n a l o f Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d Te c hno l o gy， 2 00 7， 1 7 1 20 ～ 24 ． CA0 S G， LI U Y B， W ANG Y P．A f or e c a s t i ng a nd f or e wa r ni n g mo de l f o r m e t h a ne ha z a r d i n wor ki ng f a c e o f c o a l mi n e b a s e d o n L S S VM[ J ] ． J o u r n a l o f Chi na Uni ve r s i t y o f M i n i n g a nd Te c hn ol og y， 2 0 08， 1 8 2 1 7 2 1 76． L I N J P． P r e a l a r m s y s t e m o f c o a l mi n e b a s e d o n I CA a n d Ka l ma n f i l t e r [C] ／ ／ T h e 6 t h I n t e r n a t i o n a l Con f e r e n c e o n Nat u r a 1 Co mpu t a t i on，Ya n t a i ，2 01 0 4 95 49 7． 董丁稳． 基 于安全监控系统实测数据 的瓦斯 浓度预测 预警研究 [ D ] ． 西安 西安科技大学 ， 2 0 1 2 1 8 1 9 ． 6 工矿 自动 化 2 0 1 5年 第 4 1卷 g e o l o g i c a l s t a t i s t i c s me t h o d，d a t a s o u r c e o f g a s e mi s s i o n a mo u n t wa s a n a l y z e d，a n d g a s e mi s s i o n a mo u n t d a t a b a s e wa s e s t a b l i s he d．Ga s e m i s s i o n a mou nt da t a wa s s c r e e ne d by pe r c e nt i l e me t hod，S O a s t o f i nd o ut t h e d a t a wh i c h c o u l d r e f l e c t r e a l g a s e mi s s i o n a mo u n t r u l e o f mi n e ．A g a s e mi s s i o n a mo u n t s c r e e n i n g mod ul e wa s e s t a bl i s he d by us e o f C pr o gr a m mi ng l a ng u a ge a nd t he s e c o nd de v e l o pme nt t o o l of CAD a nd a p pl i e d i n No． 1 2 Co a l M i n e o f Ch i na Pi n gme i S he nma Gr o u p．The a p pl i c a t i o n r e s u l t s h ows t ha t t he g a s e mi s s i on a moun t s c r e e ni n g mo dul e i mpr o v e s d a t a p r o c e s s i ng s pe e d a nd pr e p a r a t i on e f f i c i e nc y o f g a s ge ol o g i e a l ma p a n d s a ve s a l O t o f m a np owe r a n d m a t e r i a l r e s ou r c e s ． Ke y wo r d swo r ki n g f a c e； ga s e m i s s i on a mou nt ； g a s g e o l o gy s t a t i s t i c s m e t ho d； p e r c e nt i l e； d a t a pr o c e s s i ng；d a t a s c r e e ni n g 0 引言 瓦 斯地 质统 计法 预测矿 井 瓦斯 涌 出量是 瓦斯 地 质编 图中 的重要 内容 ， 是 反 映矿 井 瓦 斯 涌 出量 规 律 的重要 方法 。瓦 斯 地 质统 计 法 的 应 用 ， 首 先需 要 有 大量矿 井 已采工 作 面的瓦 斯涌 出量 资料 和相关 的瓦 斯 、 地 质 、 开采等 方面 的资 料L 1 ] 。 中国大部分 煤 矿开 采历史悠久 ， 瓦斯涌出量方面的资料存在数据量大 、 资料繁杂 、 处理 困难等问题 。涌出量数据的处理会 占用 瓦斯 地质 编 图很 大一 部分 人力 、 物 力 ， 甚 至耗 费 大量 的财 力 。针对 该 问题 ， 本 文 提 出一 种 方 便 快捷 的瓦斯涌 出量 数据 获取 、 筛选 方法 。 l瓦斯 涌 出量数 据来 源 瓦斯 地质 统计 法 中的瓦 斯涌 出量 计算公 式 为 Q1一 q f p f q w p q c p 。 1 式 中 Q 为工 作 面绝对 瓦斯 涌 出量 ， m。 ／ mi n ； q 为工 作 面 回风巷 风 量 ， m。 ／ rai n ； P 为 工 作 面 回风 巷 瓦 斯 浓 度 ， ； q 为 工 作 面瓦 斯 排 放 尾 巷 风 量 ， m。 ／ mi n ； P 为工作面瓦斯排放尾巷瓦斯浓度 ， ； q 。为工作 面抽 采管 路流 量 ， m。 ／ rai n 为工 作 面 抽 采 管 路 瓦 斯浓度 ， 。 由式 1 可 知 ， 统 计 瓦斯 涌出量 主要需 要 瓦斯浓 度 、 风量 、 抽 采等 基础 数据 ， 同时 ， 分 析瓦斯 涌 出量规 律所 需 要 的 数 据 源 自瓦 斯 、 地 质 、 开 采 等 方 面 的 资料 。 为 了准 确 分析 煤 矿 瓦斯 涌 出量 规律 ， 必 须 保证 所有瓦斯涌出量数据及相关数据来 源的可靠性口 ] 。 下面详细介绍计算瓦斯涌出量的所需基础数据及相 关 数据 的来 源 。 1 ． 1 瓦斯 浓度数 据 来 源 瓦 斯浓 度是 指工 作面 回风 巷 中回风流 的瓦 斯浓 度 ， 是体现瓦斯涌出量大小的重要数据 ， 也是计算瓦 斯 涌 出量 的基础 。中 国平 煤神 马集 团 以下 简 称 平 煤 十 二矿 为保 证采煤 工作 安全进 行 ， 配备 了大 量 的 安 全监 控装 备 ， 每 个工 作 面均设有 瓦斯 浓度 监测 点 。 如 已 1 5 ～1 7 2 0 0工 作 面 回风 巷 共 布 置 3个 监 测 点 ， 分别 为 回风 巷里 口、 回风 巷 外 口 、 防 突风 门前 5 m， 如 图 1所示 。其 中回风巷 里 口监测 点主要 监测 工作 面上 隅角位 置 瓦斯浓 度 ， 该 位置 靠近 采空 区 ， 风 流速 度不高 ， 导 致风 流处 于涡 流状态 ， 瓦斯 容 易积 聚 。回 风巷外 口监 测点 接 近 回风下 山位 置 ， 该 位 置 的 瓦斯 浓度可代表整个工作面的瓦斯情况 。监测点瓦斯浓 度由瓦斯监测系统传输到井 上瓦斯监测 机房， 计算 机 自动统计数据， 并形成表格 。 恒 H 0 i n ] 图 1 己 1 5 1 7 2 0 0工 作 面 布置 及 监 测 点 位 置 高突瓦斯矿井为 了增加风排瓦斯量 、 治理瓦斯 涌 出量过 大 的问题 ， 会 在 工作 面 开拓 一 条 与 回风 巷 平行 的专 用 瓦斯排 放巷 ， 即尾 巷 。在 尾 巷 位 置 一般 也会布置瓦斯监控点监测瓦斯浓度 ， 监测值 同样会 在 瓦斯监 测 系统 中 记 录 。所 以 ， 在统 计 瓦 斯 回风巷 瓦斯浓度 的同时 ， 也要统计尾巷中的瓦斯浓度 。 1 ． 2风量 数据 来源 工作 面瓦斯 涌 出量 计算 所需要 的风量数 据 主要 来 自通 风报 表 。通风 报表 主要是 记 录矿井 、 采 区 、 工 作面 、 硐室等通风情况 ， 以及 主要通风设施使用情况 的数据 表格 ， 由煤 矿通 风科 负责统 计 、 收集 、 整理 、 分 析 ， 是煤 矿安 全 生产 管理 重 要 的 数 据表 格 。根据 时 2 0 1 5 年第 6期 王蔚等 工作 面瓦斯涌出量数据处理程序设计及应用 7 间长 短 ， 可将 通风 报表 分 为通风 旬报 、 通 风 月报 和通 风季 报 3类 ； 根据 通风 监测 位置 及监 测对 象 不 同 ， 可 将通 风报 表分 为 矿 井 和采 区通 风 报 表 、 工 作 面 及 硐 室通 风 报表 、 通 风设施 使 用情况 报 表等 。 同样 ， 在 有尾 巷 布置 的工作 面 ， 也要 保证 尾 巷 的 通风 量 ， 达到 风 排 瓦斯 的 目的 。在煤 矿 通 风报 表 中 记 录有 尾巷 的风 量 。因此 ， 统计 回风巷 风量 的同时 ， 也要 做 好尾 巷风 量 的统计 。 1 ． 3抽 采数 据 来 源 瓦 斯抽 采是 煤矿 保证 安全 生 产 的主要 措施 。在 瓦斯 抽 采过 程 中记 录 了大 量 的数 据 ， 如 钻孔 施 工 管 理 台账 、 瓦斯 抽 采 日报 表 等 。其 中钻 孔 施 工管 理 台 账 记 录 了打 钻 过程 中 的钻孔位 置 、 钻孔 属性 、 卡 钻及 掉 钻 等数据 ， 瓦 斯抽 采 日报 表 记 录 了钻 孔 施 工完 成 后 抽采 管路 中的流 量 、 压 力 、 温度 、 瓦斯 浓度 等 数据 。 因此 ， 瓦斯 抽采 日报表 是 统 计 工 作 面 瓦 斯 涌 出量 必 不 可少 的数 据来 源 。 1 ． 4其他 数据 来源 其他 数 据 主 要 是指 用 于 分 析 瓦斯 涌 出 量规 律 、 影 响 瓦斯 涌 出量大 小 的因 素 ， 主要 分 为 3大类 第一 类是瓦斯方面的数据 ， 如瓦斯含量 、 瓦斯 压力等 ； 第 二类 是地 质方 面 的数 据 ， 如 煤层 埋 深 、 煤 层 厚 度 、 地 质构 造 、 煤 层顶 板 泥岩 厚度 等 ； 第 三类 是煤 矿 开采 方 面的数据 ， 如开采技术 、 回采速度 、 回采进尺、 工作面 日产 量 等 。 1 瓦斯方面 的数据。瓦斯含量 、 瓦斯压力等 数据 反 映 了煤 层 瓦斯 赋存 的情况 及 煤解 吸瓦 斯 的快 慢 ， 是 防治煤与瓦斯防突规定 中要求的基础数据， 也是 煤 矿分析 瓦 斯 赋存 规 律 、 制定 瓦斯 治 理 措 施 的 重要依据。瓦斯基 础参数主要是 在煤矿开采 过程 中 ， 由专 业人 员 提取煤 样 ， 送交 瓦斯 参数 测试 中心 测 试所 得 的数 据 ， 其 主要 的储 存 形 式是 瓦斯 基 础 参 数 测试 表 。 2 地 质 方面 的数 据 。地 质 因素 主要 影 响煤 层 中瓦斯 的保存 或 逸 散 ， 从 而 导 致 瓦斯 涌 出量 发 生 变 化 。影 响瓦 斯涌 出量 的地 质 因 素具 有 多 样 性 ， 其 数 据来 源 也 比较广 。煤 层埋 深 主要来 自煤 矿提 供 的煤 层底 板 等高 线 图 ， 煤 层 厚 度 和 煤 层 顶板 泥 岩厚 度 均 来 自地 勘 时期钻 孑 L 柱 状 图及 开采 时期 煤 层 编 录 等 ， 地 质构 造来 自煤 矿地 测科 室 的地勘 时期 的构造 勘探 及 开采 过程 中的工作 面地 质说 明书 。 3 煤 矿 开采 方面 的数 据 。煤 矿 开采 是 矿 井最 重要 的环节 ， 是保证矿井产量的一个重要因素 ， 也是 影 响煤 层 瓦斯 涌 出量 的重 要 因素 。开 采方 面 的 因素 主要 有开 采规 模 、 开 采 顺 序 与 回采 方法 、 回采 速 度 、 工作面 日产量等 ， 其 中开采 规模是指 开采 、 开拓范 围 ， 开 采规 模越 大 ， 煤 矿 的绝 对 瓦斯 涌 出量 越 大 ； 开 采顺 序是 指多 煤层 开采 时 的首 采 煤 层 先 后 顺 序 ， 一 般地 ， 首 采煤层 的 瓦斯 涌 出量 较 大 ， 后 采 煤 层 较 小 ； 回采 方法 主要 体 现在 回采 率上 ， 回采率 越低 ， 瓦 斯涌 出量 越 大 ； 回采 速 度 和 工 作 面 日产 量通 常情 况 下 均 与瓦 斯 涌 出量 成 正 比 。开 采 规模 、 开采 顺 序 与 回采 方法 大 多在矿 井 初 步设 计 中 就 已经 确 定 ， 不 会 做 太 大更 改 ， 这几个 因素 虽 然 对 瓦 斯 涌 出量 有 一定 的影 响 ， 但 其 影 响的 大小是 相 对不 同矿 井 而言 的 ， 同时开 采规 模这 一 因素 主要 体 现 在 矿井 产 量 方 面 ， 可 以用 工作 面 日产量 表示 。工作 面 日产量 的主要储 存 形式 是矿 井 生产科 室 的产 量报 表 。回采 速 度通 过 回采进 尺计 算所 得 ， 回采 进 尺 的主要 储存 方式 是 回采 台账 ， 其上记录每 日每班完成工作量及进尺数。 2瓦斯 涌 出量 数据 库建 立 根 据 瓦斯 涌 出量 数 据来 源 分 析 可 看 出 ， 瓦 斯 涌 出量 统计 工作 量 大 ， 耗 费大 量 人 力 、 物力 ， 严 重 影 响 后续 瓦 斯涌 出量 规 律 分 析 工 作 的 进行 ， 降 低 了瓦 斯 地 质 图编制 的效 率 。 因此 ， 需 要 一 种 汇 总 数 据 和 自 动 提取 数据 的方 法 。本 文 采 用 基 于 S QL数 据 库 的 数 据汇 总及 选取 方 法 ， 实现 数 据 定 义 、 数 据 查 询 、 数 据 更新 、 数 据控 制等 功能 ， 提 高数 据处 理效 率 ] 。 2 ． 1 数 据 定 义 S QL数据 定 义 功 能 包 括 定 义 数 据 库 、 基 本 表 、 索 引 和 视 图 ， 用 到 的 保 留 字 主 要 为 C RE AT E 创 建 、 DR OP 删除 、 AL TE R 修 改 。 由于瓦 斯 涌 出 量 数据 的繁 杂性 ， 需 要根 据 每个 数据 的来 源 ， 确定 其 在 数据 库 中 的标 准 形式 ， 实 现瓦 斯涌 出量 数据 读 取 、 写入 ， 对瓦 斯涌 出量 数据 进 行删 除和 修 改 。 2 ． 2 数据 查询 S QL是一 种查 询 功能 很 强 的语 言 ， 只要 是 数 据 库存在 的数 据 ， 总 能通 过 适 当 的方 法 将 其 从 数 据 库 中查 找 出来 。S QL中 的查询 语 句 只有 S E L E C T， 其 可与 其 他 语 句 配 合 完 成 所 有 的 查 询 功 能。从 F RO M 子 句 列 出 的 表 中 ， 选 择 满 足 W HE R E 子 句 给出的条件表达式的元组 ， 然后按 GR OUP B Y子句 分 组 子 句 中指 定 列 的 值 分 组 ， 再 提 取 满 足 HAVI NG子 句 中组 条 件 表 达 式 的 组 ， 按 S E L E C T 子句 给 出 的列 名 或列 表 达式 求 值 输 出 。OR DE R 子 句 排序子句 是对输 出的 目标表进行重新排序， 并 可 附加说 明 AS C 升 序 或 D E S C 降序 排列 。