浅谈煤矿重大危险源防治措施专家系统——知识库的构建

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摘要： 以煤矿井下重大危险源防治措施为研究目标，即瓦斯、突出、水灾、火灾、顶板、粉尘这“六大”灾害的防治措施为主，以掘进工作面和回采工作面为主要研究对象，构建煤矿井下重大危险源防治安全措施专家系统的“知识库”，以期更好的指导煤矿企业安全生产，是当前煤矿企业安全事故频发的形势下，急于构建的以计算机为载体的应用系统。本文以瓦斯防治措施为例，简要叙述其知识库的构建过程。

关键词： 知识库；专家系统；煤矿；重大危险源；防治措施

中图分类号：G40 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）22-0261-031 煤矿重大危险源的研究范围

2009年我国煤矿可查事故共110起，死亡、失踪人员864人。其中煤与瓦斯突出16起，死亡212人；瓦斯燃烧、爆炸28起，死亡212人；瓦斯中毒、窒息事故16起，死亡86人；冒顶坍塌事故19起，死亡62人；机电事故7起，死亡29人；透水事故21起，死亡125人；其他事故3起，死亡45人。

根据中国煤矿1980～2000年重大事故发生地点统计：“瓦斯、突出、水灾、火灾、顶板、煤尘”六大煤矿事故直接发生在采煤工作面和掘进工作面的比例较大，占58.0%。

2 知识库构建流程图和系统层次结构

知识库系统构建时，根据危险源的发生地点和不同危险源的划分，把系统分为各个子系统，每个子系统都会根据开采或掘进时的各种条件，设立了不同的参数，用户可以根据参数的选择得出相应的防治安全措施。

整个系统分为回采工作面、掘进工作面和井下其它地方三个A级子系统，每个A级子系统里面根据危险源的分类又分为六个B级子系统，如回采工作面分为：瓦斯防治、突出防治、顶板防治、水灾防治、火灾防治和粉尘防治。如图2所示。

3 知识的获取和知识结构

在知识库的构建当中，知识的获取途径结合了国家对煤矿灾害防治措施的相关规定、走访了行业专家和咨询现场技术人员、查阅了大量专业文献、收集了贵州煤矿的一些现场防治措施。知识的获取方式为人工获取。

通过获取的知识，对其进行组织、加工，形成各类危险源的知识库结构，以回采工作面知识为例子，瓦斯防治安全措施知识组织结构如下：

4 系统开发工具和语言

论文系统以Microsoft Visual studio 2008为开发工具，应用C#语言编程和SQL Server数据库技术完成专家系统知识库的构建。

5 知识的表示

系统所有知识的表示都是利用了产生式规则和框架式结构相结合，该方法改进了专家系统传统的产生式规则构建的静态知识库，使系统更加全面和完善。两种知识表示方法的优缺点如下表2所示。

以回采工作面瓦斯防治措施为例，在知识库中知识的表示应用如下规则和框架：

产生式规则：

R1：if工作面瓦斯涌出量≥5 and 通风能解决=N then 瓦斯抽放=Y

R2：if工作面瓦斯涌出量

R2：if工作面瓦斯涌出量

R3：if工作面瓦斯涌出量

R4：if低瓦斯矿井then瓦斯抽放=N

R5：if高瓦斯矿井then瓦斯抽放=Y

R6：if突出矿井then瓦斯抽放=Y

………………

R n-2：if瓦斯积聚and 上隅角then采取措施：

①选择合理的通风系统：目前回采工作面广泛采用的通风系统为U型通风，上隅角瓦斯易积聚，条件合适的矿井可选择U+L、W和Y型通风，利用上隅角瓦斯治理。

②引导风流稀释、带走瓦斯：当回采面上隅角瓦斯浓度不太高（3%左右）的情况下，利用风障引导风流，风障材料多为帆布。

Rn-1：if瓦斯积聚and 采煤机附近then采取措施：

①在采煤机上安装瓦斯自动检测仪，一旦瓦斯超限就立即停止采煤。

②在开采缓倾斜和倾斜煤层时，采煤机和煤壁间易造成瓦斯积聚。

Rn：if瓦斯积聚and 输送机底槽then采取措施：

①机头和机尾不要堆积煤炭，减少底槽中遗留的煤粉，保持底槽畅通。

②工作面不出煤时，隔一定时间就使输送机运转一会儿，以消除瓦斯。

③有压风管路的工作面，可以压风吹散底槽中的积聚瓦斯。

………………

框架结构：

框架名：回采工作面瓦斯防治措施

瓦斯涌出量：≥5m3/min

通风解决：N

Y

瓦斯来源：开采层

邻近层

采空区

瓦斯积聚：上隅角

采煤机附近

输送机底槽

………………

结论：

瓦斯用量

瓦斯来源采空区：埋管抽放、高位抽放巷、高位钻场抽放；

瓦斯积聚上隅角：选择合理的通风系统：目前回采工作面广泛采用的通风系统为U型通风，上隅角瓦斯易积聚，条件合适的矿井可选择U+L、W和Y型通风，利用上隅角瓦斯治理。引导风流稀释、带走瓦斯：当回采面上隅角瓦斯浓度不太高（3%左右）的情况下，利用风障引导风流，风障材料多为帆布。尾巷法：工作面回风平巷利用双巷回风布置，一条主回风巷，一条副回风巷（尾巷）。向上阶段采空区漏风排瓦斯：GDS—1型瓦斯自动排放系统、小型液压风扇、移动式抽放泵抽放上隅角瓦斯、高压水射流风机等。

………………

（说明：由于结论受约束条件影响使得结果很多，不逐一列出）