基于GIS煤矿水害预警信息系统探究

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1、基于GIS煤矿水害预警信息系统探究摘要：水文地质工作对煤矿的安全生产有重要意义，水文地质信息处理系统与矿井水害预测密切相关。本文探讨了基于GIS的煤矿水害预警信息系统与现有水文地质系统相比的优势、研究的必要性，系统结构，基本功能。该预警系统由属性信息管理，空间信息管理，和水害分析预警三个子系统组成。关键词：GIS;煤矿水害；系统；模块煤炭资源是人类的最主要的能源之一，全球已探明的可采储量是10280亿吨，按目前的开采水平可以维持全球开采400年左右。中国是世界上少数的几个以煤炭作为主要能源的国家之一，2000年我国已探明的可采储量为2000亿吨，约占全世界探明储量的

2、18.7D,居世界第三位。中国“缺油，少气，富煤”的国情决定了我国在今后相当长的一段历史时期内必须走以煤为主的一次性能源结构道路。但是由于煤炭开采量的持续增长，使得煤炭开采条件越来越差，开采技术与矿井安全生产问题也越来越多。矿井水害与瓦斯、煤尘等并列为矿山建设与生产安全的主要灾害之一。近年来，随着科学技术的进步，煤矿生产与建设过程中的装备、工艺、技术都有了很大提高，但煤矿突水、透水事故却频繁发生。据不完全统计，在过去的20多年里，有250多个矿井被水淹没，死亡1700多人，经济损失高达350多亿元人民币，给国家和人民带来的人身伤亡和经济损失极为惨重。“十五”期间，全

3、国煤矿共发生一次死亡10人以上特大水害事故49起、死亡957人,分别占同期全国煤矿特大以上事故起数的19%和死亡人数的16%o尤其是2005年以来，重特大水害事故较为突出，2005年发生的48起重、特大水害事故，小煤矿发生39起、死亡438人。事故的发生与开采水平的增加及矿井防治水措施、管理水平有着密切的关系［1］。针对这种严峻的生产安全形势，国家安全生产管理局专门制定了《国家安全生产发展规划纲要（2004~2010》。纲要要求，在未来的几年内，“利用现代通讯、信息网络等先进技术，加快安全生产信息化建设。加快安全生产信息系统建设。建立高效灵敏、反应快捷、运行可靠的信

4、息体系，及时掌握安全生产动态。提高安全生产监督、管理信息化水平,为各级政府决策提供科学依据。”矿井地质、水文地质信息高效的管理和分析，对指导矿井生产和矿井水害的防治有十分重要的意义。一、国内外GIS在矿井水害中的研究现状在国内外，地理信息系统在水文地质方面的应用都非常广泛。1993年3月140-18日,在美国亚拉巴马州莫比尔市举行“地理信息系统和水资源专题讨论会”,讨论了软件、硬件、遥感、扫描图像等技术及在地下水模型、水质和水资源的等方面的应用。在国外，煤在能源结构中处于相对次要的地位，并且以露天煤矿生产为主，很少涉及到矿井水害等问题，所以虽然GIS在水文地质方面取

5、得了一定的成果，并在一定程度上得到了广泛的应用，但在矿井水害预测预报方面的研究并不多。在我国，借助强大的空间信息处理能力,GIS在煤矿水害研究领域得到广泛的应用。张大顺、郑世书、孙亚军（1994年）曾在煤矿地下开采工作面涌水预测及矿区岩溶水害预测中应用了GIS技术，取得了较好的效果［2］。高卫东、渠立权，曾把GIS理论应用到徐州地区煤矿的底板水害预测中（2003年）［3］。刘小松梁媛，孙亚军（2002年）在东滩煤矿顶板水害的研究中应用了GIS技术进行了两级建模。首先生成了富水性分区，在此基础上进行了突水危险性分区，取得了良好的效果［4］。张海荣，周荣福，郭达志，杜培

6、军（2005年）曾在山东某煤矿的顶板顶板水害预测研究中应用了GIS复合多源信息技术［5］。二、煤矿水文地质信息系统与水害预警信息系统.我国内现有的正在使用的矿井水文地质信息系统是专门服务于矿井水文地质工作的专业化信息系统。一方面，为矿井水文地质工作者提供了水文地质数据输入、存储、查询、统计、分析、计算、报表、图件输岀以及水文地质条件评价、预测、预报等多重信息处理手段和决策支持工具；另一方面，在矿井水文地质实践中，无论在信息分析、处理方面，还是在管理、决策支持方面都给矿井水文地质信息系统提出了更高的要求，并促进了矿井水文地质信息系统进一步发展。多元化、智能化、可视化(

7、2D,3D)及多媒体化己成为矿井水文地质信息系统发展的主要方向。但是，它存在以下主要问题：(1)图形信息和空间信息的分离存储和处理，不能有机结合，造成信息使用上的不方便。(2)如果为了使用GIS的强大的空间处理能力和美观的输出功能，就需要购买昂贵的GIS软件，而对于我们水文地质工作，仅需要进行其中几项功能就足够了，容易造成资金的浪费。(3)对矿井突水事故预测的针对性不强，水害信息分析，水害预测模块有待完善。水害预警信息系统则基于水文地质信息管理系统，它研究以下四个方面以至比水文地质信息管理系统更强调如何收集、整理、分析这些信息，使之成为防治水害有用的信息：(1)