祁和剛，夏永學(xué)，陸 闖，王 凱，張學(xué)亮，余達(dá)桂

(1.煤炭科學(xué)研究總院，北京 100013;2.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100013;3.煤炭科學(xué)研究總院 礦山大數(shù)據(jù)研究院，北京 100013；4.北京天瑪智控科技股份有限公司，北京 101399;5.中煤陜西榆林大海則煤業(yè)有限公司,陜西 榆林 719000)

0 引 言

煤礦是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，我國96%的礦井為井工開采，這決定了我國煤礦災(zāi)害客觀上極為嚴(yán)重，其中沖擊地壓是主要災(zāi)害類型之一，其事故量、事故強(qiáng)度和傷亡人數(shù)均呈現(xiàn)較快增長趨勢(shì)。尤其過渡到深部開采以后，原巖應(yīng)力增大，圍巖溫度增加，巖石破壞過程加劇，受地質(zhì)、開采因素的制約，統(tǒng)一性、規(guī)律性、差異性很大[1-2]。加之采掘動(dòng)態(tài)多變，巷道位移、采場失穩(wěn)、應(yīng)力疊加愈加明顯，煤巖沖擊風(fēng)險(xiǎn)巨大。

煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，代表著煤炭先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向，也是沖擊地壓礦井實(shí)現(xiàn)“減人、防災(zāi)、提效”發(fā)展目標(biāo)的必由之路。對(duì)此，國家八部委在2020年2月發(fā)布的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確指出“沖擊地壓、煤與瓦斯突出等災(zāi)害嚴(yán)重的礦井，優(yōu)先開展智能化采掘(剝)和危險(xiǎn)崗位的機(jī)器人替代，建設(shè)一批智能化示范煤礦，凝練出可復(fù)制的智能化開采模式、技術(shù)裝備、管理經(jīng)驗(yàn)等，向類似條件煤礦進(jìn)行推廣應(yīng)用”。

然而，對(duì)于目前規(guī)劃建設(shè)智能化開采的沖擊地壓礦井而言，防沖與智能開采均存在著一些尚待解決的技術(shù)短板，制約了智能開采技術(shù)的發(fā)展，主要表現(xiàn)為：若在開采過程中監(jiān)測到?jīng)_擊危險(xiǎn)時(shí)，仍須堅(jiān)持“先解危后開采”的原則，并且嚴(yán)格按照“監(jiān)測→及時(shí)解危→效果檢驗(yàn)→再治理”的基本程序開展防沖工作[3]。由此必然導(dǎo)致：①在沖擊地壓卸壓解危時(shí)，采掘工作面需要封閉管理，嚴(yán)重影響其他作業(yè)工序的正常開展；②監(jiān)測預(yù)警、卸壓解危與效果檢驗(yàn)環(huán)節(jié)相互分離，造成監(jiān)而不控、控而不饋的局面，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊地壓的精準(zhǔn)防控；③在防沖各環(huán)節(jié)均需大量人員參與，不僅防災(zāi)減災(zāi)效率低下，而且將井下作業(yè)人員暴露在沖擊危險(xiǎn)之中，對(duì)人員自身的安全造成了巨大威脅。目前智能開采與防沖技術(shù)存在不融合、不協(xié)同的問題，受技術(shù)制約，一是難于感知煤巖沖擊風(fēng)險(xiǎn)，二是難于實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、主動(dòng)解危、自卸壓開采，導(dǎo)致強(qiáng)采、強(qiáng)擾動(dòng)、強(qiáng)沖擊。因此，探索智能防沖開采新模式，破解智能開采瓶頸、突破防沖困境，是現(xiàn)階段亟待解決的科學(xué)難題。

1 智能防沖開采的技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 沖擊地壓防治技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

沖擊地壓研究主要涉及發(fā)生機(jī)理、預(yù)測預(yù)報(bào)和防治理論與技術(shù)等方面，有組織的、有系統(tǒng)的對(duì)沖擊地壓進(jìn)行研究始于20世紀(jì)50年代。我國沖擊地壓研究工作從20世紀(jì)70年代逐步開展，相關(guān)理論及控制技術(shù)在前蘇聯(lián)、波蘭等國家研究基礎(chǔ)上消化、引進(jìn)和吸收后得到豐富和發(fā)展，形成了沖擊地壓成套理論與技術(shù)體系：在沖擊地壓監(jiān)測理論研究方面，建立了區(qū)域防范與優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)靜載分源監(jiān)測與分源防治相結(jié)合的礦井全周期沖擊地壓控制理論；在沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警方面，發(fā)展了地球物理信息監(jiān)測(微震、地音、電磁、電荷)、應(yīng)力監(jiān)測(煤體應(yīng)力、支護(hù)受力)和變形觀測(位移、應(yīng)變)等多種方法；在沖擊地壓防治技術(shù)方面，開發(fā)了煤體大直徑鉆孔卸壓、低位頂板水力壓裂、深孔爆破以及中高位頂板超長孔水力壓裂等防沖手段[4-7]?？陀^來說，我國沖擊地壓綜合防治水平在逐年提高，重大災(zāi)害事故發(fā)生率大幅降低。但受當(dāng)時(shí)研究手段與認(rèn)識(shí)的限制，目前的沖擊地壓研究水平還無法適應(yīng)煤礦災(zāi)害安全高效控制和智能化發(fā)展的需求。主要表現(xiàn)在：

1)沖擊危險(xiǎn)信息數(shù)據(jù)融合程度不高。目前微震、地音、電磁輻射、應(yīng)力、鉆屑量等監(jiān)測方法已經(jīng)成為沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警的主要手段，并由此形成了“局部-區(qū)域”、“震動(dòng)場-電磁場-應(yīng)力場”相結(jié)合的監(jiān)測體系。由于這些監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測原理、監(jiān)測對(duì)象和監(jiān)測精度都不盡相同，所捕捉生成的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異較大、時(shí)空關(guān)系復(fù)雜。如何將多結(jié)構(gòu)體、多數(shù)據(jù)源、多時(shí)空譜的沖擊地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)疊置到統(tǒng)一層面上，仍需要進(jìn)一步深入研究。

2)沖擊地壓預(yù)測預(yù)報(bào)水平不高。沖擊地壓機(jī)理復(fù)雜，影響和誘發(fā)因素具有多樣性，它的發(fā)生是多種因素綜合作用的結(jié)果，既有歷史信息(地質(zhì)信息、開采布局信息等)，也有現(xiàn)實(shí)信息(管理信息)，還有實(shí)時(shí)信息(監(jiān)測信息)，目前還沒有建立涵蓋上述信息的統(tǒng)一預(yù)測模型和方法，這是沖擊地壓預(yù)測預(yù)報(bào)水平不高的重要原因之一。

3)沖擊地壓防控過程自動(dòng)化、智能化水平不高。沖擊地壓防治解危工作主要在沖擊危險(xiǎn)區(qū)域的巷道內(nèi)進(jìn)行，由于目前所采用的防治手段傳統(tǒng)落后，施工過程中需要大量人員參與，不僅卸壓效率低，而且嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的安全，距離“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無人”的目標(biāo)還有很大的差距。

1.2 智能化開采技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

煤炭工業(yè)“十二五”“十三五”規(guī)劃將煤機(jī)裝備自主研發(fā)列為主要發(fā)展方向，經(jīng)過近10年的努力，國內(nèi)在智能化開采技術(shù)與裝備的創(chuàng)新研發(fā)上突破了多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，為全面推進(jìn)煤礦智能化發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。與此同時(shí)，美國、澳大利亞等先進(jìn)產(chǎn)煤國在條件簡單的采煤工作面中實(shí)現(xiàn)了快速智能開采。智能化、無人化已然成為了煤礦減人提效、安全生產(chǎn)的根本途徑[8-9]。

經(jīng)過多年發(fā)展，我國煤礦先后經(jīng)歷了機(jī)械化、單一自動(dòng)化、綜合自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化等階段。目前，煤礦安全高效礦井系統(tǒng)的機(jī)械化程度達(dá)到了90%以上，單機(jī)自動(dòng)化也日趨完善，建成了一批千萬噸級(jí)礦井群，并開發(fā)了初級(jí)的多系統(tǒng)數(shù)字礦山綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和智能化工作面。但是需要指出的是，目前煤礦智能化發(fā)展尚處于初級(jí)階段，已建成智能化的礦井開采地質(zhì)條件相對(duì)簡單，智能化技術(shù)尚無法在沖擊地壓礦井復(fù)制應(yīng)用，主要原因?yàn)椋菏芟抻趥鞲衅魉脚c處理系統(tǒng)性能等，目前智能感知與決策系統(tǒng)僅能滿足設(shè)備群自身工況的智能感知、調(diào)整和適應(yīng)，缺乏對(duì)工作面沖擊地壓災(zāi)害信息等外界環(huán)境變化的智能感知能力，因此無法在沖擊危險(xiǎn)狀態(tài)發(fā)生顯著變化時(shí)完成整體自適應(yīng)調(diào)整[10-11]。

根據(jù)王國法院士團(tuán)隊(duì)的最新研究成果，智能化煤礦總體系統(tǒng)架構(gòu)包括煤礦智慧中心等十大系統(tǒng)[12]。但從已有研究成果可以看出，目前沖擊地壓礦井智能防沖開采技術(shù)架構(gòu)尚未建設(shè)，主要表現(xiàn)為：綜采設(shè)備群無法對(duì)沖擊致災(zāi)信息智能感知，沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)無法對(duì)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域卸壓調(diào)控，造成防沖與開采系統(tǒng)自主決策、智能響應(yīng)與協(xié)同控制能力水平較低。

2 智能防沖開采的科學(xué)構(gòu)想

針對(duì)深部沖擊地壓礦井智能化工作面防沖開采面臨的技術(shù)難題，圍繞沖擊地壓煤層安全、高效開采，擬將新一代信息技術(shù)充分運(yùn)用到生產(chǎn)活動(dòng)和防沖管理中，提出煤礦智能防沖開采的科學(xué)構(gòu)想。即通過將防沖與智能開采技術(shù)相結(jié)合，將風(fēng)險(xiǎn)感知、防沖預(yù)警、精準(zhǔn)響應(yīng)、智能調(diào)控、優(yōu)化開采相結(jié)合，形成智能煤礦防沖開采的科學(xué)理念，主要包括以下3個(gè)方面：①突破精準(zhǔn)地質(zhì)探測，通過構(gòu)建可動(dòng)態(tài)自優(yōu)化的工作面精確三維模型，實(shí)現(xiàn)前方預(yù)采“黑匣子”煤層的透明化；②沖擊危險(xiǎn)信息的智能感知與可靠預(yù)警，通過將地質(zhì)開采信息、監(jiān)測數(shù)據(jù)信息自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)預(yù)測和異常疊置分析，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)信息有機(jī)融合和綜合預(yù)警，實(shí)時(shí)揭示開采穩(wěn)定區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、突變區(qū)的范圍及程度；③數(shù)據(jù)高效連續(xù)傳輸、智能響應(yīng)與協(xié)同控制的系統(tǒng)，通過預(yù)警信息的高效反饋實(shí)現(xiàn)采掘、運(yùn)輸、安全保障、經(jīng)營管理等過程的智能化運(yùn)行。

圖1 智能防沖開采構(gòu)想

3 煤礦智能防沖開采的實(shí)現(xiàn)途徑

3.1 總體思路

實(shí)現(xiàn)煤礦智能防沖開采的總體思路如圖2所示，主要包括信息感知、信息融合、風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和智能調(diào)控4個(gè)模塊。

圖2 煤礦智能防沖開采整體研究思路

信息感知可以分為靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息感知，通過系統(tǒng)研究地質(zhì)歷史、開采布局等靜態(tài)信息，以及監(jiān)測數(shù)據(jù)、工況環(huán)境等動(dòng)態(tài)信息與沖擊地壓的相關(guān)性及規(guī)律，建立物理意義明確、靈敏性高和實(shí)用性強(qiáng)的沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判指標(biāo)體系；建立沖擊地壓多源信息數(shù)據(jù)庫，通過多源信息分析及有機(jī)融合，建立包含靜態(tài)地質(zhì)、工況環(huán)境和監(jiān)測數(shù)據(jù)的沖擊地壓統(tǒng)一全息預(yù)警模型。在上述基礎(chǔ)上，開發(fā)互聯(lián)互通、分析決策、動(dòng)態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的沖擊地壓防控大數(shù)據(jù)平臺(tái)與智能開采響應(yīng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作面沖擊地壓危險(xiǎn)信息智能感知與智能開采的動(dòng)態(tài)耦合與協(xié)調(diào)控制。

3.2 信息快速采集技術(shù)

涉及智能防沖與開采的信息主要包括：歷史資料信息、防沖監(jiān)測信息、工況環(huán)境信息等。

1)歷史資料信息。歷史信息包含由地質(zhì)歷史和開采歷史形成的地質(zhì)信息和開采信息，地質(zhì)信息包括開采深度、頂板條件、煤層厚度及變化、地質(zhì)構(gòu)造、沖擊傾向性等；開采信息包括巷道布置方式、開拓開采布局、煤柱留設(shè)、巷道支護(hù)等[13]。煤礦井下工程的隱秘性、復(fù)雜性、多變性，以及勘探程度不足等因素，造成地質(zhì)信息不完整、不精確，通常與工程實(shí)際存在一定的偏差甚至錯(cuò)誤，因此需要及時(shí)修正，其中最常用、最有效的方法是現(xiàn)場探測法。地震波層析成像是目前應(yīng)用最廣泛的手段之一，如圖3所示，該技術(shù)通過接收穿過地質(zhì)體的震動(dòng)波，應(yīng)用震波反演技術(shù)，推斷內(nèi)部由地質(zhì)及開采因素造成的應(yīng)力異常區(qū)、煤巖體破碎區(qū)、地質(zhì)構(gòu)造等典型地質(zhì)異常區(qū)域的分布情況，輔助以數(shù)字觀測技術(shù)和計(jì)算機(jī)成像技術(shù)，最終可以以圖像等形式直觀的展現(xiàn)出來[14]。為滿足信息的快速采集與更新，需要連續(xù)探測和影像智能識(shí)別技術(shù)。

圖3 便攜式CT探測效果

2)防沖監(jiān)測信息。獲取防沖監(jiān)測信息的方法目前主要有地球物理方法和巖石力學(xué)方法[15]，地球物理方法目前主要包括微震法、地音法、電磁輻射法等，不僅監(jiān)測范圍大、成本低、信息量大，而且屬于非接觸無損監(jiān)測技術(shù)，快速便捷，其缺點(diǎn)是監(jiān)測數(shù)據(jù)量大、易受干擾、具有多解性等。巖石力學(xué)方法主要有煤體應(yīng)力、圍巖變形和鉆屑法等，具有簡單實(shí)用且成本低等優(yōu)點(diǎn)，但也存在適應(yīng)性差、監(jiān)測范圍小等不足。由于沖擊地壓具有異常復(fù)雜性和多變性，單一方法在時(shí)間、空間和監(jiān)測信息上均無法實(shí)現(xiàn)全覆蓋，因此，難以全面反映沖擊地壓孕育過程中的各種復(fù)雜現(xiàn)象，需要運(yùn)用多學(xué)科，多種觀測方法，對(duì)多種數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析和處理。在監(jiān)測方法選擇時(shí)既要考慮監(jiān)測信息獲取的全面性，也要考慮互補(bǔ)性，包括空間互補(bǔ)、時(shí)間互補(bǔ)和監(jiān)測信息互補(bǔ)，如圖4所示。

圖4 沖擊地壓多場、多源、多信息綜合監(jiān)測

3)工況環(huán)境信息。工況環(huán)境信息包括設(shè)備運(yùn)行的工況參數(shù)和作業(yè)區(qū)域的環(huán)境感知。設(shè)備工況可通過綜采設(shè)備群工況監(jiān)測設(shè)備獲得，包括支架壓力、立柱行程、支架高度、采煤機(jī)運(yùn)行速度等。環(huán)境感知可采用相位式高精度三維激光掃描儀，對(duì)沖擊危險(xiǎn)巷道重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)掃描，能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測巷道變形(底鼓、幫鼓、頂板下沉)、巷幫裂隙、支護(hù)體形態(tài)、巷道空間等數(shù)據(jù)。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)智能感知與大數(shù)據(jù)融合分析預(yù)警技術(shù)

1)多源信息融合。針對(duì)海量監(jiān)測信息，研發(fā)具有高吞吐量、低延時(shí)特性的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，收集微震、地音、礦壓、應(yīng)力監(jiān)測等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)；研發(fā)支持微震、地音、礦壓、應(yīng)力監(jiān)測等的數(shù)據(jù)抽取轉(zhuǎn)換技術(shù)，對(duì)不同數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解析處理；研發(fā)靈活、可擴(kuò)展的沖擊地壓時(shí)空大數(shù)據(jù)混合存儲(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等不同類型的數(shù)據(jù)采用相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)[16-18]。

圖5 激光掃描效果

圖6 通過聚類分析形成多個(gè)預(yù)警預(yù)報(bào)決策類別

在此基礎(chǔ)上，對(duì)分類儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)聚類分析形成多個(gè)預(yù)警預(yù)報(bào)決策類別，通過將每一決策類別單獨(dú)進(jìn)行訓(xùn)練，形成對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)辨識(shí)模型。具體的，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，收集微震、地音、應(yīng)力、環(huán)境參數(shù)，以及來自開采控制系統(tǒng)的支架、采煤機(jī)數(shù)據(jù)、刮板輸送機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。接著，對(duì)上述數(shù)據(jù)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、提取其時(shí)域頻域特征。為了克服數(shù)據(jù)“不平衡”問題，采用過采樣方法對(duì)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；考慮監(jiān)測數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采用時(shí)間窗口法的數(shù)據(jù)流處理分析手段；考慮到所面對(duì)的監(jiān)測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)異構(gòu)特性，因此應(yīng)采用集成學(xué)習(xí)方法，對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)和辨識(shí)分類；最終將各分類器結(jié)果進(jìn)行決策融合。在上述研究過程中，將開展多項(xiàng)數(shù)據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過分析確定學(xué)習(xí)模型和辨識(shí)方法，探索揭示多源信息間的耦合關(guān)系，確定開采穩(wěn)定區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、突變區(qū)的范圍和程度。

2)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。將研究結(jié)果進(jìn)行軟件集成，開發(fā)一套集接口融合、格式轉(zhuǎn)化、統(tǒng)計(jì)分析、指標(biāo)優(yōu)先、權(quán)重計(jì)算、等級(jí)預(yù)警、信息模型可視化等為一體的煤礦沖擊地壓智能防控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

圖7 融合監(jiān)測數(shù)據(jù)的沖擊風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)辨識(shí)決策方案

圖8 大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架

3.4 智能開采控制技術(shù)

在沖擊地壓多源信息精準(zhǔn)識(shí)別與數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，開發(fā)融合沖擊地壓決策信息的智能化開采控制系統(tǒng)，主要包括智能采煤機(jī)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)液壓支架控制系統(tǒng)、智能刮板輸送機(jī)控制系統(tǒng)、智能供電系統(tǒng)、智能供液系統(tǒng)等，系統(tǒng)平臺(tái)軟件通過沖擊地壓大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)給出的決策信息，結(jié)合綜采工作面礦壓監(jiān)測情況以及當(dāng)前綜采工作面采煤設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況，給出綜采工作面采煤工藝調(diào)整決策方案并下發(fā)給對(duì)應(yīng)的智能化設(shè)備子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜采工作面低壓快采、中壓慢采和高壓停采的自控開采模式，系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)邏輯如圖9所示。

圖9 智能化開采控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)邏輯

圖10為智能防沖開采控制系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)主要功能如下：

圖10 智能防沖開采控制系統(tǒng)架構(gòu)

1)在現(xiàn)有智能化開采控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，根據(jù)需要融合的沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)軟件及其信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，開發(fā)相應(yīng)的軟硬件接口，開發(fā)對(duì)應(yīng)的軟件模型、圖形及邏輯控制組態(tài)，實(shí)現(xiàn)沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)評(píng)判結(jié)果的實(shí)時(shí)接收與顯示報(bào)警。

2)根據(jù)不同沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警等級(jí)給出的開采策略，通過系統(tǒng)分析綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)、泵站、供電等設(shè)備的協(xié)同控制關(guān)系[19-20]，給出不同沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警等級(jí)下對(duì)應(yīng)的各設(shè)備調(diào)整參數(shù)，實(shí)現(xiàn)采煤工藝各工序下的設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫，在系統(tǒng)軟件上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化展示。

3)結(jié)合綜采工作面開采過程中的礦壓顯現(xiàn)情況、煤壁片幫支護(hù)情況、采煤機(jī)回采過程中的振動(dòng)情況等信息，以數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)為主，建立在線學(xué)習(xí)機(jī)制，構(gòu)建適用于不同綜采工作面地質(zhì)開采條件的智能化開采控制系統(tǒng)。

4)根據(jù)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)給出的沖擊危險(xiǎn)性，給出工作面安全等級(jí)(安全級(jí)、警示級(jí)、預(yù)警級(jí))，實(shí)施調(diào)控開采設(shè)備工作狀態(tài)(快采、慢采和停采)，形成低壓快推、中壓慢采、高壓停采的防沖智能開采模式，實(shí)現(xiàn)開采過程的圍巖低損傷、工程低傷害。

5)在煤礦井下“5G”網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，搭建災(zāi)害預(yù)警信息傳播體系，實(shí)現(xiàn)沖擊危險(xiǎn)信息的智能快速傳播；基于沖擊地壓危險(xiǎn)信息與人員信息，規(guī)劃安全快速的井下人員最優(yōu)疏散路徑。

4 思考與展望

1)根據(jù)智能防沖開采監(jiān)測的對(duì)象，將防沖與開采信息劃分為歷史資料信息、防沖監(jiān)測信息、工況環(huán)境信息等。采用多場、分源監(jiān)測的信息快速采集技術(shù)，攻克沖擊地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)抽取、清洗、存儲(chǔ)技術(shù)和多源異構(gòu)時(shí)空監(jiān)測數(shù)據(jù)融合難題，構(gòu)建沖擊地壓危險(xiǎn)性全息智能感知和精準(zhǔn)預(yù)警模型，是實(shí)現(xiàn)智能防沖開采的基礎(chǔ)和前提。

2)在沖擊地壓多源信息精準(zhǔn)識(shí)別與數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，開發(fā)互聯(lián)互通、分析決策、動(dòng)態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的沖擊地壓全防控大數(shù)據(jù)平臺(tái)與智能開采響應(yīng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作面沖擊地壓危險(xiǎn)信息識(shí)別與智能開采的動(dòng)態(tài)耦合，形成三級(jí)調(diào)壓的智能開采防沖模式，是實(shí)現(xiàn)智能防沖開采的關(guān)鍵。

3)僅提出了智能化礦井防沖開采的科學(xué)構(gòu)想和技術(shù)途徑，目前，相關(guān)技術(shù)正在進(jìn)行有序研發(fā)和重點(diǎn)攻關(guān)。通過相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)研究，有望實(shí)現(xiàn)深部沖擊地壓礦井安全、高效、智能開采，為我國深部煤炭資源開采提供有力支撐。