（电力电子与电力传动专业论文）基于canbus的煤矿远程监控系统.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：暨堂：丕垒 e l 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：曼些堑l 一导师签名：逢窒兰兰日期：至里! 竺：主：o 山东大学硕士论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 课题的背景。1 1 1 1 影响煤矿安全生产的因素1 1 1 2 煤矿水害的基本概念3 1 1 3 煤矿水害事故的主要特点4 1 2 项目研究意义5 1 2 1 我国煤矿水害的危害5 1 2 2 煤矿水文监测的意义6 1 2 3 国内研究现状及发展趋势6 1 3 论文主要工作8 第2 章煤矿远程监控系统综述9 2 1 系统总体设计目标9 2 2 系统的基本构成9 2 2 1 系统的整体结构及工作流程9 2 2 2 系统的软件设计1 1 2 3 本章小结1 2 第3 章矿用监测分站的硬件设计与实现1 3 3 1 引言1 3 3 。2 硬件系统组成1 3 3 2 1 主控芯片1 4 3 2 2 电源及复位电路1 7 3 2 3t c p i p 通讯模块2 0 3 2 4 显示、存储及红外按键模块。2 1 3 2 5 数据采集2 4 3 2 6r s 4 8 5 接口模块2 6 3 2 7c a n 接口模块2 8 3 3 本章小结3 2 第4 章矿用智能传感器的硬件设计及实现3 3 4 1 矿用智能传感器的定义3 3 4 2 矿用智能传感器的设计方案3 3 4 3 硬件系统组成3 4 4 3 1 主控芯片3 4 4 3 2 电源及复位电路。3 6 4 3 3 显示及存储3 6 4 3 4 数据采集模块。3 7 4 3 5c a n 接口电路3 8 4 。4 本章小节4 2 第5 章分站的软件设计与实现4 3 5 1 前言4 3 山东大学硕士论文 5 2u c o s i i 简介4 4 5 3u c o s i i 在l m 3 s 8 9 6 2 上的移植。4 7 5 4 分站任务软件的设计5 2 5 5 本章小结5 6 第6 章智能传感器的软件设计5 7 6 1 嵌入式集成环境5 7 6 2 功能模块实现5 7 6 2 1s j a l 0 0 0 初始化函数5 8 6 2 2 铁电的1 2 c 通信6 6 6 3 本章小结6 8 第7 章c a n b u s 应用层协议6 9 7 1 常用的c a n b u s 协议6 9 7 1 1d e v i c e n e t 协议6 9 7 1 2c a n o p e n 协议7 1 7 2c a n b u s 总线的特点7 2 7 3 基于c a n b u s 的i c a n 协议7 3 7 3 1 i c a n 的报文格式7 3 7 3 2i c a n 的报文传输协议7 5 7 4 本章小结7 7 第8 章全文总结与展望7 8 参考文献。7 9 至5 【谢8l i i 山东大学硕士论文 c o n t e n s a b s t r a c t ( c h i m e s ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1s u b i e c tb a c k g r o u d 1 1 1 1f a c t o r sa f f e c t i n gp r o d u c t i o no fc o a lm i n es a f e t y 1 1 1 2 t l l eb a s i cc o n c e p to f c o a im i n ef l o o d i n g 3 1 1 3 m i n et h em a i nc h a r a c t e r i s t i c so f t h ew a t e rd a m a g ea c c i d e n t 4 1 2 s i g n i f i c a n c eo f p r o j e c tr e s e a r c h 5 1 2 1f l o o di nc h i n ac o a lm i n eh a z a r d s 5 1 2 2 m i n et h es i g n i f i c a n c eo fh y d r o l o g i c a lm o n i t o r i n g 6 1 2 3 r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tt r e n do fc h i n a 6 1 3 m a i nc o n t e n to ft h es u b j e e tr e s e a r c h 8 c h a p t e r2s u m m a r yo f m i n er e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m 9 2 1g e n e r a ld e s i g no b j e c t i v eo f s y s t e m 9 2 2b a s i cs t r u c t u r eo fs y s t e m 9 2 2 1w h o l es t r u c t u r ea n dw o r kf l o wo fs y s t e m 9 2 2 2d e s i g no fs y s t e ms o f t w a r e 1 1 2 3s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 1 2 c h a p t e r3h a r d w a r ed e s i g na n di m p l e m e n t t a t i o no fs u b s t a t i o n 13 3 1i n t r o d u c t i o n 1 3 3 2h a r e w a r es y s t e m 1 3 ： 2 1 m a s t e rc h i p 1 4 3 2 2 p o w e ra n dr e s e tc i r c u i t 1 7 3 2 3t c p i pc o m m u n i c a t i o nm o d u l e 2 0 3 2 4d i s p l a y s t o r a g ea n di n f r a r e dk e ym o d u l e 2 l ：；2 5d a t ac o l l e c t i o n ：! z i 3 2 6i n t e r f a c em o d u l eo fr s 4 8 5 2 6 3 2 7i n t e r f a c em o d u l eo f c a n 2 8 3 3s u m m a r yo f t l l i sc h a p t e r 3 2 c h a p t e r 4h a r d w a r ed e s i g na n di m p l e m e n t t a t i o no fm i n ei n t e l l i g e n ts e n s o r 3 3 4 1t h ed e f i n i t i o no fm i n ei n t e l l i g e n ts e n s o r 3 3 4 2 t h ed e s i g no f m i n ei n t e l l i g e n ts e n s o r 3 3 4 3h a r e w a r es y s t e m ：；4 4 3 1 m a s t e rc h i p 3 4 4 3 2p o w e ra n dr e s e tc i r e u i t ：；6 4 3 3 d i s p l a ya n ds t o r a g e 3 6 4 3 4 d a t ac o l l e c t i o nm o d u l e 3 7 4 3 5i n t e r f a c em o d u l eo fc a n 3 8 4 4s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r z l ：! c h a p t e r5s o f t w a r ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs u b s t a t i o n 4 3 5 1i n t r o d u c t i o n 4 3 5 2t h ei n t r o d u c t i o no f u c o s i i 4 4 i i i 山东大学硕士论文 5 3t h et r a n s p l a n t a t i o no f u c o s i io nt h el m 3 s 8 9 6 2 4 7 5 4d e s i g no fs u b s t a t i o ns o f t w a r e 5 2 5 5s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 5 6 c h a p t e r6d e s i g no f m i n ei n t e l l i g e n ts e n s o r 5 7 6 1e m b e d d e di n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n t 5 7 6 2f u n c t i o nm o d u l e 5 7 6 2 1i n i t i a l i z a t i o nf u n c t i o no fs j a l0 0 0 5 8 6 2 21 2 cc o m m u n i c a t i o no f f r a m 6 6 6 3s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 6 8 c h a p t e r7a p p l i c a t i o np r o t o c o lo f c a n b u s 6 9 7 1c o m m o nc a n b u sp r o t o c o l 6 9 7 1 1d e v i c e n e tp r o t o c o l 6 9 7 1 2c a n o p e np r o t o c o l 7 1 7 2t h ec h a r a c t e r i s t i c so fc a n b u s 7 2 7 3i c a np r o t o c o lo fc a n b u s 7 3 7 3 1p a c k e tf o r m a to f i c a n 。7 3 7 3 2m e s s a g et r a n s f e rp r o t o c o lo fi c a n 7 5 7 4s u m m a r yo f t i l i sc h a p t e r 7 7 c h a p t e r8c o n c l u s i o n 7 8 r e f e r e n c e s 7 9 t h a n k s 8 l i v 山东大学硕士论文 摘要 安全生产长期以来一直是我国的一项基本国策，是保护劳动者安全健康和发 展生产力的重要工作。随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，以及矿务局自 身现代化管理的需求，矿井安全监测系统越来越体现出其重要性。煤矿水害一直 是煤矿安全生产建设的重大威胁，在煤矿中建立矿井水文动态实时监测系统，使 用先进的科技设备加强井下水文的监测力度，为煤矿防治水害提供可靠的技术依 托。 本课题来源煤矿综合自动化建设的实际需求，为煤矿的水文监测建立完整的 自动化监控系统。本系统采用煤矿监测的成熟的监控方案，进一步开发煤矿井下 水文监测系统中的矿用监测分站和矿用智能传感器等关键设备，以及c a n b u s 总线在煤矿监控系统的使用，建立煤矿完整的监控系统，为煤矿信息化矿井的建 设打下坚实的基础。 本文针对煤矿远程监控系统的几个关键技术做了一下几个方面的研究： 1 针对煤矿生产的实际情况，对煤矿水害危害、特点以及成因做了具体的 分析，指出矿井水文监测的不足之处。并且本着性能稳定、结构简单、便于实现 的原则，设计了煤矿远程监控系统的总体结构，提出了本系统主要实现的目标， 并着重分析了系统的工作流程。 2 研究矿用监测分站的关键技术。根据煤矿自身实际，提出基于c o r t e x m 3 的矿用监测分站的解决方案，探讨了矿用监测分站的硬件设计方案，并对各个模 块做了具体的分析与研究。并针对煤矿井下环境比较恶劣的情况，对矿用监测分 站做了接口的光电隔离和防雷设计。 3 提出矿用智能传感器的设计方案。针对煤矿井下实际使用的矿用传感器， 设计了矿用智能传感器的接口方式，可方便可入各种类型的矿用传感器。多个矿 用智能传感器通过c a n b u s 可方便的接入矿用监测分站，组成井下监控系统。 4 重点分析了矿用监测分站软件的体系结构。根据煤矿的生产实际，在矿 用监测分站使用了安全可靠的u c o s i i 嵌入式实时操作系统，确保矿用监测分 站在实际的运行中功能的完整性，运行的可靠性。 5 提出了矿用智能传感器的嵌入式软件的实现方式，分析了软件主要实现 的功能和具体的流程，重点研究了对c a n b u s 接口的驱动做了重点的分析。 t 山东大学硕士论文 6 对i c a n 协议做了重点的研究和分析。首先对业内流行的c a n b u s 应用 协议做了对比分析，然后具体介绍了i c a n 的协议规范。 关键词：煤矿水害c o r t e x m 3 矿用智能传感器u c o s i ii c a n 协议 i i 山东大学硕士论文 a b s t r a c t s a f e t yh a sl o n gb e e nab a s i cs t a t ep o l i c yo fc h i n a , i st op r o t e c tt h es a f e t ya n d h e a l t ho fw o r k e r sa n dt h ei m p o r t a n tw o r ko fd e v e l o p i n gt h ep r o d u c t i v ef o r c e s a l o n g 、i t l lt h e c o a lm i n es a f e t yp r o d u c t i o nw o r ko ni n c r e a s i n ga t t e n t i o na n dm i n i n g b u r e a u so w nd e m a n df o rm o d e mm a n a g e m e n t ，m i n es a f e t ym o n i t o r i n gs y s t e m i n c r e a s i n g l yr e f l e c t si t si m p o r t a n c e f l o o d i n gh a sb e e nac o a lm i n es a f ep r o d u c t i o n a n dc o n s t r u c t i o no fam a j o rt h r e a t ，i nt h ec o a lm i n eh y d r o l o g yt oc r e a t ed y n a m i c r e a l t i m em o n i t o r i n gs y s t e m ，t h eu s eo fa d v a n c e dt e c h n o l o g i c a le q u i p m e n tt oe n h a n c e m o n i t o r i n ge f f o r t su n d e r g r o u n dh y d r o l o g y ，c o n t r o lo fw a t e rh a z a r d sf o rt h em i n et o p r o v i d er e l i a b l et e c h n i c a lb a c k i n g t h es u b j e c to fi n t e g r a t e da u t o m a t i o nf r o mt h ea c t u a lc o a ld e m a n df o rc o a li nt h e h y d r o l o g i c a lm o n i t o r i n gt oe s t a b l i s hac o m p l e t ea u t o m a t e dm o n i t o r i n gs y s t e m t h e s y s t e mu s e ss o p h i s t i c a t e dm o n i t o r i n go fc o a lm i n em o n i t o r i n gp r o g r a m ，f u r t h e r d e v e l o p m e n to f t h eh y d r o l o g i c a lm o n i t o r i n gs y s t e mi nu n d e r g r o u n dc o a lm i n ew i t ha m o n i t o r i n gs t a t i o na n dm i n ei n t e l l i g e n ts e n s o r sa n do t h e rk e ye q u i p m e n t ，a sw e l la s c a n b u sb u si nt h eu s eo fc o a lm i n em o n i t o r i n gs y s t e m ，t h ee s t a b l i s h m e n to fa c o m p l e t em i n em o n i t o r i n gs y s t e mf o rt h ec o n s t r u c t i o no fc o a lm i n eo fi n f o r m a t i o nt o l a yas o l i df o u n d a t i o n t h i sr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mf o rm i n eaf e wk e yt e c h n o l o g yf o l l o w i n ga s p e c t s o ft h es t u d y ： 1 t h ea c t u a ls i t u a t i o nf o rc o a lp r o d u c t i o n ，c o a lm i n eh a z a r dw a t e rh a z a r d s ， c h a r a c t e r i s t i c sa n dc a u s e sf o rt h es p e c i f i ca n a l y s i so fh y d r o l o g i c a lm o n i t o r i n go fm i n e p o i n t e do u tt h es h o r t c o m i n g s a n di nl i n ew i t hs t a b l ep e r f o r m a n c e ，s i m p l es t r u c t u r e ， e a s yt oi m p l e m e n tt h ep r i n c i p l e s ，d e s i g no f t h em i n e so v e r a l ls t r u c t u r eo ft h er e m o t e m o n i t o r i n gs y s t e m ，m a d et h em a i ng o a lo ft h i ss y s t e m ，a n da n a l y z e st h es y s t e m w o r k f l o w 2 o fm i n em o n i t o r i n gs t a t i o no ft h ek e yt e c h n o l o g i e s a c c o r d i n gt om i n et h e i r a c t u a l ，p r o p o s e dc o r t e x - m 3 一b a s e dm i n em o n i t o r i n gs t a t i o ns o l u t i o no ft h em i n i n g i l l 山东大学硕士论文 s u b - s t a t i o nt om o n i t o rt h eh a r d w a r ed e s i g n ，a n de a c hm o d u l eh a ss p e c i f i ca n a l y s i sa n d r e s e a r c h a n df o rt h e c o a lm i n ee n v i r o n m e n ti sh a r s h e rc o n d i t i o n s ，o ft h em i n e m o n i t o r i n gs t a t i o nh a sd o n ei n t e r f a c ed e s i g no fo p t i c a li s o l a t i o na n dl i g h t n i n g p r o t e c t i o n 3 p r o p o s e dm i n ei n t e l l i g e n ts e n s o rd e s i g n m i n ea c t u a l l yu s e df o rm i n i n gs e n s o r ， d e s i g n e dm i n ei n t e l l i g e n ts e n s o ri n t e r f a c em o d e ，c a ne a s i l yb ei n t oa l lt y p e so fm i n e s e n s o r s i n t e l l i g e n ts e n s o r sb ym o r et h a nm i n ec a n b u sc a ne a s i l ya c c e s sm i n e m o n i t o r i n gs t a t i o nt of o r mt h eu n d e r g r o u n dm o n i t o r i n gs y s t e m 4 a n a l y z e dt h em i n em o n i t o r i n gs t a t i o ns o f t w a r ea r c h i t e c t u r e s a c c o r d i n gt ot h e a c t u a lp r o d u c t i o no fc o a li nt h em i n em o n i t o r i n gs t a t i o nu s i n gas a f ea n dr e l i a b l e u c o s - i ir e a l t i m ee m b e d d e do p e r a t i n gs y s t e m ，t oe n s u r et h a ts u b s t a n d i n gp r a c t i c e o fm i n et om o n i t o rt h eo p e r a t i o no ft h ef u n c t i o n a li n t e g r i t y ，r e l i a b i l i t y 5 p r o p o s e dm i n es m a r ts e n s o r se m b e d d e ds o f t w a r ei m p l e m e n t a t i o n s ，t h em a i n r e a l i z a t i o no ft h es o f t w a r ef e a t u r e sa n ds p e c i f i cp r o c e s s e s ，f o c u so nt h ec a n b u s i n t e r f a c e ，o nt h ed r i v i n gf o c u so ft h ea n a l y s i sd o n e 6 t h ea g r e e m e n tm a d eo ni c a nf o c u s e dr e s e a r c ha n da n a l y s i s f i r s to fa l l ，t h e i n d u s t r ya p p l i c a t i o no ft h ep o p u l a rc a n - b u sp r o t o c o lt od oac o m p a r a t i v ea n a l y s i s ， d e s c r i b e di nd e t a i l s ，i c a nt h ep r o t o c o ls p e c i f i c a t i o n k e yw o r d s ：c o a lm i n ef l o o d i n g c o r t e x - m 3i n t e l l i g e n ts e n s o ru c o s i ii c a n p r o t o c o l i v 山东大学硕士论文 第1 章绪论 1 1 课题的背景 煤炭工业是关系到国家经济命脉的重要基础产业，煤炭是我国的主要能源。 2 0 0 4 年煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占7 5 6 和6 7 7 。 “十五 期间，我国煤炭产量由2 0 0 1 年的1 3 8 亿吨已增长到2 0 0 5 年的2 1 9 亿 吨，年均增长2 0 2 亿吨，保证了经济和社会发展的需要，支撑着国民经济的快 速发展。与此同时，国民经济快速增长对煤炭需求的拉动也带动了煤炭工业的迅 速发展。国家对煤矿安全生产高度重视，国务院第8 1 次常务会议专门研究了煤 矿安全生产，会议指出：“煤炭行业又是高危行业，高瓦斯和瓦斯突出矿井占一 半左右，煤矿安全是整个工业安全生产工作的重中之重”【l 】。 中国加入w t o 之后，其安全工作的发展方向已融入国际性框架范围，因而我 国安全工作的发展进程也随之发生了深刻变化。如何适应安全工作快速发展的国 际化要求，积极发展我国安全工作的高端态势，已经成为中国经济发展进程能否 全面符合国际“公平竞争，陨例的一个重要课题。近年来大型煤业集团安全工作 长足发展的实践证明，实施安全工作高端发展的战略态势，是推进安全工作创新 发展的有效途径。确立安全工作高端发展战略，建立安全工作科学发展的思想体 系，是实施科学的安全管理方法和先进的安全科学技术的重要组成部分。通过提 高安全工作发展的自主创新能力，创新推进新时期安全工作发展的思路和方法， 战略性地突破安全工作发展的高端瓶颈【2 】。 虽然中国煤矿的基本情况逐年好转，死亡率不断下降，但是近年来发生的死 亡几百人的重大煤矿事故，让我们感到煤矿安全的严峻形势。 1 1 1 影响煤矿安全生产的因素 煤矿灾害事故主要原因分析如下： ( 1 ) 煤矿的自然条件差，伴生灾害多，容易造成严重事故。 水害事故经济损失大，危害性高( 平均每起事故死亡3 7 人) ，一次死亡3 人 以上的事故中，水害、顶板和瓦斯事发故占9 0 以上，见表1 1 所示。 山东大学硕士论文 表1 12 0 0 7 年各类煤矿事故基本情况 2 0 0 7 年各类煤矿事故基本情况 类型 水害事故瓦斯事故运输事故顶板事故机电事故放炮事故其它事故 事故起数 5 6 2 3 93 3 91 1 4 96 65 51 7 8 死亡人数2 0 97 9 03 7 81 3 2 26 88 l2 4 8 ( 2 ) 生产力发展水平低，经济增长方式粗放。 ( 3 ) 灾害防治能力不足，煤矿防灾系统不健全。 ( 4 ) 煤矿安全技术基础薄弱，科技支撑能力不足。 ( 5 ) 安全管理水平低中，制约机制和责任体系不能适应新形势要求。 ( 6 ) 安全投入不足，安全欠账较大。 ( 7 ) 煤矿职工素质不高，技术人员匮乏，职工安全意识亟待强化。 中国煤炭地质总局提交的全国煤炭资源“十一五”规划研究中指出：煤 炭能否开发，很大程度上取决于矿区水资源、生态环境的状况，煤炭开发的投资 风险不在于煤而在于水和生态环境【3 1 。这足以证明煤田水文地质工作在煤炭开发 过程中的基础性、战略性地位。 矿井水害问题一直是制约我国煤矿安全生产的因素之一，严重威胁着煤矿的 安全生产。煤矿一旦遭遇水害，就会直接恶化矿井生产条件，增加采矿难度，影 响煤炭资源的开发，轻则使采矿成本增加，重则造成人死井毁的重大事故。2 0 0 5 年发生于广东省兴宁市大兴煤矿的特大突水事故，就酿成了1 2 3 名矿工丧生的悲 剧。血淋淋的数字，令人触目惊心，在以构建和谐社会为主旋律的2 1 世纪，不 能不引起人们的高度关注。煤矿水害事故直接原因分析如下： ( 1 ) 对煤矿井下的水文地质情况没有做仔细的研究与分析，盲目的进行开 采。 ( 2 ) 没有落实煤矿水体下开发的防治措施，违反煤矿安全规程。 ( 3 ) 部分煤矿超层越界开采煤炭资源，破坏防、隔水煤柱。 ( 4 ) 煤矿缺少防治水的专业技术人员，相关的防治经验缺乏。 ( 5 ) 煤矿对探明的水害情况没有采取合理和有力的防治措施。 ( 6 ) 对煤矿井上和井下的水文监测不够，不能实现动态实时监测。 煤矿水害事故间接原因分析如下： 2 山东大学硕士论文 ( 1 ) 煤矿本身对防治水工作管理不重视，防治水的设施投入不够，防治水 的措施不合理。 ( 2 ) 煤矿对水害防治监管制度不落实。 ( 3 ) 部分煤矿三违现象时有发生。部分煤矿没有处理好安全生产与经济利 益的关系，为获得利润不惜违法或违规生产，导致水害事故时有发生。 对于上述情况，煤矿应该加大自身防治水的投入，建设井上井下的水文实时 监测系统，加强水文地质的研究和分析，及时了解矿区周围的水情变化情况，提 高矿区水文地质资料的准确性、完备性、系统性。 同时在煤矿生产过程中，对采掘工作面的涌水量、明渠流量、含水层水位动 态情况、各水文观测孔的水位和温度变化情况等进行监测，了解水文动态变化情 况，及时发现危险征兆并采取合理有效的防治措施。 目前，煤矿众多观测点的水文动态情况一般由人工定期逐点观测，一是观测 人员少，工作量大；二是观测的密度满足不了水害预测预报对观测的实时性要求， 特别是水害事故发生前，不能及时发现异常情况；三是难以同步获得各观测点数 据；四是人工观测经常出现人为的观测误差【4 】。 1 1 2 煤矿水害的基本概念 各煤矿的地质条件不同，主要受到地表水和地下水的威胁，煤矿水害是指煤 矿在建设或开采过程中，地表水或地下水通过某种途径进入矿井，造成的人死井 损的事故，给煤矿的建设开采造成重大的影响。矿井水害的产生主要受到三个方 面的影响：充水水源、充水途径和充水强度。 ( 1 ) 充水水源 煤矿水害事故具有不同的表现形式，主要受到不同类型的充水水源的影响。 煤矿充水水源主要包括：地表水、地下水、大气降水和老空积水。不同的水源具 有不同的特点和影响因素，不同的水源会给矿井带来不同的突水模式和灾害强度 【5 】 o ( 2 ) 充水途径 矿井水害事故主要是由于对矿井充水途径了解不清造成的，其主要的成因可 分为以下几个方面： 人类工程形成的冲水通道。 山东大学硕士论文 煤矿开采形成的冲水通道。 地质结构形成的冲水通道。 ( 3 ) 充水强度 煤矿矿井冲水强度主要分为：矿井正常涌水量、矿井最大涌水量和矿井灾害 涌水量。 1 1 3 煤矿水害事故的主要特点 煤矿水害是与瓦斯、煤尘等并列的矿井建设与生产过程中的主要安全灾害之 一，长期以来，因为煤矿水害而给国家和人民带来的人身伤亡和经济损失极为惨 重。据不完全统计，在过去的2 0 多年里，有2 5 0 多个矿井被水淹没，死亡1 7 0 0 多人，经济损失高达3 5 0 多亿元人民币。可以说，在8 0 年代中期，是我国煤矿 水害最为严重的时期，当时在开滦、肥城、焦作等矿区连续发生了多期灾难性突 水淹井事故。随后，随着两期工业性试验研究和政府对防治工作监管力度的加大， 我国煤矿水害事故呈现出逐年减少的趋势。但近年来，随着科学技术的进步，煤 矿生产与建设过程中的装备、工艺、技术都有了极大的提高，但煤矿突水事故却 频繁发生，特别是2 0 0 2 年至2 0 0 3 年突水淹井事故呈现出上升的趋势，据不完全 统计，2 0 0 3 以来我国煤矿发生特大突水事故1 4 次，其中国有重点矿井2 次，地 方国有煤矿4 次，乡镇煤矿8 次【6 】。2 0 0 7 年至2 0 0 8 年全国发生水害事故1 2 2 起、 死亡5 1 8 人，每年平均数比前3 年平均数减少4 8 起、2 0 1 人，分别下降4 4 和 4 3 7 ，占全国煤矿总死亡人数的7 4 。其中发生重大以上( 含1 0 人以上) 水 害事故1 1 起、死亡1 9 0 人，同比减少2 起、1 0 1 人，分别下降2 6 和5 1 5 ， 占全国重大以上事故的1 6 7 和1 4 8 。通过对一些突水事故的初步分析，发现 新时期我国煤矿突水事故具有如下特点： ( 1 ) 水害事故主要发生在乡镇煤矿。 ( 2 ) 透水事故的主要水源为老空( 窑) 区积水及地表水。 ( 3 ) 掘进工作面是发生透水事故的主要地点。 ( 4 ) 非法违法生产造成透水事故比例较高。 ( 5 ) 国有煤矿发生4 起重大透水事故。 ( 6 ) 瞒报事故时有发生。 ( 7 ) 部分地区水害多发。 4 山东大学硕士论文 1 2 项目研究意义 1 2 1 我国煤矿水害的危害 表1 22 0 0 7 年煤矿较大以上水害事故基本情况 2 0 0 7 年煤矿较大以上水害事故基本情况表 序时间事故单位 企业死亡 透水简要情况 号类别人数水源 l 3 月2 2河南平顶山汝乡镇 1 5 老空 当班入井5 2 人，其中3 7 人安 日 州市半坡阳商透水全升井，造成1 5 人死亡。 洒务煤矿( 瞒 报) 24 月1 6 湖南株洲市黄乡镇 9老空 低瓦斯矿井，掘进面未进行探 日 丰桥镇长城煤透水放水发生老空透水 矿 36 月2 4山西运城市河 乡镇 9老空 事故当班下井9 人，全部死亡。 日 当市