我国煤层生成及赋存条件复杂，且大多数煤矿为井工开采，这也决定了我国煤矿灾害的频繁发生。瓦斯、水、火、顶板、冲击地压等灾害是我国煤矿主要灾害类型，尤其是煤与瓦斯突出、突水、火灾、冲击地压、瓦斯与煤尘爆炸等煤矿灾害，容易造成群死、群伤事故，是我国煤矿安全生产的重点防控对象。而且，随着煤矿开采深度和强度的不断增大，高瓦斯、高应力、高水压、高地温等问题日益突出，各种灾害愈加严重，且多灾种耦合，加剧了煤矿灾害的治理难度，给我国煤矿安全工作带来了更大的挑战。　　

灾害预警技术能够在成灾之前根据获得的隐患和前兆信息，评估灾害发生的可能性和危害性，并向相关部门或人员发出警报信号，提醒其及时采取防控对策，避免灾害的发生。通过预警可以实现安全风险的早期识别和源头控制，将灾害化解在在萌芽阶段，预警是当今社会防灾减灾的重要技术手段。煤矿作为我国安全生产的重点关注领域，近年来，在国家政策的引导下，煤矿重大灾害预警技术得到了大力发展，并在现场进行了一定应用，对防范煤矿事故作用明显。　　

智能化是煤矿高质量发展的必然趋势。在智能化背景下，预警作为煤矿灾害防控的首要环节，对信息获取的全面性、及时性和准确性，分析决策的自动化和智能化水平，以及预警结果的精准性等提出了更高的要求，智能预警是未来煤矿灾害预警技术发展的主流方向。笔者对煤与瓦斯突出、水灾、火灾、冲击地压、瓦斯与煤尘爆炸等煤矿灾害预警技术近年来取得的成果进行了梳理与总结，分析了当前要实现煤矿灾害智能预警所面临的问题和挑战，并提出了未来一段时间煤矿灾害智能预警技术的重点研究方向。　　

1 我国煤矿重大灾害预警技术现状　　

1.1 煤与瓦斯突出预警技术现状　　

受能源结构变化、环保压力和自身国情等因素影响，国外主要产煤国家逐渐退出了突出煤层的开采，并未开展突出灾害预警方面的研究。我国矿井突出灾害十分严重，近年来开展了大量的突出预警研究工作，在基础理论、方法模型、系统装备等方面均取得了显著的进步。　　

在突出预警理论方面，文献对突出灾害预警的理论基础、科学定义、分类、原理、机制、逻辑结构、实现途径等进行了研究，形成了突出灾害预警的理论框架，有效指导了突出灾害预警技术及装备的研发和应用。　　

在突出预警方法模型方面，长期以来建立了众多突出灾害预警模型。根据预警模型所涉及的突出致因类型数量，可分为单因素预警和多因素综合预警2种类型。单因素预警模型是从导致突出事故发生的某一方面因素或反映突出危险的某一类征兆出发进行预警，多采用阈值比对法判定突出危险，常见于瓦斯涌出、声发射、电磁辐射、微震和矿压等突出预警模型。多因素综合预警是从导致突出事故发生的多方面因素或反映突出危险的多类征兆出发进行预警，需要通过一定的数学方法进行多指标融合计算。典型的如文献建立了包含客观突出危险、防突技术措施缺陷和防突管理隐患3大类、10余种因素的多指标逐级判识综合预警模型；文献提出了基于可拓理论、模糊理论、数量化理论、粗糙集理论和层次分析法等理论、方法的突出综合预警模型。　　

在突出预警系统方面，目前真正达到实用化程度的并不多，大多数系统难以满足现场实际需求，只有少数系统得到了推广应用，中国煤炭科工集团重庆研究院有限公司研发的突出综合预警系统和中国矿业大学研发的声、电、瓦斯突出监测预警系统是典型代表。煤与瓦斯突出综合预警系统基于GIS平台开发，采用组件式架构，由瓦斯地质分析、钻孔轨迹监测、抽采达标评判、防突动态管理、瓦斯涌出分析、矿压监测分析、隐患排查管理等子系统和预警信息平台构成，各子系统既可独立运行，提供相应专业的信息管理和辅助分析功能，也可联合运行，实现突出多源信息动态监测与采集、在线分析与预警和预警结果实时发布，如图1所示。中国矿业大学研发的声-电-瓦斯突出监测预警系统，能够对工作面声发射、电磁辐射和瓦斯涌出等信息进行远程监测和在线分析，并综合3方面信息对突出危险进行实时预警，如图2所示。整体而言，近年来我国在突出灾害预警技术领域取得了较大进步，为煤矿突出灾害防控提供了有力支撑，但是受煤矿开采条件复杂多变等因素影响，仍存在较大的局限性。在多源信息融合处理、预警模型自适应调整、预警系统智能化、预警结果准确性等方面有待进一步提升。

图1 煤与瓦斯突出综合预警平台　　

1.2 矿井水灾预警技术现状　　

煤矿水灾是中国、日本等国家特有的灾害现象。日本主要是海下采煤条件下的海水溃入淹井灾害，20世纪90年代，日本研究了海水灾害预警技术，利用摄像法和水质监测法进行预警。我国煤矿水灾预警技术包含水情监测和水害预警2个层面。　　

在水情监测层面的技术相对成熟，已形成了相应的技术体系，包括：基于水温、水压、应力-应变的监测方法，直接反映充水水源动态情况；基于电磁法的充水水源监测技术，例如基于井下直流电法、无线电坑透、瞬变电磁、地质雷达、瑞利波、矿井远距离地震探测技术；基于地震法的充水通道监测技术，例如基于地面三维地震、井下槽波、微震的监测技术。近年来，在水情监测技术测层面取得的最新技术成果主要包括：基于光纤光栅传感、多频连续电法系统的充水水源监测技术；基于“井-地-孔”一体化微震系统的充水通道监测技术，如图3所示；矿井充水结构三维可视化监测平台等。通过这些技术手段，已基本实现了矿井水害3要素（导水通道、水源和水量）的有效监测，但是分辨率和精度较低，数据可视化分析水平尚待提升，尚未实现水文地质的动态透明，仍有众多技术瓶颈亟待突破。

图2 声、电、瓦斯突出远程监测预警系统

在水灾预警层面，目前还处于前期研究阶段，大多数研究关注于信息传输、处理、展示和平台构建，对水害预警方法模型的研究相对较少。文献运用CART分类决策树算法进行了突水预测模型搭建；文献运用突水系数法和Fisher算法建立突水预警数学模型；文献研究了基于预警数据可视化的局部极值搜索与加权计算相结合的矿井水害预警方法；文献建立了矿井水害预警推理规则，研发了矿井水害预警专家系统。但是，这些技术均不成熟。目前，大部分水灾预警仍是基于突水因素监测指标通过临界值对比进行，由于缺乏对多源、海量水情监测数据的深入挖掘和融合分析，水害预警结果的准确性不高，误报、错报、漏报情况多有发生。此外，部分学者对水害智能预警技术进行了尝试研究，文献提出了基于深度学习时空序列预测方法-长短时记忆循环网络的底板突水灾害智能预警模型，开发了煤矿水害监测大数据智能预警平台。

图3 微震充水通道监测　　

总的来说，煤矿水害预警技术取得了一定的进步，基本实现了对水情的有效监测，但缺乏多源、海量水情监测数据深入挖掘和融合分析的技术手段，水灾预警的准确性较低，处于“监强预弱”的状态。　　

1.3 矿井火灾预警技术现状　　

1）内因火灾预警技术现状。　　

在内因火灾方面，煤矿现场一般根据自然发火标志性气体和温度对煤自燃进行预测预报，分别称为指标气体分析法和测温法。　　

指标气体分析法较为成熟，现场应用较广的主要有2种技术，1种是基于煤矿安全监控系统，实时监测井下空间风流中自然发火标志性气体的浓度，对自然发火进行预测预报，常见的有根据上隅角或回风流CO浓度预测采空区自然发火，或者根据煤仓CO浓度预测堆煤自然发火；另1种是利用束管监测系统抽取采空区气样进行分析，监测CO、C2H2、C2H4、CO2等自然发火标志性气体的浓度变化，对采空区自然发火进行预测预报。现阶段我国束管监测系统采用的气体分析方法主要有色谱法和红外法，其中色谱法检测效率低，1次循环周期长，连续监测分析频率低；红外法分析速度优于色谱法，但可检测组分较色谱法少，存在指标缺失。束管监测系统需要把束管从地面敷设到监测地点，束管距离较长，国内束管距离最远已超过10 km，维护难度大，容易阻塞或漏气，造成气样污染，测定结果可靠性低，且气样输送距离远，检测结果严重滞后，不能实时有效地反映监测地点的实际情况。将气体分析环节放在井下进行，对气体组分进行原位测量，可有效避免束管过长带来的问题，是束管监测系统的发展方向。文献研制了井下气体分析装备，形成了井下原位分析的束管监测系统，如图4所示。文献研究了正压型束管监测系统，采用压入方式输送气样，以降低气样被污染的风险。

图4 束管监测系统井下气体分析设备　　

测温法现阶段主要有以下3种类型：①利用红外温度监测仪对煤体表面温度进行非接触式监测，可快速判识自燃程度及范围，对自然发火进行预测预报，主要用于浮煤堆、煤壁、煤柱自然发火预警，对采空区等隐蔽空间的自然发火预警较为困难；②基于矿井安全监控系统，利用温度传感器监测井下空气温度变化，进行自然发火预测预报；③在采空区内埋设温度传感设备，在线监测采空区温度变化，对采空区自然发火进行预测预报。近年来，分布式光纤光栅测温系统被广泛应用，使采空区温度场由原来的“点”监测变为了“线”监测，提高了发火点的监测、定位精度。文献对采空区自组网无线监测系统进行了研究，是未来的发展方向，但目前尚未达到实用阶段。　　

在煤自然发火预警方面，现阶段多数都是单指标超限报警，多指标综合分析能力较弱，部分学者从多因素、多指标综合的角度对煤自燃预警进行了研究。文献根据气体指标与煤温度的对应关系，建立了煤自燃程度量化识别指标，并采用多源信息融合和模式识别方法建立了煤自燃预警模型；文献建立了基于IPSO-SVC的煤层自然发火危险性预评价模型，提出了适用于采空区自然发火预警的RS-IPSO-SVC智能算法；文献建立了面向高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃的动态预警指标与区域预警指标，构建了基于退火-粒子群-支持向量机的动态预警模型和融合遗煤分布、氮氧比分布、氧浓度场、温度场、瓦斯浓度场等多因素的区域预警模型，开发了采空区遗煤自燃预警系统。　　

总体而言，现阶段我国煤矿自然发火预警技术及装备，大多只能对气体指标或温度指标中的一类进行监测，且通常只具有单指标超限报警功能，在多指标综合分析方面能力较弱。各类系统之间信息共享功能差，不同指标之间配合度低，缺少对各类自然发火监测信息的有效集成、深度挖掘和融合分析，预警效果并不理想。另外，采空区自然发火监测装备的可靠性和监测精度也亟待提升。　　

2）外因火灾预警技术现状。　　

带式输送机和机电硐室容易发生火灾，是煤矿外因火灾预警的重点关注对象。经过多年发展，我国已形成了多种类型的火灾监测控制系统，皮带火灾一般采用光纤测温技术进行监测，具有皮带沿线温度全覆盖监测和温度异常点精确定位等优势；中国煤炭科工集团集团沈阳研究院有限公司研发了基于微电子机械系统（MEMS）的带式输送机火灾监测系统，其无线温度传感器具有体积小、质量轻、耗能低、响应时间短等特点，如图5所示。机电硐室一般采用感温、感烟和气体火灾探测器进行监测，基本实现了输送带火灾和硐室机电设备火灾的探测、报警和联动灭火控制。利用煤矿视频监控设备，开发烟火智能图像识别技术，是外因火灾预警当前的研究热点。

图5 MEMS无线温度传感器　　

1.4 冲击地压预警技术现状　　

近年来，我国煤矿冲击地压监测技术取得了突破性发展。目前，主流的冲击地压监测方法有岩石力学类钻屑法、采动应力监测法、围岩变形监测法、顶板离层监测法和地球物理类地音法、微震法、电磁辐射法、电荷感应监测和地震CT技术等。采动应力监测方面，煤矿现场应用较广的有天地科技股份有限公司的KJ21、煤炭科学研究总院的KJ820和KJ29、山东恒安科技有限公司的KJ616、尤洛卡(山东)矿业科技有限公司的KJ653和北京安科兴业科技股份有限公司的KJ550等监测系统，其中煤炭科学研究总院的KJ820光纤光栅应力监测系统实现了一孔多点多种应力参量的在线实时监测。微震监测方面，煤矿现场使用最多的是波兰的ARAMIS和SOS，占总数的73%以上，其次是煤炭科学研究总院的KJ760技术，占总数的13%，国产微震监测装备的技术水平有待提升。煤炭科学研究总院的KJ760自震式微震监测系统，创造性地引入自激震源，提高了微震的监测精度。文献针对传统微震监测手段只能监测低频高能微震事件，易忽略高频低能事件的问题，研制了“全频广域”震动监测系统通过配备各种频率的微震监测设备，实现了煤矿各种频率、能量级微震信息号全覆盖监测。地音监测系统应用矿井数量较少，全国不超过20座，采用的主要是波兰的ARES-5地音监测系统。电磁辐射方面，王恩元团队研发了KBD5便携式和KBD7在线式电磁辐射监测仪。目前，煤矿现场大部分矿井采用便携式电磁辐射仪进行监测，只有约20%的矿井采用在线式电磁辐射系统。文献对煤岩变形破裂过程电荷辐射特性进行了研究，获得了冲击地压条件下电荷辐射信号特征，研制了在线式煤岩电荷辐射监测系统；地震CT技术是利用震动波反演煤岩体内部应力分布状态，文献在应力与纵波波速的试验关系模型基础上，建立了冲击危险性动态预测评价的震动波CT探测技术；文献提出了“震动场-应力动态”一体化监测预警系统，形成了以震动波CT监测为主、采动应力为辅的空间“应力场”监测预警方法。这些冲击地压监测技术都是从单一角度进行监测，均具有一定的局限性。岩石力学类方法可靠性强，但空间覆盖范围有限；地球物理方法空间覆盖范围大，但存在无法验证准确性的缺陷。为突破单一监测方法的局限性，煤矿现场通常采用多种监测方法对冲击地压灾害进行监测，但是存在系统之间数据不共享、不集中、不融合的问题，各系统相互独立、各自为战。而且，微震、应力、应变等传感器的精度、灵敏度和可靠性较低，尚不能完全满足现场监测需要，冲击地压灾害监测判识的准确性不高。　　

随着冲击地压监测技术与装备的进步及在煤矿现场的广泛应用，冲击地压预警方法模型和系统平台也得到了发展。预警方法模型方面，文献基于煤岩破坏的不同裂隙发展阶段与微震、应力、声电等参量响应的关系,提出了定期反演空间应力场（静载）的“震动波CT”预警方法和短临预测时空震动场（动载）的“冲击变形能”预警方法，建立了煤岩冲击破坏的多信息归一化预警力学模型,形成了基于时空架构的冲击矿压“应力场–震动波场”综合监测预警技术；文献提出了现场CT探测和改进综合指数法相结合的采前冲击危险性静态评估方法，从微震、地音、应力、钻屑等方面建立了冲击地压多源监测预警指标体系和评价准则，并基于R值评分法的预测效能检验方法构建了动、静态综合预警模型。预警软件平台方面，中国煤炭科工集团开采研究院有限公司研发了煤矿冲击地压分源权重综合监测预警平台，能够实现多类型数据的集成展示和基于分源权重的整体融合预警；煤炭科学技术研究院有限公司研发了冲击地压“井-地”信息多参量综合预警平台，可将不同类型的数据进行归一化和综合分析；姜福兴团队基于云平台技术研发了一种多参量联合监测的冲击地压监控预警平台，实现了多参量监测数据的远程挖掘分析；窦林名团队研发了C/S网络架构和B/S模式的矿震冲击灾害远程预警平台和基于微震冲击危险定性和定量评价方法的冲击危险专家诊断系统，实现了矿震远程监测和诊断，如图6所示。整体而言，现阶段缺乏有效的数据分析算法和预警模型，预警平台智能化程度不高，对冲击地压多种监测数据的融合挖掘不足，预警准确性亟待提升。

图6 冲击地压远程在线监测平台　　

1.5 瓦斯与煤尘爆炸预警技术现状　　

国内外关于瓦斯与煤尘爆炸预警技术的研究相对较少，且大多集中在瓦斯爆炸预警领域。文献从固有危险源、诱发危险源和人为因素3个方面建立了瓦斯爆炸预警指标体系，并应用模糊数学综合评价方法建立了瓦斯爆炸风险评价模型；文献提出了基于KJ90 综合监测系统和ArcGIS 的煤矿井下瓦斯爆炸预警系统；文献通过模糊及多级模糊综合评价和瓦斯涌出量灰色预测、灰色关联分析方法，研究了瓦斯爆炸事故危险性评价与预警系统；文献应用统计分析方法建立了以瓦斯浓度和着火温度为主要因素的瓦斯爆炸诱因预警模型,并开发了基于ArcView GIS的瓦斯爆炸预警系统；文献从方法、模型和系统等方面对基于案例推理的瓦斯爆炸预警技术进行了研究；文献通过自组织特征神经网络建立了瓦斯爆炸风险综合评价模型，并设计了B/S结构的瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统；文献基于3类危险源分类方法建立了瓦斯爆炸预警指标体系和预警模型；文献建立了基于粗糙集-支持向量机的瓦斯爆炸危险源评价模型；文献采用粗糙集约简算法、FCM聚类算法和RBF神经网络建立了瓦斯爆炸危险源预警模型，并构建了基于数据挖掘技术的瓦斯爆炸危险源预警系统；文献基于对瓦斯和氧气浓度的趋势面分析，建立了瓦斯爆炸预警模型；文献采用灰色关联分析方法构建了包含“人、机、环、管”4方面因素的瓦斯爆炸态势评估指标体系，提出了GRA-ANP-FCE的瓦斯爆炸态势评估模型，设计了多源信息融合的瓦斯爆炸态势评估与预警系统；文献对40余种煤样影响煤尘爆炸性的35项因素进行了测定，并考虑分散度的影响作用，采用主因子分析与BP网络相结合的方法，构建了煤尘爆炸预警方法；文献考虑粉尘瓦斯共存的影响，采模糊数据融合算法，建立瓦斯与煤尘爆炸多传感器模糊数据融合预警模型。　　

整体而言，现阶段我国对煤矿瓦斯与煤尘爆炸灾害预警技术的研究以预警指标和预警模型居多，预警系统大多还处于设计阶段和试验阶段，还没有达到实用化程度。目前，煤矿现场应用最多的还是通过安全监控系统对瓦斯超限进行监测报警，来实现瓦斯爆炸风险的超前提醒。　　

2 煤矿重大灾害智能预警亟待解决的问题　　

信息获取是预警的关键，方法模型是预警的核心，软、硬件平台是预警的实现手段。要实现煤矿重大灾害智能预警，在现有预警技术基础上，还需要解决以下4个方面的问题。　　

2.1 预警信息的全面、及时、准确获取　　

要对煤矿灾害进行预警，必须对灾害致因和灾害预兆进行全方位监测和采集。煤矿灾害致因十分复杂，涉及煤岩、瓦斯、应力、地质构造、水文环境、技术措施、机电设备、作业人员、管理制度等诸多因素。目前矿井致灾因素的监测和检测手段虽然种类繁多，但仍无法做到致灾因素全覆盖监测，且在一些领域存在着测不准、分辨率差、耗时长、自动化程度低等问题，影响了预警信息获取的全面性、及时性和准确性。　　

1）全面性方面。现有的监测和检测手段主要集中在对部分“环境危险状态”或“灾害前兆”的测定上，还有许多因素缺乏相应的监测、检测手段，如突出灾害缺少对煤体破坏程度或煤体强度的监测手段，瓦斯与煤尘爆炸灾害缺少对点火源的监测，尤其是在井下人员违章行为监测识别方面普遍缺失。　　

2）及时性方面。煤矿现场许多参数缺乏有效的监测手段，没有实现连续性动态监测，现阶段主要依靠人工测定，信息产生效率较低；许多检测、探测技术及仪器设备的自动化程度低，测定工艺复杂、效率较低，从开始测定到得出结果时间较长，如煤层瓦斯含量测定通常需要8 h；大部分检测、探测仪器设备，不具备联网传输功能，检测分析结果一般通过人工录入；一些人工观测信息，如突出预兆、突水预兆等，也需要人工录入，信息采集的时效性不高。　　

3）准确性方面。随着各种新型传感技术在煤矿的应用，传感器性能得到了显著提升，但在煤矿复杂恶劣环境下，传感器的稳定性、可靠性、抗干扰性依然不高，不具有自诊断、自校验功能，容易受外界干扰或损坏，造成监测数据失真；风速、抽采管道气体流量等一些关键物理量缺乏高精度、高可靠性的传感器，煤体瓦斯含量、瓦斯压力等物理量更是缺少可用的监测手段；当前传感设备功耗普遍较高，受本安电源带载能力和通信网络承载能力的限制，传感器现场布点数量严重不足，以“点”或“线”监测为主，还未实现“面”或“立体”监测，不能对监测对象进行全方位精准把控；地质构造、充水水源、导水通道、采空区自然发火点等隐蔽致灾因素探测、感知的智能化程度低、准确性差，空间定位精度有待提升。　　

因此，关键物理量的连续、在线监测技术；高精度、高可靠、低功耗，且具有自诊断、自校验、自动数据甄别功能的传感器；自动化、智能化、网络化、高精度、高分辨率的检测、探测技术及装备；基于机器视觉的隐患、预兆和违章行为自动识别技术等是预警信息监测采集方面亟待解决的技术问题。　　

2.2 多源、海量预警信息深度挖掘与融合分析　　

煤矿监测、检测、探测手段日益丰富，给煤矿灾害致因和征兆的监测采集创造了条件，使预警信息的类型和数据量急剧增长，呈现出多源、海量、异构、异质等复杂特征，为基于数据挖掘和融合分析的煤矿灾害预警提供了机遇和挑战。　　

现有的煤矿灾害预警方法，许多是从单方面或单因素出发进行预警，而考虑多方面因素的综合预警大部分也只是对多条件的简单堆砌，没有充分考虑各因素之间的内在关系，以及多因素对煤矿灾害的综合影响效应，对多源预警信息的融合分析深度不够。而且，现阶段的预警规则或判定条件大多依据专业经验或统计规律建立，缺乏对海量预警信息的深入挖掘分析，预警数据中隐含的与煤矿灾害相关的特征和规律没有被有效发现，预警信息的价值没有得到充分利用，预警指标、规则和参数的合理性、科学性难以保证，使得煤矿灾害分析结果的准确性不高。　　

因此，急需采用大数据技术，提高对复杂煤矿灾害数据的协同处理能力，实现有价值信息的快速挖掘和煤矿灾害的多因素融合分析。　　

2.3 预警模型自学习、自优化　　

我国煤层赋存条件复杂多变，不同矿井之间的地质环境、开采工艺、技术装备和管理水平等各不相同，矿井的灾害类型、发生规律、影响因素和前兆模式等各有特点。许多矿井随着开采规模的扩大和开采深度的增加，开采条件发生改变，灾害形式也随着变化。要实现煤矿灾害智能预警，预警模型必须具有良好的自适应性，能够根据不同的矿井条件，自主确定与之相适应的预警规则和参数，并能在矿井条件发生改变后，对预警规则和参数进行自动调整，以适应新的条件。但是，现阶段的煤矿灾害预警模型大部分为固定规则模型，预警指标、规则和参数多以先验规则结合现场考察确定，一旦建立很少变动，预警模型不具有自主学习、自主调优能力，预警效果较差。　　

因此，研究具有自学习、自优化能力的预警模型，提高提高预警模型的自适应能力和智能化水平，是煤矿重大灾害智能预警亟待解决的关键技术之一。　　

2.4 煤矿灾害信息集成、可视化与透明共享　　

目前，缺少统一的煤矿灾害信息集成与挖掘分析平台，不能有效地对各类灾害信息进行集成融合、深度挖掘和透明共享，信息孤岛问题严重。因此，需开发统一的煤矿重大灾害信息集成与预警平台，对煤矿灾害大数据进行高效地集成管理、分析处理、透明共享，提高数据的利用效率，并实现煤矿重大灾害的实时动态预警，保障煤矿的安全生产。具体包括：　　

1）灾害信息集成管理。对多系统、多手段、多渠道产生的煤矿灾害感知数据进行实时采集和集中存储，并基于统一的数据标准，对这些多源、异构、异质数据进行整合处理，形成一个组织合理、质量可靠、类型齐全的煤矿灾害数据库，对全矿井煤矿灾害数据资源进行统一管理、维护和调配，并提供对各类灾害数据的灵活选取。　　

2）灾害信息图形化展示。采用数据可视化、三维仿真等技术，对煤矿灾害数据进行图形化分析与展示，提高灾害数据的可读性，在“一张图”、“一张表”下实现煤矿灾害信息的集成融合、协同管理与决策分析。　　

3）灾害信息透明共享。具备跨网络、跨终端、跨平台运行能力，突破时间、空间和手段的限制，实现煤矿灾害信息的多网络、多终端、多系统平台的协同发布与灵活查询，形成地面和井下、本地和远程、固定和移动等全时空、多渠道的透明共享。　　

4）灾害实时动态预警。充分发挥大数据、云计算、人工智能等技术的优势，对煤矿灾害大数据进行深度挖掘与融合，自动判识煤矿灾害风险、隐患和预兆，综合多要素、多指标对煤矿重大灾害进行实时、动态预警，以及预警信息的多渠道自动发布。　　

3 煤矿重大灾害智能预警技术展望　　

纵观煤矿重大灾害预警技术发展现状，从实现煤矿重大灾害智能预警角度出发，未来一段时间应从以下4个方向开展持续性深入研究。　　

1）重大灾害智能感知技术及装备。研究传感器故障诊断、自动校验、伪数据甄别、边缘计算、位置定位、高带宽低功耗通信等共性关键技术；开发低功耗、小型化、无线传感器关键元器件；开发瓦斯、水、火、冲击地压等灾害专用的“点-线-面”全覆盖高精度智能感知技术与装备。　　

2）井下高带宽、低延时、大容量、透明传输技术及装备。开发基于5G、Wi-Fi6等高速无线通信模组端设备；研究低功耗光电模组传输技术，以及光纤冷接和光电混装连接等技术；研究煤矿井下传感器无线通信和自组网技术；研究不同编码、不同协议数据的融合传输。　　

3）重大灾害智能预警指标及模型。研究重大灾害演化及致灾机理定量化分析方法；研究面向煤矿灾害预警的多源信息融合分析算法；研究基于大数据和人工智能的重大灾害预警动态分析指标体系及智能判识模型。　　

4）基于GIS的重大灾害智能预警系统。开发煤矿专用轻量级GIS基础平台；开发基于云技术的煤矿重大灾害远程监控预警系统平台；研究重大灾害预警生态系统模型及资源信息共享标准；开发多灾种集成预警平台。　　

4 结 论　　

1）对我国煤与瓦斯突出、水灾、火灾、冲击地压、瓦斯与煤尘爆炸等煤矿重大灾害预警技术的发展现状进行了归纳和总结。　　

2）通过对现阶段煤矿重大灾害预警技术装备的评述，提出了4个方面亟待解决的问题：预警信息全面、及时、准确获取；多源、海量预警信息深度挖掘与融合分析；预警模型自学习、自优化；煤矿灾害信息集成、可视化与透明共享　　

3）提出了煤矿重大灾害智能预警的4个重点研究方向：重大灾害智能感知技术及装备；井下高带宽、低延时、大容量、透明传输技术及装备；重大灾害智能预警指标及模型；基于GIS的重大灾害智能预警系统等，并详细给出了各方向的关键核心技术内容。