煤礦水害一直是煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患，《煤礦安全規(guī)程》防治水管理規(guī)定2016新版要求，礦井應(yīng)建立水文地質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。2017年5月1日實施的老空水治理也明確提出煤礦要建立井上井下水文監(jiān)測系統(tǒng)。礦井必須進一步加強落實煤礦水害防治責(zé)任制、加強礦井水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作，建立水文地質(zhì)觀測系統(tǒng)，加強水文地質(zhì)動態(tài)觀測和水害預(yù)測分析工作。煤礦建立此系統(tǒng)很有必要也很有意義。

　　根據(jù)礦井數(shù)字化礦山建設(shè)的要求，基于先期的使用經(jīng)驗和實踐基礎(chǔ)，結(jié)合礦井現(xiàn)已知的水文地質(zhì)條件以及充水因素，針對地表水、砂巖裂隙水、承壓水、陷落柱及老窯水害評價的現(xiàn)場條件，利用ASP動態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)，設(shè)計了針對礦井當前自動化、數(shù)字化和信息化需求的新型礦井水文地質(zhì)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)。

　　此系統(tǒng)的建立便于掌握礦井水文地質(zhì)信息，掌握礦區(qū)各水系之間的水力聯(lián)系和水文動態(tài)變化規(guī)律，及早發(fā)現(xiàn)水害險情，及早排除險情，防止重大水害的發(fā)生，對減少人員傷亡和財產(chǎn)損失起著重大的作用。

　　2系統(tǒng)設(shè)計的意義2.1水文觀測系統(tǒng)觀測的內(nèi)容井上觀測

　　1.氣象觀測：包括降水量、氣溫、相對濕度、風(fēng)向、風(fēng)速；

　　2.地面水文孔水位觀測；

　　3.排水管道、溝、渠、河流流量監(jiān)測；

　　4.礦區(qū)水質(zhì)監(jiān)測。

　　井下觀測

　　1.承壓水水壓變化動態(tài)；

　　2.隔水層的受力狀態(tài)；

　　3.陷落柱、斷層等構(gòu)造異常區(qū)的導(dǎo)水狀態(tài)；

　　4.老空區(qū)的涌水量；

　　5.老空區(qū)的積水水位；

　　6.采區(qū)范圍內(nèi)主要出水點的涌水量動態(tài)變化；

　　7.地下水文孔水位觀測；

　　8.井下排水管道、水溝流量監(jiān)測；

　　9.高壓注水量監(jiān)測；

　　10、頂板淋水量監(jiān)測；

　　11.地下水水質(zhì)監(jiān)測。

　　2.2觀測系統(tǒng)能夠解決的問題

　　1．氣象觀測是為了觀測大氣降水對礦區(qū)各個含水層、采區(qū)內(nèi)各個出水點的涌水量的影響，尋求之間的水力聯(lián)系，預(yù)防強降雨引起的地表徑流湖水的變化，通過冒落裂隙和其他導(dǎo)水通道對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅；

　　2．地表水文孔的監(jiān)測是為了觀測各含水層的水位動態(tài)變化；

　　3．承壓水水壓的監(jiān)測是為了觀測承壓水的壓力動態(tài)變化，以防壓力超過隔水層承受能力，破壞隔水層，涌入礦井，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失；

　　4．承壓水隔水層的受力狀態(tài)監(jiān)測是為了觀測承壓水壓力對隔水層巖體的影響，防止隔水層破壞；

　　5．陷落柱、斷層等構(gòu)造異常區(qū)的導(dǎo)水狀態(tài)監(jiān)測是為了防止陷落柱等聯(lián)通含水體，形成導(dǎo)水通道；

　　6.老空區(qū)涌水量和水位的監(jiān)測是為了防治老空區(qū)長期積水，破壞頂板，積水潰入采區(qū)；

　　7.采區(qū)各個出水點涌水量的動態(tài)監(jiān)測，一是為了及時發(fā)現(xiàn)異常出水點，二是可以尋求地表水，含水層水位變化和井下出水點涌水量之間的水力聯(lián)系，三是防止河流、湖泊、溶洞、強富水性含水層的水通過冒羅裂隙，陷落柱、導(dǎo)水斷層等導(dǎo)水通道對礦井生產(chǎn)造成的威脅；

　　8. 地下水文孔水位觀測是為了觀測地下含水層的水位動態(tài)變化，建立上下各層含水層包括地面降雨的水力聯(lián)系；

　　9.地面和井下排水管、排水渠分布式流量的監(jiān)測配合探放水工程、排水泵組作業(yè)，尋求相互聯(lián)系，掌握正常排水狀況；

　　10.礦區(qū)水質(zhì)測量涵蓋PH值、污濁度、礦物離子等的監(jiān)測，建立這一系列監(jiān)測數(shù)據(jù)庫可以追本溯源，尋找未知的水流源頭，對異常狀況發(fā)生提供詳盡信息。

　　綜合以上，監(jiān)測系統(tǒng)的建立，可以及時發(fā)現(xiàn)涌水異常點，實時掌握各個觀測點的動態(tài)數(shù)據(jù)，摸清地表水，含水層水位變化和井下出水點涌水量之間的水力聯(lián)系，探明生產(chǎn)礦井的充水因素、充水方式、突水層位、突水點的位置與突水量，礦井涌水量的動態(tài)變化與開采水平、開采面積的關(guān)系，掌握礦區(qū)各處排放水安全情況、預(yù)警情況、異常情況，及早發(fā)現(xiàn)水害險情，及早排除險情，防止重大水害的發(fā)生，對減少人員傷亡和財產(chǎn)損失起著重大的作用。

　　3監(jiān)控系統(tǒng)的終目標

　　礦井礦井水文監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)作為數(shù)字化礦山建設(shè)的一部分，必須和數(shù)字化礦山連為一體，終實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化，設(shè)備開停自動化、故障檢測自動化，異常報警自動化，真正做到井下監(jiān)控設(shè)備的無人值守，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化運行和遠程控制。

　　4礦井水文監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)

　　該系統(tǒng)包括井上和井下兩部分：

　　井上部分

　　由監(jiān)測服務(wù)器、客戶端、遙測主機、遙測水位計、遙測雨量計等組成地面遙測系統(tǒng)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

　　地面水位水溫遙測分站采集水位和水溫數(shù)據(jù)，通過GSM(或GPRS)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到遙測主機。通過協(xié)議轉(zhuǎn)換由監(jiān)測服務(wù)器水文軟件接收處理。各客戶端通過網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)。

　　大氣降水雨量計、風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度等綜合氣象信息，通過無線收發(fā)模塊或移動通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測主戰(zhàn)建立通信；

　　地面流量和水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線發(fā)送到監(jiān)測分站，然后通過礦區(qū)以太網(wǎng)絡(luò)或其他方式與監(jiān)測服務(wù)器軟件建立通信。

　　井下部分

　　井下部分結(jié)構(gòu)：各種類型的測量儀器接入通訊分站，各工作平面的通訊分站接入以太網(wǎng)，通過井下以太環(huán)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到地面監(jiān)控中心。

　　測量儀器包括流量監(jiān)測儀、水壓監(jiān)測儀、水位監(jiān)測儀、水溫監(jiān)測儀、孔隙水報警儀、水質(zhì)監(jiān)測儀以及各種要素的監(jiān)測傳感器等。整個系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下圖所示：

　　5系統(tǒng)功能

　　1.實時監(jiān)測水位、水壓、水溫、流量、水質(zhì)、導(dǎo)水狀態(tài)等各個水文要素的數(shù)值和變化情況；

　　2.遙測水文觀測孔水位水溫、氣象參數(shù)；

　　3.水位、流量、水壓等參數(shù)總量及變化率超過預(yù)警值自動報警，并有所選擇的自動發(fā)送短信到相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的手機；

　　4.系統(tǒng)對所有監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)進行實時處理后分類存儲，并提供數(shù)據(jù)庫存儲備份，監(jiān)測數(shù)據(jù)保存。

　　5.系統(tǒng)提供多種診斷功能，包括系統(tǒng)的通信傳輸狀況、傳感器、分站故障分類統(tǒng)計等監(jiān)測系統(tǒng)的自身故障診斷；

　　6.系統(tǒng)具有實時監(jiān)測表、實時曲線、報表統(tǒng)計、歷史曲線、當?shù)剡h程報警等功能，對所有數(shù)據(jù)和報表都提供打印輸出功能。

　　7.系統(tǒng)具有良好的網(wǎng)絡(luò)功能，可以通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等多種形式，方便的進行全局、全市、全省范圍的聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)也可根據(jù)用戶定制聯(lián)網(wǎng)需求，提供輸出交換監(jiān)測數(shù)據(jù)。

　　8.所有數(shù)據(jù)全網(wǎng)共享。提高高效實用的集團調(diào)度中心軟件，可以直接查詢各級煤礦監(jiān)測數(shù)據(jù)，方便快捷。

　　6系統(tǒng)主要設(shè)備介紹6.1監(jiān)控服務(wù)器（主站）

　　1．工業(yè)控制計算機

　　2．打印機

　　3．數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)

　　?功能特點

　　將所有監(jiān)測點數(shù)據(jù)匯總到本主站，井下站點監(jiān)測數(shù)據(jù)通過井下千兆以太網(wǎng)傳輸?shù)较到y(tǒng)主站，一級數(shù)據(jù)庫和備份數(shù)據(jù)庫都設(shè)在主站服務(wù)器，監(jiān)控界面可顯示到大屏幕，授權(quán)部門可以通過公司局域網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)庫，瀏覽監(jiān)測數(shù)據(jù)以及通過授權(quán)修改監(jiān)測時間間隔、設(shè)置報警水位、報警流量、降水量、打印報表、繪制曲線等功能。

　　?技術(shù)指標

　　1．系統(tǒng)容量：128 臺分站設(shè)備。

　　2．系統(tǒng)巡檢周期 ≤30s

　　3．數(shù)據(jù)傳輸方式：CAN總線或485通訊或以太網(wǎng)

　　4．網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議：TCP/IP

　　5．操作系統(tǒng)：Windows XP/Server2003/Win7/Win8

　　6．數(shù)據(jù)庫：SQL2005建立數(shù)據(jù)庫存儲備份，監(jiān)測數(shù)據(jù)保存

　　7．供電電源 AC220V

　　6.2礦用本安型通訊分站

　　在礦井監(jiān)測系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠距離傳輸?shù)耐ㄐ旁O(shè)備。