礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在煤礦防治水中的應(yīng)用

【摘 要】**煤礦安裝了礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過近兩年來的應(yīng)用，水文技術(shù)人員能夠動(dòng)態(tài)掌握井上、井下水文鉆孔水位、水壓、水溫、流量等水文情況，起到了預(yù)防水患的作用，并為論證A組煤層開采的可行性、設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性以及生產(chǎn)的安全性提供了有力的水文資料，確保在開采A組煤層時(shí)能取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】水文；動(dòng)態(tài)；監(jiān)測；防治水、

**煤礦現(xiàn)年產(chǎn)量為360萬噸，一水平的C組煤、B組煤已近枯竭，下一步主采煤層為B組的4煤和A組的3煤。B4煤屬于強(qiáng)突出煤層，為了能夠盡快解放B4煤，***煤礦通過相應(yīng)的安全技術(shù)措施，將A3煤作為B4煤的下保護(hù)層開采。不但確保了礦井的可持續(xù)發(fā)展，還為今后整個(gè)潘謝礦區(qū)A組煤的開采提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

A組煤的開采受地下水威脅比較嚴(yán)重，為了安全開采A組煤層，必須首先施工相應(yīng)的疏水降壓巷道和配備相應(yīng)的疏干降壓設(shè)施，并制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施來確保安全生產(chǎn)，因此對(duì)地下水的監(jiān)測就十分必要了。***煤礦原先采用各種各樣的監(jiān)測方法，基本上是以人工為主，在不同程度上存在這樣那樣的缺陷。因此，***煤礦安裝了河北齊暄電子科技有限公司研發(fā)的KJ1158礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、運(yùn)行可靠、自動(dòng)化程度高，能夠連續(xù)長期測量、分析數(shù)據(jù)，適用各種不同環(huán)境的水壓水位觀測，對(duì)于及時(shí)處理水患，保障煤礦的正常安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 KJ1158礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)簡介

KJ1158礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是對(duì)礦井上、下水文觀測點(diǎn)進(jìn)行綜合監(jiān)測的系統(tǒng)。系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，集電子、通訊、網(wǎng)絡(luò)和水文等技術(shù)為一體的現(xiàn)代化監(jiān)測系統(tǒng)，它涉及到水文數(shù)據(jù)的采集、顯示與上傳，通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行各部分的連接工作，最終完成在煤礦企業(yè)內(nèi)部水文信息數(shù)據(jù)的共享。

通過本系統(tǒng)，技術(shù)人員可在地面辦公室內(nèi)動(dòng)態(tài)監(jiān)測井上、井下各水文觀測點(diǎn)的水位、水壓、水溫、流量信息。在遇突發(fā)事件，如斷層、不良封閉鉆孔、頂板滲水等引起井下透水事故時(shí)，水文技術(shù)人員通過分析系統(tǒng)主站內(nèi)井上、井下各分站反饋回的綜合信息，便可迅速判斷出是哪個(gè)層位的含水層透水及涌水量，從而進(jìn)行有效引、堵、排水工作，大大提高了礦井的安全生產(chǎn)。

2 KJ1158礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的組成

整個(gè)系統(tǒng)由2個(gè)子系統(tǒng)組成：地面水文遙測系統(tǒng)和井下水文監(jiān)測系統(tǒng)組成。

2.1 地面水文遙測系統(tǒng)

地面使用KJ1158-J水文分站實(shí)時(shí)監(jiān)測地面水文長觀孔的水位、水溫變化，將所測數(shù)據(jù)通過GSM、GPRS、北斗無線通訊方式，傳送至設(shè)在監(jiān)控中心內(nèi)的主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

圖1 地面水文遙測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 井下水文監(jiān)測系統(tǒng)

井下使用 KJ1158-F礦用本安型水文分站實(shí)時(shí)監(jiān)測井下放水巷放水鉆孔的流量、壓力、溫度參數(shù)，及礦井井下涌水量動(dòng)態(tài)變化。分站將流量、壓力、溫度傳感器采集到的頻率信號(hào)經(jīng)集成電路處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)顯示于分站顯示屏上，并可通過485接口傳輸至地面上位機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。同時(shí)，可通過地面上位機(jī)對(duì)井下分站進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

圖2 井下水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 ****煤礦水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

依據(jù)礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)安裝技術(shù)條件的要求，結(jié)合**礦的實(shí)際需要，**煤礦先后安裝了21套地面水文長觀孔遙測裝置、15組井下水文放水孔監(jiān)測裝置、2套礦井涌水量測量裝置。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。實(shí)現(xiàn)了整個(gè)礦井的井上、井下水文參數(shù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測：通過無線遙測的方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)或定時(shí)自動(dòng)記錄地面21個(gè)水文長觀孔內(nèi)水位（水壓）、水溫的變化情況，并利用GSM無線通訊模塊將所測數(shù)據(jù)傳送至主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；通過井下現(xiàn)場總線的方式實(shí)現(xiàn)井下2處礦井匯總涌水量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測和15組管道流量、水壓、水溫等各個(gè)水文參數(shù)。

圖3 礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 ***煤礦采用的KJ1158水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)有以下特點(diǎn)

（1）適用面廣，不僅適用于地面長觀孔的監(jiān)測，而且適用于井下壓力、流量的監(jiān)測。不僅適用于日常觀測，而且適用于抽放水實(shí)驗(yàn)、礦井涌水量自動(dòng)監(jiān)測。

（2）集成化數(shù)據(jù)處理，主站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集成化，既可處理遙測數(shù)據(jù)，也可處理自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、明渠流量測量數(shù)據(jù)、壓力流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（3）可靠性高，采用大規(guī)模集成電路，高可靠性穩(wěn)壓電源，保證了系統(tǒng)無人值守下的可靠運(yùn)行，井上采用GSM、GPRS 北斗等多種模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不受距離的限制，都能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（4）分站具有獨(dú)立性和兼容性。分站可以顯示及參數(shù)設(shè)置，可以現(xiàn)場對(duì)分站的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并且顯示實(shí)測數(shù)據(jù)，獨(dú)立工作而無須其它輔助設(shè)備。

（5）軟件具有循環(huán)檢測、單點(diǎn)追蹤、定時(shí)檢測等各種檢測手段，提供數(shù)據(jù)的查、改、刪等編輯功能，圖形處理、報(bào)表處理等分析手段，且具有水位超限報(bào)警、傳感器出水面報(bào)警等系統(tǒng)安全運(yùn)行報(bào)警功能、并在現(xiàn)場可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。

（6）具有遠(yuǎn)程終端顯示及上傳等其它功能。

5 結(jié)論

通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，不但免去了繁重的人工計(jì)量工序，還大大提高了礦井防治水害方面的科技含量，確保了水情監(jiān)測數(shù)據(jù)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性，對(duì)礦井各處水文水量情況有了動(dòng)態(tài)掌握，不但為潘謝礦區(qū)A組煤的開采提供寶貴的數(shù)據(jù)，還在預(yù)防礦井水害確保礦井安全方面起到重要作用。

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