檸條塔煤礦井下水文在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的研究與應(yīng)用

田世雄

【摘要】檸條塔煤礦水文地質(zhì)類型為“復(fù)雜”型礦井，為了能夠及時(shí)掌握地下水動態(tài)、全礦井各涌水點(diǎn)狀況等水文地質(zhì)條件變化情況，以及保障礦井的安全和正常生產(chǎn)，公司針對井下實(shí)際情況，建立了一套精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、運(yùn)行可靠、自動化高，能夠連續(xù)長期測量并利用計(jì)算機(jī)分析、輔助決策的，適用井下各種水文參數(shù)的利用局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃脑诰€監(jiān)測系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】水文在線監(jiān)測系統(tǒng)水位流量

1、實(shí)施目的

本項(xiàng)目實(shí)施的目的是采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，以檸條塔礦業(yè)有限公司內(nèi)部網(wǎng)為平臺，為檸條塔礦井建立一個(gè)精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、運(yùn)行可靠、自動化高，能夠連續(xù)長期測量并利用計(jì)算機(jī)分析、輔助決策的，適用地面及井下各種水文參數(shù)的利用局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃膶?shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，及時(shí)掌握地下水動態(tài)、全礦井各涌水點(diǎn)狀況等水文地質(zhì)條件變化情況，為檸條塔礦井的安全、正常生產(chǎn)提供保障。

2、實(shí)施的必要性

（1）保障檸條塔煤礦安全生產(chǎn)、及時(shí)防治水害的需要地下水的動態(tài)變化，能直觀地反映含水層的水文地質(zhì)條件，長期監(jiān)測礦井主要充水含水層對防治礦井水害發(fā)生具有重要意義。及時(shí)掌握水文動態(tài)，可以達(dá)到對水害事故的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報(bào)、早防治，保障煤礦的安全、正常生產(chǎn)。

（2）檸條塔煤礦水文地質(zhì)類型為“復(fù)雜”型2012年12月中煤科工集團(tuán)西安研究院向檸條塔礦業(yè)有限公司提交的《陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告》顯示，檸條塔煤礦水文地質(zhì)類型為“復(fù)雜”型，這也需要通過礦井水文實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)來加強(qiáng)對主要充水含水層水文地質(zhì)條件的認(rèn)識。

（3）《煤礦安全規(guī)程》（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，2011）要求第252條規(guī)定，水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，必須針對主要含水層建立地下水動態(tài)觀測系統(tǒng)，進(jìn)行地下水動態(tài)觀測、水害預(yù)測分析。并制定相應(yīng)的“探、防、堵、截、排”等綜合防治措施。

（4）《煤礦防治水規(guī)定》（國家煤礦安全監(jiān)察局，2009年）要求第19條：礦井應(yīng)建立水文地質(zhì)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井水文地質(zhì)文字資料收集、數(shù)據(jù)采集、圖件繪制、計(jì)算評價(jià)和礦井防治水預(yù)測預(yù)報(bào)一體化。建立水文地質(zhì)信息管理系統(tǒng)，可提高防治水工作效率，提高防治水工作決策水平。第108條：進(jìn)行水體下采掘活動時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)水情和水體底界面變形監(jiān)測。地表水情監(jiān)測一般包括：水位、水質(zhì)、流量和汛期降雨量變化等；地下水情監(jiān)測包括：水位、水質(zhì)和水溫變化等。水體底界面的變形監(jiān)測主要在地表水體底界面進(jìn)行。有條件礦井應(yīng)設(shè)立水情自動監(jiān)測系統(tǒng)。

（5）保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要利用該系統(tǒng)可評估煤炭開采過程中對地下水資源的影響，及早采取措施避免造成對生態(tài)環(huán)境的影響。

3、實(shí)施內(nèi)容

根據(jù)《陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司項(xiàng)目委托書》，檸條塔礦井井下水文實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)內(nèi)容主要包括：（1）建立礦井水文監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)觀測臺賬（井下部分）；（2）每月對水文監(jiān)測數(shù)據(jù)（井下部分）進(jìn)行及時(shí)整理分析，繪制每個(gè)水文監(jiān)測參數(shù)歷時(shí)變化曲線圖；（3）對井下密閉墻水壓、墻后水頭高度、水倉水位、排水管道流量等水文監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，預(yù)測預(yù)報(bào)分析；（4）對全礦井的總排水量及生活用水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，繪制歷時(shí)變化曲線圖，并進(jìn)行相關(guān)預(yù)測預(yù)報(bào)分析；（5）每月提交檸條塔礦井水文地質(zhì)動態(tài)變化分析報(bào)告；（6）對井下部分水文實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)運(yùn)行。

4、實(shí)施范圍

檸條塔礦井下水文實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)由3個(gè)水倉水位、24趟管道流量和水壓（其中有12趟管路已安裝管道流量計(jì)）以及9個(gè)密閉墻（或擋水墻）水壓監(jiān)測系統(tǒng)組成，分別監(jiān)測水倉水位、排水管道流量、密閉墻后水壓、全礦井實(shí)時(shí)總排水量（礦井涌水量）、全礦井的實(shí)時(shí)生活用水量以及生產(chǎn)用水量。其中24趟管路分別包含了礦井整個(gè)南北翼的排水量、北翼1-2煤總排水量；礦井往采空區(qū)的排水量、往南翼回風(fēng)斜井地面水池排水量、往地面生態(tài)修復(fù)示范區(qū)排水量、往地面煤化工廠排水量；以及礦井的生產(chǎn)、生活用水。9個(gè)密閉墻（或擋水墻）主要監(jiān)測南北翼2-2煤采空區(qū)，壓力表的安裝分別選取在各采空區(qū)2-2煤層底板標(biāo)高較低的位置。

5、具體實(shí)施方法

（1）單位委派專人負(fù)責(zé)該項(xiàng)目，每天檢查地面監(jiān)測中心站運(yùn)行情況，是否每個(gè)水倉水位、排水管道流量、井下密閉墻（或擋水墻）水壓監(jiān)測數(shù)據(jù)采集分站每天都及時(shí)采集并發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)每周定期整理建立觀測臺賬。（2）井下數(shù)據(jù)收集分站發(fā)送頻率設(shè)置為每兩小時(shí)發(fā)送一次數(shù)據(jù)，遇特殊情況可適當(dāng)加密發(fā)送頻率。（3）若發(fā)現(xiàn)哪個(gè)水倉水位、排水管道流量、密閉墻（或擋水墻）水壓數(shù)據(jù)采集分站沒有及時(shí)發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)進(jìn)行原因排查，一般常見原因有3個(gè)，①數(shù)據(jù)采集分站供電線路斷開；②數(shù)據(jù)采集分站信號線路斷開；③數(shù)據(jù)采集分站損壞；逐個(gè)排查原因后，恢復(fù)分站的正常運(yùn)行。（4）每隔半個(gè)月委派專人對每個(gè)水文地質(zhì)監(jiān)測參數(shù)儀器數(shù)據(jù)采集分站進(jìn)行檢查巡視，查看分站的完好與否、線路連接等工作。（5）每月對井下密閉墻井下采空區(qū)密閉墻水壓力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，建立臺賬，并及時(shí)繪制井下水倉水位、排水管道流量、密閉墻后水壓、全礦井總排水量及全礦井生活用水量的歷時(shí)變化曲線圖。（6）每月編制檸條塔礦井井下水文地質(zhì)動態(tài)變化分析報(bào)告。

6、技術(shù)保證措施

（1）數(shù)據(jù)監(jiān)測要求①嚴(yán)格按檸條塔礦業(yè)有限公司井下設(shè)備維護(hù)相關(guān)規(guī)定，對井下每個(gè)水文監(jiān)測參數(shù)所對應(yīng)的監(jiān)測儀的進(jìn)行正常運(yùn)行進(jìn)行檢查，主要是檢查是否正常發(fā)送數(shù)據(jù)信息；②專人每天定時(shí)檢查監(jiān)測儀器主機(jī)運(yùn)行情況，是否每個(gè)子站每天都及時(shí)發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，若有未發(fā)送數(shù)據(jù)的子站，及時(shí)進(jìn)行維修。

（2）數(shù)據(jù)分析要求①安排專人收集井下水文監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠；②根據(jù)獲取數(shù)據(jù)，整理分析后，每月繪制每個(gè)水文監(jiān)測參數(shù)的歷時(shí)變化曲線圖（h-t曲線），發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)下發(fā)通知同時(shí)上報(bào)領(lǐng)導(dǎo)；③水文地質(zhì)動態(tài)變化分析報(bào)告需經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)審核。

（3）技術(shù)人員要求①安排專人負(fù)責(zé)收集監(jiān)測數(shù)據(jù)及監(jiān)測系統(tǒng)檢查，保證水文監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)行；②安排專業(yè)的內(nèi)業(yè)技術(shù)人員按煤礦有關(guān)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)分析整理，保證數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確無誤；③外業(yè)和內(nèi)業(yè)負(fù)責(zé)人分別對外業(yè)、內(nèi)業(yè)工作進(jìn)行檢查、審核和指導(dǎo)；④技術(shù)負(fù)責(zé)人對項(xiàng)目整體技術(shù)內(nèi)容檢查、審核和指導(dǎo)；⑤各技術(shù)人員嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行操作，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)告。

7、目標(biāo)及提交的成果

檸條塔礦業(yè)有限公司水文監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)是保證在服務(wù)期內(nèi)按時(shí)提交檸條塔礦井水文地質(zhì)動態(tài)變化分析報(bào)告、水文監(jiān)測系統(tǒng)總站及各子站運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)對檸條塔礦井2-2煤上覆主要充水含水層、積水區(qū)域的長期、動態(tài)監(jiān)控。及時(shí)掌握全礦井地下水動態(tài)變化情況，及時(shí)進(jìn)行水情預(yù)測預(yù)報(bào)，保障檸條塔礦井的安全、正常生產(chǎn)。