淺談水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大眾煤礦防治水中的應(yīng)用

程路 陳國(guó)利 王正海 孫小亮

摘 要：礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種實(shí)現(xiàn)煤礦井上、井下水情綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的工作原理及測(cè)量精度；大眾煤礦自安裝了礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用既節(jié)省了人工，又保證了觀(guān)測(cè)精度，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。

關(guān)鍵詞：礦井水害；水文動(dòng)態(tài)；監(jiān)測(cè)；防治水

大眾煤礦目前開(kāi)采山西組二1煤，賦存標(biāo)高為-100m～-800m，礦井分為兩個(gè)水平，第一水平（-250m水平），第二水平（-553m水平），礦井已開(kāi)采到-250水平，改擴(kuò)建工程延伸到第二水平（-553水平），與礦井相鄰的馬村煤礦、王海地煤礦、銅冶煤礦均在2011-2012年相繼關(guān)閉，通過(guò)查閱資料和走訪(fǎng)調(diào)查的形式對(duì)周邊煤礦老空水分布情況及井田范圍內(nèi)的老空水情況進(jìn)行了調(diào)查分析，礦井上部煤礦（銅冶、馬村等）關(guān)閉后通過(guò)與大眾礦井田邊界采空區(qū)透水量約200m3/h，2013年元月礦井采取對(duì)透水巷道截流后鋪設(shè)專(zhuān)用管道直接排到中央水倉(cāng)，對(duì)礦井安全生產(chǎn)影響不大，現(xiàn)礦井主要充水水源為頂板砂巖裂隙水及周邊煤礦老空水，礦井水文地質(zhì)類(lèi)型為“中等”。

1.KJ802礦井水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

KJ802礦井水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)礦井上、下水文觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)，它涉及到水文數(shù)據(jù)的采集、顯示與上傳，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)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(guò)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(cè)井上、井下各水文觀(guān)測(cè)點(diǎn)的水位、水壓、水溫、流量信息。在遇突發(fā)事件，水文技術(shù)人員通過(guò)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)行有效采取措施，大大提高了礦井的安全生產(chǎn)。

2.系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)組成，可分為地面水文遙測(cè)系統(tǒng)和井下水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩部分組成。井下部分完成排水溝和管路流量、鉆孔水壓、水溫等參數(shù)的測(cè)量。地面部分完成排水管路流量及地面水文觀(guān)測(cè)鉆孔水位、水溫的測(cè)量。

大眾煤礦水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用：結(jié)合大眾煤礦的實(shí)際需要，大眾煤礦安裝了4套超聲波管道流量監(jiān)測(cè)裝置，1套明渠水位及流量監(jiān)測(cè)裝置，1套地面長(zhǎng)觀(guān)孔監(jiān)測(cè)裝置，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(cè)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)遙測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)或定時(shí)自動(dòng)記錄地面水文長(zhǎng)觀(guān)孔內(nèi)水位（水壓）、水溫的變化情況，并利用GSM無(wú)線(xiàn)通訊模塊將所測(cè)數(shù)據(jù)傳送至主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；通過(guò)井下現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的方式實(shí)現(xiàn)井下礦井匯總涌水量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和4組管道流量、水壓、水溫等水文參數(shù)。

3.大眾煤礦采用的KJ802水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有以下特點(diǎn)

（1）適用面廣，不僅適用于地面長(zhǎng)觀(guān)孔的監(jiān)測(cè)，而且適用于井下壓力、流量的監(jiān)測(cè)。不僅適用于日常觀(guān)測(cè)，而且適用于礦井涌水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

（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(cè)數(shù)據(jù)，也可處理自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、明渠流量測(cè)量數(shù)據(jù)、壓力流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(wú)人值守下的可靠運(yùn)行，井上采用GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不受距離的限制，凡有通訊信號(hào)的地方，均能夠進(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(chǎng)對(duì)分站的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并且顯示實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獨(dú)立工作而無(wú)須其它輔助設(shè)備。

（5）軟件具有循環(huán)檢測(cè)、單點(diǎn)追蹤、定時(shí)檢測(cè)等各種檢測(cè)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。

4.觀(guān)測(cè)精度對(duì)比分析

（1）大眾煤礦水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝情況：

依據(jù)礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝技術(shù)條件的要求，結(jié)合大眾煤礦的實(shí)際需要，大眾煤礦在礦區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置了4套超聲波管道流量監(jiān)測(cè)裝置，1套明渠水位及流量監(jiān)測(cè)裝置，1套地面長(zhǎng)觀(guān)孔監(jiān)測(cè)裝置，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(cè)。

（2）野外鉆孔水位測(cè)量

為驗(yàn)證野外鉆孔水位遙測(cè)儀的測(cè)量精度，由人工采用測(cè)繩對(duì)野外1個(gè)鉆孔的水位進(jìn)行了同步測(cè)量，人工測(cè)量與儀器測(cè)量的結(jié)果，二者相差最大為49mm。

（3）排水管流量測(cè)量

為監(jiān)測(cè)-250m水平中央泵房排水量，安裝了超聲波流量傳感器，與人工用浮標(biāo)法測(cè)量數(shù)據(jù)比較（表1），差值小于4%。

5.系統(tǒng)應(yīng)用情況

系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)行和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了高精度、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化及可靠運(yùn)行。系統(tǒng)采集了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，避免了人工觀(guān)測(cè)存在的讀錯(cuò)數(shù)、漏記數(shù)據(jù)、偽造數(shù)據(jù)等情況發(fā)生。

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在大眾煤礦的應(yīng)用，證明它對(duì)掌握和分析地下水動(dòng)態(tài)規(guī)律、指導(dǎo)防治水工作、保證煤礦安全生產(chǎn)具有重大意義。

6.結(jié)論

通過(guò)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(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性，對(duì)礦井涌水量情況有了動(dòng)態(tài)掌握，不但為礦區(qū)水文觀(guān)測(cè)提供了可靠的數(shù)據(jù)，對(duì)礦井防治水方面工作起到重要作用。