柠条塔煤矿井下水文在线监测系统建设的研究与应用

田世雄

【摘要】柠条塔煤矿水文地质类型为“复杂”型矿井，为了能够及时掌握地下水动态、全矿井各涌水点状况等水文地质条件变化情况，以及保障矿井的安全和正常生产，公司针对井下实际情况，建立了一套精度高、实时性强、运行可靠、自动化高，能够连续长期测量并利用计算机分析、辅助决策的，适用井下各种水文参数的利用局域网进行数据传输的水文在线监测系统。

【关键词】水文在线监测系统水位流量

1、实施目的

本项目实施的目的是采用先进的传感器技术和数据通讯技术，以柠条塔矿业有限公司内部网为平台，为柠条塔矿井建立一个精度高、实时性强、运行可靠、自动化高，能够连续长期测量并利用计算机分析、辅助决策的，适用地面及井下各种水文参数的利用局域网进行数据传输的水文实时监测系统，及时掌握地下水动态、全矿井各涌水点状况等水文地质条件变化情况，为柠条塔矿井的安全、正常生产提供保障。

2、实施的必要性

（1）保障柠条塔煤矿安全生产、及时防治水害的需要地下水的动态变化，能直观地反映含水层的水文地质条件，长期监测矿井主要充水含水层对防治矿井水害发生具有重要意义。及时掌握水文动态，可以达到对水害事故的早发现、早预报、早防治，保障煤礦的安全、正常生产。

（2）柠条塔煤矿水文地质类型为“复杂”型2012年12月中煤科工集团西安研究院向柠条塔矿业有限公司提交的《陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司水文地质类型划分报告》显示，柠条塔煤矿水文地质类型为“复杂”型，这也需要通过矿井水文实时监测系统来加强对主要充水含水层水文地质条件的认识。

（3）《煤矿安全规程》（国家安全生产监督管理总局，2011）要求第252条规定，水文地质条件复杂的矿井，必须针对主要含水层建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预测分析。并制定相应的“探、防、堵、截、排”等综合防治措施。

（4）《煤矿防治水规定》（国家煤矿安全监察局，2009年）要求第19条：矿井应建立水文地质信息管理系统，实现矿井水文地质文字资料收集、数据采集、图件绘制、计算评价和矿井防治水预测预报一体化。建立水文地质信息管理系统，可提高防治水工作效率，提高防治水工作决策水平。第108条：进行水体下采掘活动时，应加强水情和水体底界面变形监测。地表水情监测一般包括：水位、水质、流量和汛期降雨量变化等；地下水情监测包括：水位、水质和水温变化等。水体底界面的变形监测主要在地表水体底界面进行。有条件矿井应设立水情自动监测系统。

（5）保护生态环境的需要利用该系统可评估煤炭开采过程中对地下水资源的影响，及早采取措施避免造成对生态环境的影响。

3、实施内容

根据《陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司项目委托书》，柠条塔矿井井下水文实时监测系统技术服务内容主要包括：（1）建立矿井水文监测系统数据观测台账（井下部分）；（2）每月对水文监测数据（井下部分）进行及时整理分析，绘制每个水文监测参数历时变化曲线图；（3）对井下密闭墙水压、墙后水头高度、水仓水位、排水管道流量等水文监测参数进行数据整理，预测预报分析；（4）对全矿井的总排水量及生活用水量进行实时监测，绘制历时变化曲线图，并进行相关预测预报分析；（5）每月提交柠条塔矿井水文地质动态变化分析报告；（6）对井下部分水文实时监测系统进行维护运行。

4、实施范围

柠条塔矿井下水文实时监测系统由3个水仓水位、24趟管道流量和水压（其中有12趟管路已安装管道流量计）以及9个密闭墙（或挡水墙）水压监测系统组成，分别监测水仓水位、排水管道流量、密闭墙后水压、全矿井实时总排水量（矿井涌水量）、全矿井的实时生活用水量以及生产用水量。其中24趟管路分别包含了矿井整个南北翼的排水量、北翼1-2煤总排水量；矿井往采空区的排水量、往南翼回风斜井地面水池排水量、往地面生态修复示范区排水量、往地面煤化工厂排水量；以及矿井的生产、生活用水。9个密闭墙（或挡水墙）主要监测南北翼2-2煤采空区，压力表的安装分别选取在各采空区2-2煤层底板标高较低的位置。

5、具体实施方法

（1）单位委派专人负责该项目，每天检查地面监测中心站运行情况，是否每个水仓水位、排水管道流量、井下密闭墙（或挡水墙）水压监测数据采集分站每天都及时采集并发送监测数据，对监测数据每周定期整理建立观测台账。（2）井下数据收集分站发送频率设置为每两小时发送一次数据，遇特殊情况可适当加密发送频率。（3）若发现哪个水仓水位、排水管道流量、密闭墙（或挡水墙）水压数据采集分站没有及时发送监测数据，及时进行原因排查，一般常见原因有3个，①数据采集分站供电线路断开；②数据采集分站信号线路断开；③数据采集分站损坏；逐个排查原因后，恢复分站的正常运行。（4）每隔半个月委派专人对每个水文地质监测参数仪器数据采集分站进行检查巡视，查看分站的完好与否、线路连接等工作。（5）每月对井下密闭墙井下采空区密闭墙水压力进行统计，建立台账，并及时绘制井下水仓水位、排水管道流量、密闭墙后水压、全矿井总排水量及全矿井生活用水量的历时变化曲线图。（6）每月编制柠条塔矿井井下水文地质动态变化分析报告。

6、技术保证措施

（1）数据监测要求①严格按柠条塔矿业有限公司井下设备维护相关规定，对井下每个水文监测参数所对应的监测仪的进行正常运行进行检查，主要是检查是否正常发送数据信息；②专人每天定时检查监测仪器主机运行情况，是否每个子站每天都及时发送监测数据，若有未发送数据的子站，及时进行维修。

（2）数据分析要求①安排专人收集井下水文监测数据，确保数据准确可靠；②根据获取数据，整理分析后，每月绘制每个水文监测参数的历时变化曲线图（h-t曲线），发现异常及时下发通知同时上报领导；③水文地质动态变化分析报告需经公司领导审核。

（3）技术人员要求①安排专人负责收集监测数据及监测系统检查，保证水文监测系统的正常运行；②安排专业的内业技术人员按煤矿有关规程规定进行内业数据分析整理，保证数据处理准确无误；③外业和内业负责人分别对外业、内业工作进行检查、审核和指导；④技术负责人对项目整体技术内容检查、审核和指导；⑤各技术人员严格按照有关规程规定进行操作，发现异常及时报告。

7、目标及提交的成果

柠条塔矿业有限公司水文监测系统运行服务项目的预期目标是保证在服务期内按时提交柠条塔矿井水文地质动态变化分析报告、水文监测系统总站及各子站运行正常，实现对柠条塔矿井2-2煤上覆主要充水含水层、积水区域的长期、动态监控。及时掌握全矿井地下水动态变化情况，及时进行水情预测预报，保障柠条塔矿井的安全、正常生产。