矿井水文动态监测系统在煤矿防治水中的应用

【摘 要】潘二煤矿安装了矿井水文动态监测系统，通过近两年来的应用，水文技术人员能够动态掌握井上、井下水文钻孔水位、水压、水温、流量等水文情况，起到了预防水患的作用，并为论证A组煤层开采的可行性、设计方案的科学性以及生产的安全性提供了有力的水文资料，确保在开采A组煤层时能取得最佳经济效益。

【关键词】水文；动态；监测；防治水

潘二煤矿现年产量为360万吨，一水平的C组煤、B组煤已近枯竭，下一步主采煤层为B组的4煤和A组的3煤。B4煤属于强突出煤层，为了能够尽快解放B4煤，潘二煤矿通过相应的安全技术措施，将A3煤作为B4煤的下保护层开采。不但确保了矿井的可持续发展，还为今后整个潘谢矿区A组煤的开采提供宝贵的经验。

A组煤的开采受地下水威胁比较严重，为了安全开采A组煤层，必须首先施工相应的疏水降压巷道和配备相应的疏干降压设施，并制定相应的安全技术措施来确保安全生产，因此对地下水的监测就十分必要了。潘二煤矿原先采用各种各样的监测方法，基本上是以人工为主，在不同程度上存在这样那样的缺陷。因此，潘二煤矿安装了西安欣源测控技术有限公司研发的KJ402矿井水文动态监测系统，该系统精度高、实时性强、运行可靠、自动化程度高，能够连续长期测量、分析数据，适用各种不同环境的水压水位观测，对于及时处理水患，保障煤矿的正常安全生产具有重要的现实意义。

1 KJ402矿井水文动态监测系统简介

KJ402矿井水文动态监测系统是对矿井上、下水文观测点进行综合监测的系统。系统以工控机为核心，集电子、通讯、网络和水文等技术为一体的现代化监测系统，它涉及到水文数据的采集、显示与上传，通过网络来进行各部分的连接工作，最终完成在煤矿企业内部水文信息数据的共享。

通过本系统，技术人员可在地面办公室内动态监测井上、井下各水文观测点的水位、水压、水温、流量信息。在遇突发事件，如断层、不良封闭钻孔、顶板渗水等引起井下透水事故时，水文技术人员通过分析系统主站内井上、井下各分站反馈回的综合信息，便可迅速判断出是哪个层位的含水层透水及涌水量，从而进行有效引、堵、排水工作，大大提高了矿井的安全生产。

2 KJ402矿井水文动态监测系统的组成

整个系统由2个子系统组成：地面水文遥测系统和井下水文监测系统组成。

2.1 地面水文遥测系统

地面使用KJ402-FA水文分站实时监测地面水文长观孔的水位、水温变化，将所测数据通过GSM无线通讯方式，传送至设在监控中心内的主站进行数据处理。

图1 地面水文遥测系统结构图

2.2 井下水文监测系统

井下使用 KJ402-F矿用本安型水文分站实时监测井下放水巷放水钻孔的流量、压力、温度参数，及矿井井下涌水量动态变化。分站将流量、压力、温度传感器采集到的频率信号经集成电路处理后，转换为数字信号显示于分站显示屏上，并可通过485接口传输至地面上位机进行相关数据处理。同时，可通过地面上位机对井下分站进行参数设置。

图2 井下水文动态监测系统结构图

3 潘二煤矿水文动态监测系统的应用

依据矿井水文动态监测系统安装技术条件的要求，结合潘二矿的实际需要，潘二煤矿先后安装了21套地面水文长观孔遥测装置、15组井下水文放水孔监测装置、2套矿井涌水量测量装置。系统结构图如图3所示。实现了整个矿井的井上、井下水文参数数据的实时监测：通过无线遥测的方式实现连续或定时自动记录地面21个水文长观孔内水位（水压）、水温的变化情况，并利用GSM无线通讯模块将所测数据传送至主站进行数据处理；通过井下现场总线的方式实现井下2处矿井汇总涌水量的实时动态监测和15组管道流量、水压、水温等各个水文参数。

图3 矿井水文动态监测系统结构图

4 潘二煤矿采用的KJ402水文动态监测系统有以下特点

（1）适用面广，不仅适用于地面长观孔的监测，而且适用于井下压力、流量的监测。不仅适用于日常观测，而且适用于抽放水实验、矿井涌水量自动监测。

（2）集成化数据处理，主站数据处理系统实现了集成化，既可处理遥测数据，也可处理自动记录数据、明渠流量测量数据、压力流量动态监测数据。

（3）可靠性高，采用大规模集成电路，高可靠性稳压电源，保证了系统无人值守下的可靠运行，井上采用GSM网络进行数据传输，不受距离的限制，凡有手机信号的地方，都能够进行数据传输。

（4）分站具有独立性和兼容性。分站可以显示及参数设置，可以现场对分站的参数进行设置，并且显示实测数据，独立工作而无须其它辅助设备。

（5）软件具有循环检测、单点追踪、定时检测等各种检测手段，提供数据的查、改、删等编辑功能，图形处理、报表处理等分析手段，且具有水位超限报警、传感器出水面报警等系统安全运行报警功能。

（6）具有远程终端显示及上传等其它功能。

5 结论

通过该系统的应用，不但免去了繁重的人工计量工序，还大大提高了矿井防治水害方面的科技含量，确保了水情监测数据的时效性、准确性，对矿井各处水文水量情况有了动态掌握，不但为潘谢矿区A组煤的开采提供宝贵的数据，还在预防矿井水害确保矿井安全方面起到重要作用。

作者简介：

宋虎恩，（1974-），男，安徽淮南人，工程师，学士，从事“一通三防”管理工作。