水害监测预警系统在煤矿防治水工作中的应用.docx
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水害监测预警系统在煤矿防治水工作中的应用
水害监测预警系统在煤矿防治水工作中的应用
水害监测预警系统在煤矿防治水工作中的应用
庞迎春
[纲要]本文在详尽剖析杨庄矿水害要素的基础上,介绍了高精度、自动化、网络化及运转靠谱的矿井水害监测预警系统的成立、构成及应用现状,该系统的成立为探测潜伏的煤矿水害隐患供给了强有力的剖析和预警手段。
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要点词:
预警系统,多参数动向监测,水害防治
水害是煤矿开采中常有的一种灾祸,一旦发惹祸故,常常拥有突发性和极大的危害性,不单影响生产、造成经济损失,并且易发生重要伤亡事故。
煤矿水害是限制我国煤炭行业健康发展的灾祸之一,严重威迫煤矿安全生产和矿工生命安全。
跟着煤炭工业的快速发展,煤炭资源开采深度及强度不停加大,高产高效的生产管理方式对矿井水害防治安全技术的要求愈来愈高。
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杨庄煤矿是一个水文地质条件极复杂的矿井,充水水源众多,底板灰岩水、老空水、松懈层孔隙水和地表水体均威迫矿井安全生产。
开采范围内有6个正在开采的小煤矿,这些小煤矿均在井田浅部煤层露头处,开采杨庄矿遗留的剩余块段。
小煤矿水文地质基础工作单薄,一旦发生突水灾祸,将严重威迫杨庄矿财富和生命安全。
假如在这个煤矿水害发生以前或早期能够及时发现并采纳举措,就能防止水害或减少水害的损失。
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1矿井主要的水灾要素及防治举措
1.1主要的水灾要素
矿井可采煤层为3、4、5、6煤层,此中5、6煤为主要可采煤层,3、4煤为局部可采煤层。
依据矿井水文地质条件,联合开采过程中矿井突水状况剖析,矿井水害种类复杂,主要水害有:
地表水、5煤顶底板砂岩裂隙及岩浆岩水,6煤顶底板砂岩裂隙水、太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙水、断层及裂隙带导水、老塘水害及关闭不良钻孔水害、相邻小煤矿采空区水害。
此中6煤底板灰岩水和5煤顶板火成岩水威迫更加突出。
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(1)地表水体
杨庄矿井田河流水系发达,有雷河、闸河、老濉河,还有东、西和乾隆湖3个大的塌陷积水区,积水总量2180万m3以上。
小煤矿开采范围处于塌陷积水区以下,河流边沿,历史最高洪水位+32.7m,存在汛期地表水体倒灌的可能。
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(2)重生界松懈层水
杨庄矿属于重生界松懈层覆盖的全隐伏矿井,松懈层孔隙含水层含水丰富,是农业浇灌的主要水源,浅部开采时均留设了防水安全煤岩柱。
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(3)6煤底板太灰水
6煤底板太灰含水层,特别是上段1~4使矿井开采的主要含水层(段)因为其富水性较强,因与奥灰含水层有水力联系,水量大,水压高,对矿井安全生产危害较大。
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(4)老塘水
地方煤矿基本上是在开采杨庄矿报废采区的遗留煤柱,属老区复采。
因为采区关闭时间长,积水状况不清,一旦靠近或揭示积水区,将发生透水事故。
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1.2水害防治举措
针对杨庄煤矿的水灾特色,联合有关规程规范和过去矿井防治水经验,解决矿区水害隐患的举措的要点是:
(1)查明充水条件,采纳合理有效的水害防治举措。
特别是防治和根绝小煤窑水害。
(2)成立健全矿井水害监测预警系统,做到对水害事故早发现、早预告、早防治。
2矿井水害监测预警系统的成立
2.1水害监测预警系统的提出
我们知道,煤矿水害是煤矿建设开发过程中,不一样形式、不一样水源的水经过某种门路进入矿坑,并给煤矿建设和生产带来不利影响和灾祸的过程和结果。
假如在这个过程的早期能够及时发现并采纳举措,就能防止水害或减少水害的损失。
跟着矿井的开采层位愈来愈深,矿井水文地质条件也变的愈来愈复杂,经常会发生矿井突水或透水事件,不只给矿工生命安全和国家财富带来严重危害,并且地下水已成为威迫煤矿安全生产的重要要素。
所以,对煤矿地下水的及时监测和预警、预告显得尤其重要,对指导矿井生产和矿井水害的防治拥有十分重要的意义。
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经过调研,杨庄矿与西安科技大学合作设计了水文监测系统的整体方案,提出了成立一个以公司公司为高层、矿务局等二级实体为中层、各生产矿井为基层的多层次散布式水文多参数监测及水害预警系统,在整个公司公司成立一致标准的水文数据库系统,实现水文参数的动向监测预警和网络共享。
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2.2水害监测预警系统的原理
监测预警是指经过有关技术及仪器提早发现某一警素的隐患,并把该警情传递至安全管理部门,经有关剖析及判断预告不正常状态的时空范围或危害程度,并采纳相应防备举措。
简单的说,监测预警系统即是鉴于必定的预警原理,以期达成预警任务而成立的一套完好系统。
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矿井工作面水害的形成和产生都有一个发展的变化过程,不一样的阶段都有其相对应的预兆。
矿井水害监测预警系统是煤矿水害展望预告中的一项重要工作,是一种多信息监测突水条件产生、变化的系统。
能够对控制和影响产生突水的要点要素进行及时监控和剖析,对水害的发生进行预告和预警,提早启动应急方案,进而防止突发性灾祸事故的发生。
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依据杨庄矿的开采状况和小煤矿的散布状况,建立合理的水文观察点及观察量,采纳先进的传感器技术和数据通信技术,以公司内部网为平台,成立一个精度高、及时性强、运转靠谱、自动化程度高,能够连续长久丈量并利用计算机剖析、协助决议的,合用地面及井下各样水文参数(水位、水压水温,管道流量,明渠流量等)的利用局域网进行数据传输的的水文监测系统,及时掌握地下水动向,保障煤矿的安全、正常生产。
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2.3水害监测预警系统的构成
2.3.1水文监测点的设置
在传统的监测方法中,关于井上、井下的水文观察孔往常是采纳人工丈量记录的方法掌握水位(水压)的变化状况;关于管道流量、明渠流量的丈量也是采纳人工携带仪器进行实地丈量的方法。
这类监测方法不可以随时获得监测数据,并且借助人工来实现数据的记录和管理,使得工作量极为巨大,不只简单出现错误造成管理上的杂乱,并且收集数据的统计和剖析十分繁琐。
水害监测预警系统会大大提升工作精度,减少繁琐重复的劳动。
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水文监测点设置的原则:
①能够反应矿井的水文动向(水压、流量、水温);②对有小煤矿透水威迫的部位进行要点监测;③能够监测或计算出全矿井每条巷道的涌水量。
依据以上原则在地面上设置4个水文长观孔,井下设置2个水压水温观察孔,10个明渠流量、水温观察点,如图1所示。
观察点覆盖了正在生产的3个水平,跟着四水平的开采,能够扩展观察点。
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2.3.2水害监测预警办理系统
水害监测预警系统由硬件系统和软件系统构成。
系统的硬件部分研究内容主要有:
传感器、遥测分站、传输系统(无线及有线方式)和水文监测主站等;系统的软件部分研究内容主要有:
水文数据的及时收集、组织与数据库成立、水文数据剖析办理(如对数据进行校订、异样值剖析、信息统计查问、图表的阅读打印等)、数据公布以及智能展望预警功能的实现。
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1、硬件系统和软件系统
矿井水害监测预警系统由硬件系统和软件系统构成。
系统的硬件部分主要包含传感器、遥测分站、传输系统(无线及有线方式)和水文监测主站等;系统的软件包含水文数据的及时收集、组织与数据库成立、水文数据剖析办理、数据公布以及智能展望预警功能的实现。
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图1井下水文观察点设置表示图
2、水害监测预警系统系统结构
该系统采纳物理三层结构,分别称为数据收集层(各样监测分站),数据办理层(及时监测主站),水文数据库及网络公布层,如图2所示。
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该系统的三层结构中,能够采纳组合的方式构成独立运转的系统模式,能够建立的系统模式以下:
①基层系统;②基层系统+中层系统;③基层系统+高层系统;④基层系统+中层系统+高层系统。
每种系统模式都可独立运转。
采纳这样的系统模型使该项目的研究成就能够适应各样组织结构。
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图2水害监测预警系统网络结构图
3、基层系统构成拓扑结构
该系统分为矿井井上和井下两部分,采纳树状星型网络拓扑结构。
井上部分为地面水文长观孔的水位、水温监测,地面水位水温遥测自动记录混淆分站收集水位和水温数据,经过gsm网络将数据传递到主站微机,进行数据办理。
井下部分利用水文监测分站进行数据收集,经过环型以太网将数据传输到地面监测中心站,经过中心站的预办理存入水文数据库中,采纳多用户的sql-server数据库管理系统作为系统的开发平台,利用水文数据公布软件,经过局域网或广域网便可对水文数据进行查问、统计、阅读,使有关领导及专业技术人员能够及时掌握水文动向,指导煤矿的安全生产。
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2.3.3水害监测预警系统软件功能及实现
水害监测预警系统软件由及时数据收集办理软件和水文数据网络公布软件两部分构成。
实现水文数据的及时收集、组织与数据库成立、水文数据剖析办理、数据公布以及智能展望预警。
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(1)及时数据收集办理软件的功能
①数据的及时收集列表显示;②数据的可视化办理,包含曲线、报表剖析等;③智能预警功能,采纳多参数综合预警、极值预警、趋向预警等。
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(2)水文数据网络公布软件的功能
经过水文数据的网络阅读、水文数据的图形显示及水文数据的图形报表生成,使煤矿水文参数信息在公司局域网内及时公布和共享。
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(3)高级目标
实现公司公司(高层)、煤业公司(中层)、生产矿井(基层)等多层次网络互联,依据分层架构设计系统结构,实现水文监测信息的公司公司内部共享。
甚至推行到全省信息共享。
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2.4水害监测预警系统特色
1、惯例监测系统的缺点
跟着计算机技术的不停发展及其在实质中的宽泛应用,办理矿井水文信息的思路和方法也在不停更新。
国内外监测设施与系统,从应用于煤矿安全生产的实质需要来看存在以下问题:
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(1)外国产品针对的是惯例的地下水监测,不适应国内煤矿公司防治水的要求;
(2)国内产品监测参数比较单调,有的只好测水位;
(3)丈量范围有限、精度不高;
(4)供电方式单调,不可以方便的在野外恶劣环境使用;
(5)及时性差、没法知足煤矿工作人员及时掌握地下水各样参数的变化状况;
(6)软件剖析办理能力衰、没法直观的反应地下水水位变化趋向,不可以做到智能展望、预警。
2、本监测系统的特色
(1)可监测水位、水压、水平和水流量等有关水文的多个观察参数,改变了传统系统只好对地下水位进行监测的历史。
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(2)采纳软件自复位和硬件看门狗技术,系统在无人值守状况下能够自动、靠谱地运转;监测数据可经过通信网络自动传输到控制主机,也能够记录于当地仪器内,当地仪器内存能够保留七千多组数据。
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(3)分站监测数据可采纳有线或无线数据收发装置传输到主机系统,这样既合用于地表地下水资源的监测预警,也合用于地下水资源的合理开发和有效利用以及矿井水害防治。
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(4)设计实现了多参数水文动向监测智能预警系统软件,该软件关于收集的水文信息采纳多种方法以表格、曲线、报表、图形等方式实现数字的动向显示和可视化输出,并能够进行相应的编写、打印等操作,方便了用户的直观查问与使用。
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(5)利用动向网页技术实现了水文数据的网络公布,实现了水文数据的及时共享,方便了各有关部门用户的数据查问。
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(6)利用多参数及时数据进行超限剖析,实现系统的及时综合超限预警功能;提出了多测点、多参数条件下的极值突水预警方法;利用神经网络技术可依据历史数据展望水位的变化趋向,实现趋向预警,为矿区的水文动向剖析供给了有力的控制与剖析手段。
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(7)综合应用计算机科学、水文科学、神经网络、电子技术、通信技术、网络技术和信息办理技术,成立水文信息资源动向管理模型。
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3水害监测预警系统的应用现状
水害监测预警系统2007年在我矿投入使用以来,运转稳固靠谱,应用状况优秀,社会效益显然。
(1)系统实现了数据收集自动化、数据办理自动化和数据公布的自动化。
大大提升了管理水平。
(2)系统主站及分站,性能优秀,安装及使用灵巧方便,能适应于矿井的恶劣环境,水位水温传感器、明渠流量传感器、管道流量传感器、水压水温传感器拥有较高靠谱性和稳固性。
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(3)系统供给的综合超限预警方法、极值预警方法、趋向预警方法适用性强,对矿井安全生产拥有重要作用。
(4)使用该系统能够及时掌握水文动向,提升了我矿水害防治能力,达到对水害事故的早发现、早预告、早防治。
节俭了大批人力、物力,对保障煤矿的安全、正常生产拥有重要的意义。
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4结语
当前国内瓦斯类的安全监测系统应用相当宽泛,技术也比较成熟,但针对水文地质工作的水文监测系统,特别是能够收集多参数水文信息的监测系统,能够应用到煤矿生产的则比较少见。
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多参数水文监测系统实现了高精度、自动化、网络化及靠谱运转,所供给的及时监测、数据收集、数据传输、数据剖析与办理、报表生成及输出、网络阅读等功能,能够正确地及时监控水文动向,保证这些异样获得及时办理。
同时借助于该系统能够特别方便地对水文动向中各个参数之间变化的因果关系进行仔细的剖析和评论,为探测潜伏的安全运转隐患供给了强有力的剖析手段。
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我国现在煤炭生产局势依旧严重,矿井水害事故时有发生,特别是工作面顶底板高压水经过隐伏导水结构闯入矿井和荒弃矿井积水因防水煤柱被损坏而闯入矿井的水害事故造成的损失尤其突出。
矿井水害监测预警系统的建立,实现了对突水预兆的及时监控和剖析,能够及时预警水害的发生,对我国的煤炭安全生产做出了巨大的贡献。
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