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煤矿水文地质灾害预警信息化系统在煤矿中应用
新闻作者:技术中心 苏晋辉  发布时间:2022-09-28  查看次数:  放大 缩小 默认
前言:
矿山安全生产一直是矿山企业不懈追求的目标。2020年,八部委联合下发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,将煤矿智能化作为煤炭工业高质量发展、安全发展的核心技术支撑,用智能网络建设为矿山安全生产筑牢屏障。煤矿水害一直是煤矿安全生产的重大隐患,《煤矿防治水细则》要求每座煤矿都应建立地下水动态监测系统,加强水文地质动态观测和水害预测分析工作。为了满足规程规范及政策要求,《煤矿安全规程》要求,“所有受水害威胁的矿井必须进一步加强落实煤矿水害防治责任制、加强矿井水文地质基础工作,建立水文地质观测系统,加强水文地质动态观测和水害预测分析工作”。《煤矿防治水细则》更是明确强调,“矿井应当建立地下水动态监测系统,对井田范围内主要充水含水层的水位、水温、水质等进行长期动态观测,对矿井涌水量进行动态监测。受底板承压水威胁的水文地质类型复杂、极复杂矿井,应当采用微震、微震与电法耦合等科学有效的监测技术,建立突水监测预警系统,探测水体及导水通道,评估注浆等工程治理效果,监测导水通道受采动影响变化情况”。
福州华虹智能科技股份有限公司自主研发的“煤矿智能化煤矿水文地质灾害预警信息化系统”是集“基础水文地质信息系统”、“水文动态信息监测系统”、“水质水源信息系统”、“防治水工程信息系统”、“水文地质灾害预测预警系统”五大部分组成。是煤矿智能化建设中水文地质相关智能化系统。五大部分相辅相成,做到了煤矿水文地质工作中智能监测、预测、预警,并将相关灾害信息集成在智能安全监控系统中。具备水文动态的实时在线监测能力,数据突变识别功能,并具有对安全状态进行实时评估的功能。
1 国家相关要求及标准
1.1《智能化煤矿(井工)分类、分级技术条件与评价》标准
1.1.1 智能化煤矿
将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、新一代信息技术等与煤炭生产技术进行深度融合,形成全面感知、实时互联、数据驱动、智能决策、自主学习、协同控制的完整煤矿智能系统,实现煤矿地测、设计、采掘、机电、运通、洗选、安全保障、生产经营管理等全过程安全高效智能运行的现代化煤矿。
1.1.2 智能化煤矿主系统
根据煤矿地质勘探、开拓、生产、安全、运营主要过程与功能要求,实现对煤炭生产运营主要过程进行感知、分析、决策、控制的硬件与软件系统,包括:信息基础设施、智能地质保障系统、智能开采系统、智能掘进系统、智能主煤流运输系统、智能辅助运输系统、智能通风与压风系统、智能供电与供排水系统、智能安全监控系统、智能洗选系统、智慧园区与经营管理系统。
1.1.3 智能安全监控系统技术要求
根据矿井煤层赋存条件及灾害类型,应建设完善的瓦斯灾害防治、水灾防治、火灾防治、顶板灾害防治、冲击地压防治等灾害防治系统,对上述灾害进行智能监测、预测、预警,并将相关灾害信息集成在智能安全监控系统中,实现基于多种灾害互联、互动、互监、智能预警、避灾路线智能规划等综合防治
1.1.4 具有水害的矿井,应针对主要含水层建立水文地质智能动态观测系统,实现水文地质数据的智能感知及水害危险的智能分析、预测与预警。
1.2 山西省智能化地方标准《智能煤矿建设规范》
1.2.1应具有地质、测量、水文等各类图纸数字化管理系统。
1.2.2应具备水仓水位、排水流量、设备运行工况、环境参数、安防、消防等在线监测功能,具有设备故障诊断分析、安全预警预报功能。
1.2.3应实现各水窝点水量监测,具有矿井涌水量实时预警功能。
1.2.4根据矿井的灾害类型,应具备相应灾害的实时在线监测能力。
2 系统的主要功能
福州华虹智能科技股份有限公司自主研发的“煤矿智能化煤矿水文地质灾害预警信息化系统”是煤矿智能化建设中水文地质相关智能化系统分支。它做到了煤矿水文地质工作中智能监测、预测、预警,并将相关灾害信息集成在智能安全监控系统中。

图2-1 煤矿水文地质安全风险监测预警系统主页
从矿井的基础信息管理,防治水相关的队伍管理,基础水文类台账信息资料管理,并根据相关资料进行智能化水害预警,进行防治水相关工程的施工管理等工作。具备水文动态的实时在线监测能力,数据突变识别功能,并具有对安全状态进行实时评估的功能。具备水源水质的分析、管理功能。
3 主要功能介绍
3.1 管理系统介绍
主要进行整个系统进行系统管理、权限管理、矿井信息管理、水文地质报告管理等功能。
3.2 基础水文地质信息系统介绍

图3-1 基础水文地质首页
3.2.1进行矿井基本信息管理包括企业性质、矿井名称、所属集团、主要负责人、投产时间、服务年限、采矿证有效期、安全生产许可证、开拓方式、通风方式、生产水平、主采煤层、瓦斯等级、水文地质类型等信息的查看和管理。
3.2.2 采掘工作面及巷道水文相关资料管理
主要对:工作面基础信息、松散层、顶板水、底板水、老空区、地表水、断层、陷落柱、工作面采动影响范围管理等相关的信息管理。
3.2.3 防治水机构及专业队伍管理资料管理
主要进行防治水机构和探放水队伍的人员、组织人员管理等基础信息的录入和管理。
3.2.4 防治水基础台账资料管理
对以下防治水基础资料台账进行管理工作。
(1)矿井涌水量(m³/h)观测台账;(2)气象资料台账;(3)水源水质受污染观测资料;(4)地表水文观测成果台账;(5)钻孔水位,井泉动态观测成果及河流渗流台账;(6)抽(放)水试验成果台账;(7)水源井(孔)资料台账;(8)矿井突水点台账;(9)井田地质钻孔综合成果台账;(10)井下水文地质钻孔成果台账;(11)水质分析成果台账;(12)封闭不良钻孔资料台账;(13)矿井和周边煤矿采空区相关资料台账;(14)防水闸门(墙)观测资料台账;(15)物探成果验证台账;(16)其他专门项目的资料台账。
3.2.5 防治水图件资料管理
对煤矿常用防治水图件,例如矿井充水性图、矿井综合水文地质图、矿井综合水文地质柱状图、矿井水文地质剖面图等图件的管理工作。
3.2.6 防治水制度资料管理
可以对煤矿各项防治水制度进行管理工作。
3.2.7 防治水规划管理
可以对煤矿各项防治水规划管理工作。
3.2.8 充水水源及构造管理
(1)地表水体资料管理;(2)断层资料管理;(3)陷落柱资料管理;(4)老空区;(5)含水层管理;(6)隔水层管理。
3.2.9 水文地质类型划分报告
提供对本矿井水文地质类型划分报告进行目录查看、查询、索引、报告概述、下载等功能。
3.3 水文动态信息监测系统

图3-2 水文动态首页
对矿井各类水文动态监测实现了:实时数据,告警管理,历史数据查看,数据分析,数据报表管理,动态数据预警配置,测点管理等功能。
3.4 水质水源信息系统介绍
对接各矿井水化学数据库和水源判别系统,显示不同含水层、不同取样点水化学信息;具备监测单元的添加、编辑、删除,包含水样查询录入、水质分析判别、标准水样和判别指标的配置、水质台账、水化学动态分析等功能。
3.5 防治水工程系统
具备井上下地质、防治水钻探、物探等工程信息添加、编辑、删除及查询,能够实现相关工程布置图件上传、下载和在线预览,包含防治水工程基本情况、防止水工程措施编辑,根据不同的工程阶段来展示或处理不同的防治水工程。
3.6 水文地质灾害预测预警系统

图3-3 预警模型
主要对工作面和巷道的底板灰岩水、不良钻孔、陷落柱、老空区、断层、地表水、松散层水、顶板砂岩水信息的输入和管理等整理工作。查询工作面/巷道、创建预警工程、选择预警模型等工作。展示预警工程基本信息,以及预警工程下的各水害预警模型,模型体现当前状态是否有预警,及预警记录数量统计、最新更新的预警记录动态。展示预警模型下的所有预警记录,根据各水害的触发条件生成预警记录或人工生成预警记录,处理环节(预警计算、预警判断、审批签字、预警结论、防治水工程设计、防治水工程施工、防治水工程质量评价、已完成),处理状态(待处理、已处理、已关闭)、预警结果(待结果、预警、不预警)展示预警记录具体信息及流程环节,流程记录展示预警在每个流程的信息记录,包括基础参数信息也需要在每个对应流程记录,防止后续参数被修改,预警结果和新参数对应不上,以及审批签字记录及预警计算结果及对比结果记录。针对底板灰岩水、不良钻孔、陷落柱、老空区、断层、地表水、松散层水、顶板砂岩水等水害类型的触发方式、预警步骤、数据来源进行操作、设置关联。
3.7 其他相关功能
3.7.1 系统配置模块
系统配置模块,为用户一般配置管理功能模块,包含单位管理、部门管理、用户管理、井巷布置概况(水平、采区、工作面、巷道、井筒等)、预警配置等功能。
3.7.2 大屏模块
大屏模块,对以上监测系统和各模块的数据可以由用户进行自定义配置到大屏上,统一集中展示。实时查看各矿水量、水位/水温、水害微震、排水、电法的数据或预警信息,对矿井水动态监测系统数据的统计。采用定时刷新或滚动的方式,实时展示最新数据。
3.7.3 数据的上传与接入
数据接入和上传,根据国标《煤矿感知数据接入规范》(试行)、《煤矿水害防治感知数据接入细则》(试行)的要求,为其他相关系统数据接入提供接口。同时也可以向上一级单位根据国标来上传数据。
3.7.4 其他拓展技术
(1)提供单点登录和规范标准的系统集成接口,可与第三方智能化系统集成。(2)产品采用分布式部署,根据需要预留接口,为其他数据接入提供条件。(3)产品技术根据国内信息技术以及标准的发展趋势,采用先进、成熟的硬件和软件技术。产品和技术要操作简单,易于维护。产品架构要组件化设计,功能灵活搭配。支持灵活部署。支持物理设备、公有云、私有云多种部署方式。(4)产品技术支持大量水文数据的存储、查询以及分析(支持SQL查询接口及多维分析(OLAP)能力以支持超大规模数据)。支持大数据量吞吐。(5)产品保持开放性,接口性能卓越方便和其他系统对接。(6)产品考虑系统安全设计,有严格的权限控制,数据安全保障。(7)系统稳定,长期可用,软件免费升级和维护。
9 总结
福州华虹智能科技股份有限公司自主研发的“煤矿智能化煤矿水文地质灾害预警信息化系统”是煤矿智能化建设中水文地质相关智能化系统分支。它做到了煤矿水文地质工作中智能监测、预测、预警,并将相关灾害信息集成在智能安全监控系统中。
从矿井的基础信息管理,防治水相关的队伍管理,基础水文类台账信息资料管理,并根据相关资料进行智能化水害预警,进行防治水相关工程的施工管理等工作。具备水文动态的实时在线监测能力,数据突变识别功能,并具有对安全状态进行实时评估的功能。具备水源水质的分析、管理功能。此系统基本涵盖了煤矿防治水相关工作的全部内容,为煤矿的安全生产提供了功能强大的智能化工作软件系统。
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