摘要：山西某煤矿属水文地质条件复杂矿井。随着开采深度不断增加，并下发生涌(突)水事故可能性增大，威胁矿井生产安全。传统的水文观测方式停留在现场观测，连续性差、误差大、人工记录、手工查询、纸张保存、时效性差等落后的阶段。一般要为某个水文观测点添加信息需要繁琐复杂的手工录入。当要查询某一方面的信息时，则要从大量的资料中查询翻阅，不仅处理过程费时费力，而且跟不上现代化管理的要求，因此，必须安设矿井水文动态监测预警系统，有效地预防水害事故的发生。
关键字：水文地质；水文观测；涌水
1 前言
在煤矿的生产建设过程中，水文水害的影响往往会严重影响开采过程，严重的水害会对矿井的安全生产造成严重的威胁，水害在矿井的生产中往往以涌水量突然超出矿井排水系统的排水能力的形式出现，造成矿井内突然大量涌水，对矿井的生产建设造成巨大影响。所以，在实际的煤矿生产建设过程中，对矿井内出水点的涌水量、排水沟水量进行不间断的实时监测工作是十分重要的。而在目前我国煤矿的实际生产建设过程中，对于出水点的监测工作往往由人工定期进行观测、测量完成，虽然逐个逐点进行排除可以在很大程度上避免水害的发生，但人工测量还是会存在较大误差，而且不能做到实时监控测量，这就难以得到各个测量点的同时涌水量的数据，给从业人员在对涌水点的涌水情况进行分析时造成困扰，而且不利于对于涌水点数据采集工作，当出现突然涌水情况时，往往也不能及时发现并对涌水点进行处理工作。而且在实际的煤矿生产建设过程中，对于水仓水位、井下钻孔水压、地面野外钻孔水位等参数的实时监测工作也是十分有必要的，但在目前的实际操作过程中，往往也大多采用人工测量的方式进行，因此，对于煤矿生产建设过程中建立水文在线动态监测系统是十分有意义的
2 某矿井田水文情况及排水系统
2.1 井田水文情况
某矿井田位于河东煤田中部，北部位于离石详查区南部外，全井田位于金春—乔家沟精查勘探区北段，含煤地层主要为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组。主采10号煤层属石炭系上统太原组，煤层赋存较稳定，属厚煤层。井田内主要含水层有第四系全新统砂砾石含水岩组、新近系上新统砾石孔隙含水岩组、二叠系上、下石盒子组砂岩含水岩组、二叠系下统山西组砂岩含水岩组、石炭系上统太原组灰岩、砂岩含水岩组、奥陶系中统岩溶裂隙含水岩组。矿井开采9、10(9+10)号煤层，水平标高+780m(9号煤层)。辅助水平开采5上号煤层，水平标高+740m(5上号煤层)。全井田划分为三个采区，其中南北向上山巷道开采井田东北部资源，划分为二采区；南北向下山开采井田东南部资源，划分为一采区。东西向下山开采井田中西部资源，划分为三采区。矿井水文地质类型中等，井田内4号煤层有11处采空积水区，采空区积水面积约为192767㎡，积水总量约为94636m³。矿井正常涌水量44.3m³/h，最大涌水量65m³/h。
2.2 排水系统情况
矿井在副立井井底车场设立主水仓、副水仓，水仓容积2000m³。沿副立井井筒敷设两趟排水管路，井下水沿副立井排水管路直接排至地面工业场地井下水处理站。选用MD155-30×10型离心水泵3台。排水管选用φ194×8mm无缝钢管。采区水仓容积915m³，排水泵房设于轨道下山，沿轨道下山、集中轨道巷敷设两趟排水管路，排至井下主排水泵房。选用MD155-30×3型离心水泵3台。排水管选用φ194×8mm无缝钢管，沿轨道下山、集中轨道巷敷设两趟排水管路。采区水仓通路与轨道下山之间布置强排泵硐室，设置斜卧式泵井内设2台强排泵，强排水管路将井下水排至地面工业场地井下水处理站水池或工业场地排水系统。选用BQ200-425/5-450/N型矿用隔爆型潜水排沙电泵2台。
3 水文动态监测预警系统的应用及功能
3.1 系统的应用
设计原理：该系统通过对煤矿井下各采区与工作面的水沟流量、排水管道流量、管道压力、井下水仓水位、井下挡水墙水压等水文参数进行实时监测，同时，将采集的数据信息转换为关系型数据库，通过组合关联预警及时给出预警信息，为防治水提供决策信息。当某个区域综合指标有异常变化时，系统通过变化率模型及时提供预警(即时发送报警短信)信息。
设计架构：山西某煤矿水文监测预警系统基于井下工业网，总体架构由三部分组成。①地面部分有中心主站1套，主站主要由工控机、数据采集软件、数据处理软件和软件发布系统组成；②井下部分有主要有3台分站和8台传感器组成。井下8台传感器分别为：3台明渠流量监测、5台管道流量监测。③地面液位有长观孔监测1套，包含水文遥测分站1台和5参数水质传感器1台。
3.2 系统的功效
实时的水情监测界面：系统提供了1个实时界面，界面数据每30s刷新一次。
①成功登陆系统后默认进入分类显示界面，该界面中按水文传感器类型分类，提供实时监测信息；
②设备分布图界面，web端界面是在矿井巷道布置图上显示出了传感器安装的具体分布位置，页面正下面显示所有实时数据，右下角显示所有预警信息；
③设备状态界面，该界面表明了整个系统的运行情况，中断、故障、欠压等实时历史展示查询；
④表格显示界面，此界面类似一个统计报表，把所有的传感器信息显示出来。
灵活的水文监测报表：报表为水文技术人员提供定量的参考分析依据。分为实时报表、历史报表、统计报表、组合报表。实时报表提供针对某个监测点，按间隔3s、5s、10s、15s、30s以及1rain为单位实时地采集数据；历史报表提供针对某个监测点某段时间内的平均数据。提供了标准常规报表如日报、旬报、月报、年报。所有统计表均可以正常切换为曲线图。
合理的多种报警设置：报警是当水文监测点某个量超过了所规定的界限时，系统自动产生相应警告信息，提醒相关人员采取相应措施。
山西某煤矿水文监测系统针对不同类型水文传感器建立了有效的系统报警模型(比如水沟流量传感器提供了变化率报警模型、管道流量提供了累计偏差报警)。报警的方法突破传统监测软件系统仅有的最大、最小值报警。增设了日均、5日均、10日均及月均最大、最小值报警模型。报警方式为声光、即时消息及短信三种。当发出报警时，报警信息会弹出到系统主界面之上，不断闪烁并提醒报警确认，超过5min(默认是5min，时间可以自己设置)时会以短信发给相关人员。
完善的水害评价体系：矿井水害评价指标体系就是矿井水害隐患发生的评价指标参数知识库，包括不同的评价指标及其临界值，以及相关监测数据等。通过它评价灾害发生的可能性，给出危险源不同级别的报警及其处理建议。
方便的网络查阅平台：IE浏览客户端与水文监测预警系统web服务器保持高效的数据同步。通过网络可以在任何地方获得与Web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等。
4 结语
在实际的煤矿生产建设过程中，水文在线动态监测系统可以提供真实可靠的水位和流量数据，为煤矿的生产提供安全保障。为煤矿的水文地质条件提供高效的数据资料，并且为水害的辨别与预防提供第一手资料。与此同时，水文在线动态监测系统还可以实现对煤矿中水位、涌水、排水管道流量进行不间断监测的作用，将实时数据上传到监测室及后台，当出现不正常的涨幅时进行预报。为煤矿的实际生产建设过程中提供准确的实时数据，对于煤矿生产建设过程中建立水文在线动态监测系统是意义重大的，此系统不但可以为矿井的水文动态提供数据支撑，还可以为煤矿矿井的安全生产保驾护航。
山西某煤矿水文监测预警系统经实际应用以来，运行稳定可靠，实现了水文管理工作的数字化、自动化、智能化、网络化，使管理人员能随时随地了解到当前涌水参数及应对措施，提高了工作效率。提升了防治水的安全管理工作水平。
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