王江宏
淮沪煤电有限公司丁集煤矿，安徽淮南 232001
摘要：丁集矿现有地面水文观测孔12个，井下涌水量观测站7个，为能够及时准确的采集地面水文观测站含水层水位、温度、矿井涌水量，并在含水层水位、水温、涌水量出现异常时，系统必须在地面监控中心站和矿调度发出声光报警信号。采用远程采集、实时传输的的观测系统布置，实现了可以在监控主站的计算机上对全矿井上下各监控点的水文参数进行监测，同时含水层水位、水温、涌水量出现异常时，系统在地面监控中心站和矿调度发出声光报警信号。
关键词：丁集矿；水位；涌水量；实时观测
引言
丁集煤矿为淮沪煤电有限公司所辖的一座大型生产矿井，2004年6月28日开始开工建设，2007年12月26日建成投产。矿井水文地质条件中等，2016~2019年实际正常涌水量96.6m3/h，最大涌水量118.6m3/h。本区为新生界厚松散层覆盖的勘查区，水文地质工作采用钻探取芯，测井曲线解释划分含、隔水层，钻孔简易水文地质观测，抽水试验及采样相结合的综合水文地质工作方法。经分析对比研究所取得的水文地质资料，从而达到查明矿井水文地质条件的目的。丁集井田含水层（组）主要由新生界松散层含水层（组）、二叠系砂岩含水层（组）和石炭系太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（组）三部分组成。
根据矿井水文地质条件，结合2019～2022年生产规划，丁集煤矿在规划期内可能遇到的水害有煤系砂岩裂隙水、断层水、老空水、钻孔水、松散层孔隙水。煤系砂岩裂隙水为矿井直接充水水源，对全矿所有采掘进工作面均有一定影响。
为满足《煤矿防治水细则》要求，2018年11月丁集矿对矿井水文自动监测系统进行了升级改造，增加矿井井下涌水量自动观测站，用以观测矿井涌水量变化情况，并实现井下和地面数据异常变化时在地面主站和矿调度能发出声光报警信号。
1 概况
丁集矿现有地面水文观测孔12个，其中新生界上含观测孔1个、中含观测孔1个、下含观测孔3个(其中1个孔水位高出孔口)、下第三系观测孔1个、火成岩观测孔1个、石炭系Ⅰ组灰岩观测孔2个(其中1个孔水位高出孔口)、Ⅱ组灰岩观测孔1个(水位高出孔口)、Ⅲ组灰岩观测孔1个、奥灰观测孔1个。升级改造后，丁集现有井下涌水量观测站7个，其中明渠流量观测站3个，管道流量观测站4个。
本次系统升级改造须能够及时准确的采集地面水文观测站含水层水位、温度、矿井涌水量，并在含水层水位、水温、涌水量出现异常时，系统必须在地面监控中心站和矿调度发出声光报警信号。
根据煤矿建设和生产的特点，此系统应满足以下特点：
（1）可靠性。该系统能够及时准确的采集含水层水位、矿井涌水量、温度等信息。
（2）高兼容性，满足与日后建设的矿井信息化系统兼容。
（3）可扩展性。为今后能对井下增加的测水点进行自动监测，系统需要良好的可扩展性。
（4）远程查看功能。系统能与矿井环网兼容，且系统具备WEB网站、手机APP等远程查看功能，并能够并入集团公司局域网。
（5）历史数据查询功能。历史数据查询包括数据列表和数据曲线。
（6）声光报警功能。含水层水位、水温、涌水量出现异常时，系统必须在地面监控中心站和矿调度发出声光报警信号。
（7）打印导出功能。具有历史数据列表、历史数据曲线，统计数据列表，统计数据曲线，异常设备列表和异常数据列表的打印导出功能。
2 系统组成及安装情况
2.1 地面长观孔地下水位自动观测记录系统
该平台主要由网络交换机、WEB服务器、数据服务器、监测主机、备机、上传机等设备组成。监测主机从下级网络得到水文参数数据，无线GSM网络通信方式得到的地面长观孔水文参数数据，保存在数据服务器中；终端显示、上传机均通过数据服务器读取数据。通过本地局域网、矿局域网及集团公司局域网三级网络来实现远程访问、监测、查询数据等功能。具有语音报警及短信报警功能，若有突发情况将语音提示人员采取相应行动，同时通过GSM通讯模块以短信形式发送到有关人员手机上。
具有以下技术特点：
①遥测分站野外安装简单、维护方便，供电方式多样，蓄电池、锂电池、太阳能板或直流供电等。
②遥测站通过无线电、CDMA & GSM或卫星实现和室内控制中心的双向通讯。
③通过操作软件，在室内可以实现数据传输和仪器控制，无需跑到监测现场。
④系统有自我诊断功能，可以判断各个遥测站的状态。
⑤在线监测各个观测孔的水位、水温等参数，及时反应参数变化情况，支持人为设定上、下限报警功能和电池欠电压报警功能，并及时通知管理员。
⑥可按年或月或日查询各个观测孔水位的历史数据和报警信息，可按时段产生历史水位曲线图及水位报表。报表可用WORD等常规编辑软件编辑。
⑦处理软件：基于Windows操作平台，易于操作和维护。
2.2 井下流量仪安装及数据接收
2.2.1主要技术参数
工作电压：DC 12V，工作电流：≤500mA，通讯协议：主从式，双极性，半双工，RS48，传输速率：1200bps；信号工作电压峰峰值：2V～10V；，传输距离：≥10km(使用MHYVP 1×4×7/0.52煤矿用聚乙烯绝缘编织屏蔽聚氯乙烯护套通信电缆)；4路频率型模拟量信号；频率范围为（200～1000）Hz；输入信号不小于3.0V对应高电平，输入信号不大于0.5V对应低电平，正负脉宽均不得小于0.3ms；信号传输处理误差：0.5%FS；具有4路DC12V控制电压信号输出（4路共地使用），控制负载电流不大于0.3A（阻性负载）。
2.2.2 功能
具有本机初始化功能，可采集、存储4路模拟量信号，并通过RS485信号进行实时传输； 具有5.1寸液晶显示屏，可实时显示时间，本机电压值，设备号，当前通讯方式以及4路模拟量数据。
3 系统特点
矿井水文监测与预警系统是集传感、通讯、网络、数据库、智能决策等技术于一体的实时化、自动化、可视化的综合监控物联网信息系统。能够实现对各类水情数据（钻孔、明渠、水仓、管道等）的采集、传输、存储、分析、发布、预警、应用等功能。能够及时掌握地下水的动态变化情况。在煤矿水文致灾的事前预测、事中控制、事后决策中均可发挥作用，对于保证矿井的安全具有重要的现实意义。
该系统建立后，对掌握和分析地下水规律、以及水位的超限报警和水位趋势预测预警分析、指导防治水害工作，保证煤矿安全生产具有重要意义。
该系统投入使用后，可以在监控主站的计算机上对全矿井下各监控点的水文参数进行监测，同时，也可在个人计算机上通过局域网浏览、查询相关数据，及时了解矿井水文变化动态。
丁集矿利用自动观测系统，不仅提高了观测精度，并且有效的提高了工作效率，安装矿井水文监测系统后，再无需工作人员现场监测，大大减少测试工作量，提高工作效率，节省大量的人力、物力和财力，具有明显的经济效益。