水文监测设计方案(改)(共40页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司不连沟煤矿KJ117水文监测系统设计方案 建设单位： 使用单位： 安装单位： 编制：中煤科工集团西安研究院有限公司 日期: 2015 年 月 日专心-专注-专业项目名称：不连沟煤矿KJ117水文在线监测系统建设单位：内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司安装单位：中煤科工集团西安研究院有限公司项目实施时间：2015年 月2015年 月项目负责： 内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司： 中煤科工集团西安研究院有限公司：张 涛 秦 龙成 员：内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司： 中煤科工集团西安研究院有限公司： 张 涛 秦 龙 报告编制： 秦 龙 张

2、涛审 核： 张 涛所 长： 王永胜总工程师： 院 长： 董书宁报告提交时间：2015年3月目 录1前言1.1背景和需求煤炭是我国最重要的一次能源，煤炭工业是我国民经济的主要基础产业，对国家经济发展起着重要的作用。但是以煤炭资源为生的煤矿企业，由于矿井资源赋存条件特殊加之掘进不断延伸和开采深度增加，面临着十分严峻的安全生产问题。煤矿三大灾害之一的矿井水害是煤矿安全生产的主要危险源，是造成矿难事故的重大隐患。 长期以来，由于缺乏先进技术装备的支持，我国煤矿防治水技术发展缓慢，许多水文地质条件复杂的大水煤矿因此难以有效开展防治水工作。目前，国内许多煤矿仍然采用传统手工方式，在范围狭小区域提取性质单一

3、、不连续且数量有限的数据开展防治水工作，但是，由于手工提取的数据缺乏实时性、准确性，很难客观地反映整个矿井水情动态变化情况，因而使从事防治水工作的专业人员很难有效地进行水情水害的评估、预测、预报。因此，建立煤矿水情动态实时监测系统，对煤矿重大危险源进行在线监测，动态跟踪，实时发现重大事故隐患，进行及时排查对煤矿防治水工作来说是非常必要，也是非常迫切的。煤矿水情动态实时监测系统的建立将有利于促进煤矿安全预警体系的完善，对保障煤矿安全生产具有极其重要意义。2.项目概况2.1项目意义 在现代化的矿井水文监测方式出现以前，传统的水文监测方式还停留在人工记录手工查询纸张保存等阶段。一般要为某个水文观测点

4、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，则要从大量的信息中查询翻阅，处理过程费时费力，达不到矿井防治水害的要求。不连沟煤矿水文实时监测系统设计主要是基于以下因素：(1) 保障不连沟煤矿安全生产、及时防治水害的需要地下水的动态变化，能直观地反映含水层的水文地质条件，长期监测矿井主要充水含水层对防治矿井水害发生具有重要意义。及时掌握水文动态，可以达到对水害事故的早发现、早预报、早防治，保障煤矿的安全、正常生产。(2)煤矿安全规程(国家安全生产监督管理总局，2011)要求第252条规定，水文地质条件复杂的矿井，必须针对主要含水层建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预测分析

5、。并制定相应的“探、防、堵、截、排”等综合防治措施。(3)煤矿防治水规定(国家煤矿安全监察局，2009年)要求第19条：矿井应当建立水文地质信息管理系统，实现矿井水文地质文字资料收集、数据采集、图件绘制、计算评价和矿井防治水预测预报一体化。建立水文地质信息管理系统，可以提高防治水工作效率，提高防治水工作决策水平。第108条：进行水体下采掘活动时，应加强水情和水体底界面变形的监测。地表水情监测一般包括：水位、水质、流量和汛期降雨量变化等；地下水情监测包括：水位、水质和水温变化等。水体底界面的变形监测主要在地表水体底界面进行。有条件的矿井应设立水情自动监测系统。(4) 保护生态环境的需要利用该系统

6、可评估煤炭开采过程中对地下水资源的影响，及早采取措施避免造成对生态环境的影响。2.2 项目目标 本项目研究的目标是采用先进的传感器技术和数据通讯技术，为不连沟煤矿建立一个精度高、实时性强、运行可靠、自动化高，能够连续长期测量并利用计算机分析、辅助决策的水文实时监测系统，及时掌握地下水动态、全矿井各涌水点状况，保障不连沟煤矿的安全、正常生产。本次矿井水文实时监测系统监测项目主要有以下4部分：不连沟煤矿井下排水渠流量实时监测。不连沟煤矿井下抽排水管路流量实时监测 不连沟煤矿井下钻孔压力实时监测。 不连沟煤矿地面钻孔水位实时监测。2.3监测系统技术说明矿井水文监测系统(KJ117)是建立现代矿山数字

7、化管理系统，煤矿矿井防治水工作不可缺少的组成部分；其主要用于对煤矿井下常观孔水压、水温、放水孔流量、水仓排水管道流量、排水明渠流量及煤矿地面水文孔水位、水温等进行实时自动监测、监控、记录，并且可以对水仓泵房阀门进行远程监控及控制，实时水文数据由数据库统一管理，通过企业内部局域网或 Internet可方便实现煤矿水文地质信息的矿、局等多级共享。并且可以通过OPC等网络技术手段实现煤矿各个监测系统集成到一个系统中统一管理调度。以高科技手段架构煤矿综合水监测体系，动态、准确、全面的掌握煤矿生产过程中水文动态变化状况及规律，为有效做好煤矿防治水和煤矿安全生产保驾护航。建立矿井水文实时监测系统对提高煤矿

8、防治水整体技术水平，加强煤矿水害预警预防深入治理有着极其重要的意义。这套系统由我院上个世纪80年代在国内率先（比水利部门提前约10年左右）开始研发生产并推广使用，其后历经二十多年的改进、完善、提高，目前已在大多数受水害威胁的矿井投入实际应用。矿井水文在线监测系统的建立为矿井防治水工作起到十分重要的作用，具体使用为： 水文在线监测系统的建立 数据的采集：矿井地表相关河流日常流量，各含水层水位值，矿井日常排、供水量数据的处理 ：日报表，月报表，年报表的生成；相关年月水文变化曲线的生成专业技术人员进行水文数据分析，掌握矿井水文变化情况为矿井安全生产制定相关生产方案保障矿井安全生产，保障人员生命财产安

9、全3矿井概述3.1基本情况内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司是由中国华电煤业集团和内蒙古蒙泰煤电集团共同出资组建的合资公司 （以下简称蒙泰不连沟煤业公司）。不连沟煤矿井田范围由8个拐点圈定，面积33.2114km2，目前矿井煤炭勘探程度已达到精查，但是矿井水文实时观测系统的建设尚不完善。地下水的水位动态变化，能直观、系统地反映含水层的水文地质条件。因此，长期监测多层含水层水位动态变化，掌握井田范围内地下水动态变化规律，是了解水文地质条件变化，正确制定防治水措施的基础工作。根据以往资料，不连沟煤矿先后施工过几个水文孔，但是在勘探结束后已完全封闭。目前井田范围只有2个奥陶系灰岩水文观测孔，但从未进行

10、过水位观测，现状如何尚不清楚。不能满足矿井水文地质条件探查和监测的要求，须有选择的在关键含水层补充布置地面及井下水文地质观测孔，建立矿井水文动态长期观测网络系统。 3.2位置、交通不连沟井田位于准格尔煤田最北部，行政隶属准格尔旗东孔兑乡，隔黄河北与托县为邻，东与清水河相望。地理坐标：东经11116001112002；北纬395542400000。井田边界拐点坐标见表2-1-1。井田南北最长处7.97km，东西最宽处5.72km，面积33.2114km2。表2-1-1 不连沟煤矿井田拐点坐标拐点编号地 理 坐 标北京54直角坐标经 度纬 度X（m）Y(m)11112000395657.60.40

11、21111922395657.30.3031111830395542.70.0041111600395542.66.3051111600395745.50.5061111844400000.10.0071111915400000.00.2081112002395920.00.90不连沟煤矿周边主要有孔兑沟井田、唐家会井田、玻璃沟井田、牛连沟煤矿、扶贫煤矿及小鱼沟煤矿等。不连沟煤矿与周边煤矿位置关系详见图1。图1 不连沟煤矿及周边煤矿位置关系109国道(北京-拉萨) 从井田中部通过，南距准格尔旗薛家湾镇约10km，距准格尔旗薛家湾镇丰准铁路集装站（丰镇准格尔旗）11km。G109国道与S103省

12、道（呼市准格尔旗）相接。准格尔旗薛家湾镇向西沿G109国道150km至鄂尔多斯市东胜区与G210国道、包神铁路相接，以上公路均为一级柏油路面。随着鄂尔多斯市周边旗县的发展，矿区交通条件便利，详见图2图2 不连沟煤矿交通位置图3.3地形地貌井田位于鄂尔多斯黄土高原，呈典型的黄土高原地貌。地表被广厚的黄土和风积沙大面积覆盖。只在较大的冲沟中才有基岩出露，因受流水等自然营力作用，水土流失严重，树枝状冲沟十分发育，形成沟壑纵横、沟深壁陡、支离破碎的复杂地形。地形总趋势是西南高，东北低，海拔标高1127 m1346m，高差219m。3.4气象、水文、地震3.4.1气象本区属大陆性干旱气候。冬季严寒，夏季

13、温热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差大，年平均气温5.37.6，最低气温36.3，一般结冰期为每年10月至翌年4月，最大冻土深度1.50 m。降雨多集中在7、8、9三个月，占年总降水量的6070。年总降水量为231mm459mm，年平均降水量408mm，月最大降水量247.5mm。年总蒸发量为1824.7mm2204.6mm。本地区无霜期约150天，初霜日为每年9月30日左右，积雪厚度20mm150mm。区内受季风影响，冬春季多风，风速一般为16m/s20m/s，年最大风速40m/s。进入上世纪90年代，本地气候有所变化。气温有逐年增高的趋势，且季节性温差也逐年减小，形成夏季持续高温干旱现象，最

14、高气温达38。伴随着气温的干旱趋势，地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多。最严重的是2000年，沙尘暴达12次之多，扬沙天气7次。3.4.2水文井田内发育有大不连沟、小不连沟、不连沟、房塔沟、水涧沟等，其支沟特别发育，多以向源侵蚀为主，横断面常呈“U”字型，形成陡峻的峡谷，沟源及两侧多有泉水涌出，形成溪流，经不连沟注入黄河。雨季多瀑发山洪，其流量大，时间短，水动力强，水土流失严重，旱季沟口截流灌溉农田，但时有干涸。黄河从井田东缘流过，为井田最大的地表水体。据黄河水利委员会头道拐水文站观测资料，水位标高：最低984.52m（1978年7月20日），最高990.33m（1981年9月26日），河水流量最

15、小55.2m3/s（1980年6月27日），最大5150 m3/s（1981年9月26日）。年平均含沙量为5.74 kg/m324.30 kg/m3。 3.4.3地震 根据内蒙古地震观测资料记载，1976年4月4日，在距本区越100km的和林格尔县新店子，发生了6.3级地震，波及到准格尔旗一带，地震烈度为6度。据“中国地震动参数区划图”划分，地震动峰值加速度为0.10g，对照烈度7度。 4水文地质条件4.1含（隔）水层井田位于准格尔煤田北部偏东，面积33.2114km2。构造为一总体倾向SW、具次一级波状起伏的单斜，产状平缓，未见断层。区内各岩层中不同程度发育有裂隙，地下水补给来源贫乏，以大气

16、降水为主，地下水位埋深均在百米以下。主要可采煤层直接充水含水岩组之上普遍有数层较稳定的泥岩、砂质泥岩为隔水层，致使大气降水渗入地下者甚微，补给直接充水含水岩组的水量极为有限。本井田北部即为准格尔煤田北部隐伏煤层露头的东北界，属煤田主要可采煤层直接充水含水层的补给区之一。现将井田内各地层岩性及含（隔）水性特征由新至老分述如下：1）第四系全新统风积沙（Q4eol）：井田内仅零星分布，一般在背风（东南）坡的地形低洼处呈很小的新月形沙丘、沙梁，由石英、燧石粒组成。厚度小，因受风力作用，位置不固定，透水而不含水。2）第四系全新统冲、洪积层（Q4alpl）：分布范围小，连续性差。主要零星分布于大、小不连沟

17、，厚度0.5 m5.5 m。岩性以中、细砂为主夹粗砂、砾石、卵石及淤泥。含孔隙潜水，因受厚度、分布面积的限制，富水性差。补给源为大气降水，潜水水位变化幅度大，对矿床充水无影响。 3）第四系上更新统马兰组 （Q3m）：岩性为浅黄色黄土层，垂直节理发育，含钙质结核。基本全井田分布，厚度084.55m，透水性好。在该层钻进中钻井液消耗量大，尤其钻至该层底部钻井液消耗量极大。4）白垩系下统志丹群（K1zh）：全井田分布，各大沟谷中均有出露。钻孔揭露最大厚度224.49m，一般为100m左右。岩性以紫红色砂质砾岩为主，夹紫红色砂质泥岩。下部普遍有一层绿黑色玄武岩，厚度4.00 m15.48m。本群地层孔

18、、裂隙均较发育，富水性差异极大。共见31个出露于黄土与志丹群接触面的下降泉，流量0.05 L/s0.16L/s，仅见4个出露于志丹群上部的下降泉，流量0.05 L/s0.08L/s。小鱼沟勘探区曾在此层布孔进行抽水试验（14号孔），揭露此层300m，水位埋深162.99m，标高1017.43m，水柱高仅4.04m，因水柱不足未进行正式抽水试验，试抽单位涌水量q0.001L/sm即抽干。与下伏地层呈角度不整合。5）二叠系上统上石盒子组（P2s）：本组地层井田内剥蚀不全，地表无出露，仅分布于10线以南。以紫红色砂质泥岩为主，夹灰绿色细粉砂岩、浅灰白色粗砂岩。厚度0130.37m，富水性差。6）二叠

19、系下统下石盒子组（P1x）：井田内无出露，分布于6线以南，平均厚度63m。上部以各种粒级的砂岩为主，下部以紫红色、绛紫色砂质泥岩、泥岩、粘土岩为主夹砂岩。钻探中钻至上部的砂岩段、冲洗液消耗量大。下部泥岩段隔水性较好。7）二叠系下统山西组（P1s）：井田内无出露，全井田分布，厚度6.32 m78.77m，平均58.13m。岩性由灰白色粗砂岩、浅灰及灰黑色砂质泥岩、泥岩、褐灰色粘土岩、煤层组成，以砂岩为主，其间有3层较稳定的粘土岩、煤层（1、3、5号）。下部砂岩为泥质胶结，分选差，较疏松，裂隙较发育，钻至该层钻井液消耗量增大，甚至严重漏失至不返水。杨四圪咀勘探阶段施工的Y0806号抽水试验孔，水位

20、埋深233.30 m，水位标高1000.78m，水柱高度32.88m，单位涌水量0.00713L/s m，渗透系数0.0311m/d，矿化度0.402g/L，为HCO3Ca2、Mg2型水。该组地层含砂岩裂隙承压水，为开采6号煤的直接充水含水岩组。富水性差，且不均匀。8）石炭系上统太原组上段（C2t2）：全井田分布，地表无出露，厚度34.95 m89.45m，为本井田主要含煤地层。顶部为6号煤或6上煤，之下为灰白色粗砂岩、中、细砂岩，灰及灰黑色泥岩、砂质泥岩与9号煤。6号煤全井田发育、稳定，是山西组砂岩裂隙含水岩组与太原组砂岩裂隙含水岩组间的稳定隔水层，隔水性良好。杨四圪咀勘探阶段施工的Y040

21、6号水文孔，水位埋深268.10m，水位标高933.00m，单位涌水量0.00831L/sm，渗透系数0.0347m/d，矿化度0.39g/L，HCO3-Ca2、Mg2型水。含砂岩裂隙承压水，是开采9号煤的直接充水含水岩组。富水性差，且不均匀。9）石炭系上统太原组下段（C2t1）：全井田分布，地表无出露，厚度约12m，岩性以灰、深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹薄层细、粉砂岩，底部为铝土质泥岩。该组地层以泥岩类为主，厚度稳定，硬度大（单轴抗压强度普遍大于30MPa），岩体完整性好，裂隙不发育，为全煤田及井田稳定的良好隔水层。10）下奥陶统 （O1）：井田内无出露，全井田分布，厚度大于100m。岩性为

22、：浅灰黄、棕灰色泥质白云岩、白云质灰岩，灰色灰岩、局部为豹皮状灰岩，岩溶发育极不均匀。水文A1号钻孔，揭露此层的厚度为308.50m，含水层位置在513.70m521.65m，614.75m635.35m，679.75m700.70m，含水层厚度为49.50米。水位埋深408.50m，水位标高866.422m，单位涌水量0.01754L/sm，渗透系数0.0337m/d，矿化度1.49g/L，水化学类型为ClNa型水。水文A2号钻孔，揭露此层的厚度为 307.55m，含水层位置在440.00m467.70m，480.90m538.90m，含水层厚度为85.70米。水位埋深357.64m，水位标

23、高876.664m，单位涌水量1.58058L/sm，渗透系数1.0775m/d，矿化度0.72g/L，水化学类型为ClHCO3Na型水。此外，井田内及边缘有9个探煤孔揭露此层，厚度1.60m24.55m，岩溶不发育，仅见有少量裂隙，且已被方解石充填。在钻进过程中，冲洗液消耗量很小。富水性不均一，差异较大。4.2地表水与地下水之间的关系井田内最大的沟为大、小不连沟，仅在雨季有水，流量较小，遇大到暴雨时汇集地表形成洪水，流量较大，但时间短暂，全年大部时间无水。黄河流经井田东缘（距井田东界约8km），是井田及周边最大且唯一的地表水体，黄河标高+968.53m（测量点位于井田东南约10km的荒地北贾

24、窑圪旦）。在井田周边的黄河河床均为奥陶系下统，与石炭，二叠系地层未直接接触。另据井田西南部唐家会煤矿煤层顶板含水层与奥陶系灰岩含水层水力联系观测、分析可知，黄河水与煤系地层在非构造破坏地段无水力联系，黄河水与奥陶系灰岩水有较强的水力联系。本井田煤系地层浅部露头区属全煤田的补给区之一，开采主要可采煤层的直接充水含水岩组的补给源为大气降水下渗通过煤系地层隐伏露头补给，补给面积小，入渗时间短，因此补给量有限，故直接充水含水岩组的富水性较差。5煤矿KJ117水文监测系统介绍5.1系统组成与原理 矿井水文监测系统（KJ117）由监测中心站，井下监测系统和地面监测系统等组成。由地面监测中心站统一控制、管理

25、。井下监测系统井下涌水量及主要测点水位、水压、水温及各排放水管路、明渠流量监测主要由监测中心站、井下远程通信适配器、井下数据通信网络、井下数据采集分站、被测物理量传感器、井下防爆电源等构成。（井下系统拓扑结构如图3所示。）图 3井下监测系统结构示意图井下监测系统是基于现场工业控制总线CAN总线（Controller Area Network控制器局域网，一种串行通信网络）技术构成的数字通信网络，或架构于井下以太环网系统，该系统为分布式结构，采用主从工作方式。地面监测中心站通过有线远程通信网络向井下各分站发送相关指令，井下各分站接收监测中心站指令进行解析、确认、执行相关功能并通过井下通信模块将数

26、据上传，完成井下分站与中心站的数据信息交换。地面监测中心站接收到的实时数据经处理后在系统计算机屏幕上实时显示、存储。系统可对分布在煤矿井下多达数百个水文观测点进行实时监测。水文信息数据由数据库统一管理。5.2系统各组成部分介绍地面监测系统井上水文长观孔水位遥测及报警系统水文长观孔水位的升降变化，能够反映地下各含水层水位动态变化和关联动态情况，通过遥测及报警系统实时、动态的监测，并以图表、数字报表的方式供管理人员浏览或打印存档，即时分析地下水的变化走向趋势。及时发现地下水的危险变化趋势，对规避矿井遭受地下水害危险的安全保障提供科技的方法。此子系统是基于GSM/GPRS国家公网构成的无线监测系统。

27、由监测中心站、地面钻孔遥测站、GSM通信单元及被测物理量传感器组成。（地面遥测系统拓扑结构如图3所示。）图 3地面遥测系统结构示意图无线监测系统是以手机短消息形式进行数据交换。系统工作方式可分为主叫应答或定时自动上传两种方式。即地面中心站通过GSM通信模块发送指令呼叫、地面钻孔遥测站应答发送短消息（数据）或预置地面钻孔遥测站时钟，定时自动发送短消息（数据），经GSM服务器中继后由地面监测中心站接收。地面监测系统通信距离是GSM网络覆盖范围。地面观测站的个数根据需要不受限制。监测中心站：监测中心站是系统控制中心，通过网络系统对分布在矿区地面和井下不同的水文观测点进行测控，提供所有矿井综合水文实时

28、遥测及报警数据通信、处理、存贮、数据再现功能。监测中心站由计算机、打印机、远程数据通信适配器及系统软件（含系统控制、数据通信、数据处理等客户端应用软件及关系数据库管理系统SQL Server 2000）等构成。系统软件设计是基于Windows NT多任务、多线程操作系统的图形用户软件。系统采用客户/服务器架构（C/S）以及浏览器/服务器(B/S)架构混合模式，现场实时监测数据由基于Windows NT数据库系统SQL Server管理和维护。系统监测中心工作原理如图4：应用服务器Web服务器数据库监测中心站客户端WEB客户端图4监测系统工作原理图利用网络技术实现矿至集团公司的数据多级共享：矿水

29、文监测网络系统由监测主机、WEB服务器组成，是一个分布式的应用系统。将矿WEB服务器建立的数据库视为信息中心，采集主机（即：运行水文监测系统的主机）本地的数据库，二者之间通过企业局域网联接，形成一个可相互共享数据的拓扑结构。这样就构成了一个可以覆盖整个矿区的分布式的水文信息网络系统。示意图如下。WEB服务器：是运行KJ117WEB应用服务的服务器。其功能是按照浏览器端的请求，从局水文监测数据库中获取所需要的水文监测数据，生成WEB页面呈现给客户端浏览器中。例如：浏览器客户端请求查看矿2000年6月的月报表，那么KJ117WEB应用服务软件就要打开其本地数据库服务器中的水文数据库并且获取本矿20

30、00年6月的数据，生成WEB页面呈现给客户端浏览器中。采集主机：从KJ117主站采集数据，并将其分别存储在WEB服务器的数据库服务器中和其本地数据库中。并提供CS模式的数据分析和处理。该系统是在现有的CS模式的KJ117水文监测系统上改进而成。本系统采用了服务器被动接收数据的方式来实现数据的采集。KJ117水文监测系统将测量结果保存两份，一份保存在自己的数据库中，另一份保存在WEB服务器的数据库服务器中，可以使得采集主机的数据和WEB服务器的数据保持同步，起到硬件冗余备份的作用。 该采集模式具有以下优点：数据安全可靠。可以防止因人为的修改数据而出现数据失真，因为如果主动采集的话，服务器有可能采

31、集的是被人为修改后的数据。减轻服务器的负担。数据采集的部分任务分配给各矿的测量主机，从而减少了服务器的负荷。增强了系统的可靠性。因为水文监测数据都保存了两份，实现了硬件冗余，增强了系统的安全性和可靠性。井下监测分站（多参数采集站）：由高精度被测物理量变送器、数据采集单元、远程数据通信单元、井下防爆电源、安全保护罩等构成。井下分站用于对煤矿井下放水孔、常观孔的水压、温度、流量以及巷道排水沟渠流量，管道流量的数据采集与通信，水仓阀门的远程监测和控制等。井下监测系统根据现场井下实际需求配置分站个数。每一个分站挂接在井下数据通信网络上，统一编址。每个分站设计为5通道即可同时接驳15路不同物理量传感器。

32、井下分站由内置计算机系统控制，完成对15通道的信号的采集、转换、存储、显示。通过井下有线通信系统按系统约定通信协议实现数据远程通信，为监测中心提供实时数据。每一个分站都可作为一个独立系统存在并工作，即当通信网络出现故障时，采集站仍然可以继续采集数据、显示现场水文测量值。地面钻孔遥测站：由高精度被测物理量变送器、数据采集单元、GSM通信模块、锂电池组、安全保护罩等构成。地面钻孔遥测站用于对煤矿地面钻孔水位、水温的数据采集与通信。传感器投入钻孔中水下某一深度，遥测站安放在地面钻孔安全保护罩内。遥测站由内置计算机系统控制，可自动定时采集、存储。定时采集周期可按天、小时、分钟设置。数据传输是以手机短消

33、息方式进行。数据通信可以是主动方式也可以是被动方式。每一个遥测站对应一个GSM卡号即相当于每一个遥测站被赋予一个地址。数据通信网络：由防爆通信电缆、远程数据通信设备、系统通信软件构成有线和无线通信系统。由该网络提供物理信息通道，实现井下、地面采集站与监测信息中心站的数据信息交换。5.3系统主要功能实时监测：通过通信网络与井下各分站、地面各遥测站进行数据交换，实时获取被测物理量值，经系统处理后在监测信息中心站的主机屏幕上显示各测点的实时监测数据。（此图仅为参考，实际显示界面可能与此有所不同。）重点跟踪监测：系统执行实时监测的同时可选择某一测点进行重点监测并实时显示动态变化曲线。实时监测和重点监测

34、分前后台工作，互不影响。（此图仅为参考，实际显示界面可能与此有所不同。）报警功能：系统可设置测点警戒范围，当监测数据超限时，系统以声讯和改变数据显色颜色方式发出报警信号并在屏幕上给出提示。（此图仅为参考，实际显示界面可能与此有所不同。）数据显示：显示各测点数据的历时曲线。（此图仅为参考，实际显示界面可能与此有所不同。）查询：按各分站、或物理量以及相应各种组合方式进行对历时数据的查询检索，以数据表格的方式提供给用户。（此图仅为参考，实际显示界面可能与此有所不同。）统计：对监测的历时数据，按日、月、年进行统计，统计每日、每月、每年的不同时间段各物理量的最大值、最小值以及相应数据的越限统计。制作报表

35、：日报表：统计各测点特定日期00：00点至该日24：00点时刻测量数据。 月报表：统计各测点某月份各日的测量数据。 年报表：统计各测点某年各月份的测量数据。 5.4系统特点5.4.1系统软件功能强大系统软件基于Windows NT多任务、多线程操作系统的图形用户软件，系统软件功能强大，适用性强，操作简单，界面友好。系统采用Microsoft 基于Windows NT数据库系统 SQL Server管理和维护现场实时监测数据，系统具有极高的可靠性和运行效率。系统可方便地扩展到多级管理模式，扩大系统的应用范围。系统实时性强，因对所有的监测数据进行数据库管理，系统提供快捷、方便、灵活的报表打印功能以

36、及相应的数据备份、恢复等高级数据库管理功能。5.4.2传输速率高、可靠性高井下监测系统由于采用了现场工业控制总线CAN总线通信新技术，以其独特的设计，与一般的通信总线相比，CAN总线数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。地面监测系统采用GSM国家公网，增加了系统可靠性，无须维护通信线路，运行费用低廉，地面观测通信距离不受限制。5.4.3分站、遥测站可独立工作系统所有井下分站、地面遥测站均可独立工作。当通信网络出现故障时，分站、遥测站可独立工作，数据采集、显示不受影响。5.4.4系统配置灵活、方便可根据煤矿现场实际需要，合理配置系统中观测站数量、测点数量及安装位置。增加、迁移观测站简单、方便

37、。5.5系统技术指标5.5.1井下监测系统系统容量:60 分站分站容量:5 路模拟量数据通信模式：有线、主从、半双工方式；远程数据通信适配器与主机通信：RS232信号制；远程数据通信适配器与分站通信：CAN2.0信号制，本质安全型。传输速率:远程数据通信适配器与主机通信：9600bps；远程数据通信适配器与主机通信：5Kbps。传输距离: 10Km测量范围: 010Mpa 测量精度: 0.3%F.S误码率: 1106 巡检周期: 30s防爆类型: 矿用本质安全型5.5.2地面监测系统系统容量： 无限制数据通信模式：无线（GSM/GPRS）；远程数据通信适配器与主机通信：RS232信号制；远程数

38、据通信适配器与水位采集站通信：GSM/GPRS信号制。最大传输距离：GSM/GPRS网络覆盖范围水压测量:测量范围: 01Mpa测量误差: 优于0.2% FS水位测量:测量范围: 0500m测量误差: 优于0.2% FS温度测量:测量范围: 085测量准确度: 0.5明渠流量:测量范围: 09999.9 m3/h（根据量水槽规格而定）液位范围： 02m （液位传感器）测量准确度: 优于5%管道流量流速范围：0.510m/s测量范围：10000m3/h （D 500mm）测量准确度: 优于0.5% 6系统的优点及可以解决的问题6.1可以解决的问题。 可以解决矿方对水文观测系统的完善和提高观测数据

39、的有效性和实时性。6.2系统的优点本系统终端采用高精度、温漂小的新型传感器对水位进行感测，经过矿井水文监测分站的高效准确的处理后将数据上传至地面控制室的计算机主站，显示及预警。最终提供了真实、准确、可靠的水位及水流量数据，可以为我矿的水文地质条件的建档和水害辨识提供第一手的准确资料。同时，本系统为在线实时监测系统，即本系统实现了水位、供水、排水管道流量不间断的观测，随时上传至监控室及主要相关领导和技术人员，可以为我矿及时快速的了解矿井水文动态提供依据。再次，本系统最显著地优点在于自动化，即水文数据自动观测，自动上传观测数据，自动生成水文数据曲线并记录。过程中实现了自动化，无需人为干预。自动化过

40、程中节省了大量的人力物力财力，避免了人为现场测量以及测量数据误差大并不能及时反馈的问题。由前五项对KJ117水文监测系统的介绍可以明显的看出，矿井水文监测系统可以有效的提高观测数据的实时性、有效性，为地质、安全等管理人员准确、快速的做出决策提供依据。7.施工组织设计7.1指导思想原则 精细施工，建造矿井标准化项目； 诚信服务，树立中煤西安院品牌形象； 指导项目施工，确保项目质量达到优良等级，实现投标书规定的工期和安全目标； 服务业主，降低项目成本，打造施工单位的良好形象7.2施工方案、设计7.2.1井下监测点布置于取电位置a.明渠流量监测点：北部总涌水量观测点一处；南部总涌水量观测点一处；总进

41、风巷涌水量观测点一处。由此需要安装3处明渠流量观测点。取电位置：总水仓口127V综合保护器，距离3处测点均为100米。b.管道流量监测点：中央水仓三趟排水泵排水量管路观测点两处，由此需要安装2处管道流量观测点，且均为外贴式超声波管道流量仪器。取电位置：中央水仓内127V照明电，距离2处测点均为50米。c.水压监测点：总进风立井井底两处尚未施工的钻孔处，由此需安装2处水压观测测点。取电位置：总进风巷和南翼总回风处的二联巷处的127V综合保护器，距离2处测点共为600米。d.井下分站设置：明渠流量测点3处分站，分别为12和3分站。管道流量测点2处分站，分别为4和5分站。水压测点2处分站，分别为6和

42、7分站。由此需要安装7处井下分站。e.井下通信网络的构建模式：结合不连沟煤矿井下实际情况，需要在井下安装2处中继器以便接入矿方所提供的井下无线交换机内（矿方用于小灵通使用），实现井下以太环网的接入，交换机分别位于中央水仓内（以下简称主交换机）和总进风巷与南翼总回风处的二联巷处（以下简称副交换机）。主交换机负责2处管道流量与3处明渠流量测点的连接，需要敷设井下通信电缆400米，分别为明渠流量测点300米，管道流量测点100米。副交换机负责2处水压测点的连接，需要敷设井下通信电缆600米。通信电缆均为串联接入每台井下分站内，用于主站与井下分站的正常通信。7.2.2地面监测点布置和取电方式 a.地面

43、测点的布置：在井田范围内的11个水文长观孔内装置监测分站，监测水位动态，掌握井田涌水量变化情况。由此需要安装11台地面遥测设备。b.取电方式：采用锂电池组可充电供电方式，根据实际采样频率决定电池组的使用时常，一般情况下可保证半年更换一次电池组的频率。c.地面通信网络的构建方式：地面通信网络系统是基于GSM/GPRS国家公网构成的无线监测系统。由监测中心站、地面钻孔遥测站、GSM通信单元及被测物理量传感器组成。7.3所需主要设备、项目内容、主要项目量7.3.1地面主站一套地面主站包括数据处理终端1台、打印机1台和监测软件1套。7.3.2井下部分监测分站7套及对应防爆电源和物理量传感器（管道流量传

44、感器、明渠流量传感器和压力传感器。）通信电缆及对应接线盒（由矿方负责）电源电缆及对应接线盒（由矿方负责）监测网络需要矿方接入井下以太环网内传输信号，再由井下对应交换机依次串联进入我方监测分站内。7.3.3地面部分监测分站及对应物理量传感器。由于地面大部分钻孔尚未开工打钻，实际水位埋深值不明确，所以尚不能订购适合各个钻孔的传感器，待钻孔施工完毕且有效测量实际埋深后及时通知我方各个钻孔数据后，由我方为不连沟煤矿提供对应的物理量传感器（订购周期为10个工作日）。地面保护罩。7.3.4主要项目量运输：主要包括设备的接送，运输安装设备下井，运送安装人员。通信电缆和电源电缆的敷设：通信电缆与电源电缆的敷设

45、需要3-4人，按照标准化敷设线缆，需要工期一至两天。设备取电：需机电部门安排专业电工1-2人，接取127V电源。明渠流量堰槽和监测设备的加工固定：为了使明渠流量测得数据更加准确，前期应该对渠的安装地点进行清理与加工，原则：保证水渠至少5米平整。设备安装完毕后应对传感器进行螺栓固定工作。监测设备的安装：主要包括各个监测点与分站与电源与信号线的连接。地面设备加工工作：主要包括对井下压力保护罩的加工和地面遥测保护罩的焊接工作。正式施工前的协调准备工作。7.4施工技术要求7.4.1确保项目质量的技术组织措施 本项目的管理本着精心组织、精心施工、精心管理的指导思想，以优质、期短、低耗、文明、安全为目标，严格按照“三检查、二坚持、一过硬”（自检、互检、交接检；坚持按图施工、坚持按规范施工；项目过硬）的方针进行施工。 树立“质量第一求效益，用户至上创信誉”的质量意识，建立质保体系。确立“三级监督”：监理方监督，项目经理监督，施工人员三级