水文動態(tài)監(jiān)測技術(shù)在防治相鄰礦井老空水害中的應(yīng)用

楊秀峰

臨沂礦業(yè)集團有限責任公司 山東 臨沂 276500

目前煤礦開采活動不斷深化,開始進入深井作業(yè)階段,作業(yè)難度提升。影響井下作業(yè)安全的一個主要因素,即采空區(qū)積水問題,如果積水問題無法及時有效處理,可能造成結(jié)構(gòu)坍塌,產(chǎn)生嚴重安全事故。為了及時發(fā)現(xiàn)和解決相鄰礦井老空水害問題,應(yīng)積極選用水文動態(tài)監(jiān)測技術(shù)到實處,對井下作業(yè)全過程實時監(jiān)測,收集可靠數(shù)據(jù)信息,為預防老空水害提供堅實保障,創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。綜合分析研究此類內(nèi)容,有助于進一步提升對相鄰礦井老空水害問題防控重視程度,積極推動配套技術(shù)手段創(chuàng)新優(yōu)化,指導后續(xù)工作開展。

1 鉆孔施工情況分析

礦井積水區(qū)發(fā)展情況,對煤礦生產(chǎn)安全影響較大,為了了解采空區(qū)底板邊界,應(yīng)加強采空區(qū)積水標高把控,制定有效的安全措施予以控制,降低采空區(qū)積水帶來的危害程度。在預測積水區(qū)位置鉆孔,鉆探進尺207.47m,終孔成孔結(jié)構(gòu),0m到82.3m,孔徑為220mm,在下乳195mm后反絲護壁止水套管,并使用水泥漿液固定套管。在82.3m～182.42m范圍內(nèi),孔徑152mm,下入146mm反絲護壁止水套管,外環(huán)狀間隙水泥漿固管[1]。

結(jié)合鉆孔性質(zhì),以及施工區(qū)域的具體情況,可以選擇泥漿鉆進方式,在護壁套管下入前沖洗液消耗量波動是正?，F(xiàn)象,為了規(guī)避塌孔情況出現(xiàn),應(yīng)持續(xù)不間斷注漿到空洞內(nèi),同孔口保持平齊位置。護壁套管下入到87m～124m范圍內(nèi),控制沖洗液消耗量不超過0.15m3/h,屬于正?，F(xiàn)象。持續(xù)注漿到孔洞中規(guī)避塌孔,泥漿液同孔洞扣保持平齊位置。

2 水文動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的實際應(yīng)用

2.1 技術(shù)概述 在采空區(qū)積水問題監(jiān)測和處理中,選擇水文動態(tài)監(jiān)測技術(shù),結(jié)合了通訊技術(shù)、計算機技術(shù)和傳感器等多項技術(shù),可以實現(xiàn)采空區(qū)積水問題實時監(jiān)測,收集可靠、全面的數(shù)據(jù),滿足地下水監(jiān)測需要[2]。關(guān)于水文數(shù)據(jù)的收集和處理,可以借助現(xiàn)代化信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)共享,及時發(fā)出預警信息,掌握水文動態(tài)來輔助決策,便于及早發(fā)現(xiàn)、及早治理和有效預防,全方位保障礦井作業(yè)安全。

2.2 主要設(shè)備和技術(shù)指標 硬件設(shè)備包含遙測分站、傳感器、水文監(jiān)測主機和傳輸系統(tǒng)等,借助遙測技術(shù)和傳感器技術(shù)來收集水文數(shù)據(jù)信息,并上傳到控制中心處理和存儲。軟件部分,包含組織與數(shù)據(jù)庫建立,水文數(shù)據(jù)采集和處理,數(shù)據(jù)發(fā)布與預警等[3]。

(1)系統(tǒng)主站。具體包含地面遙測系統(tǒng)分站、數(shù)據(jù)存儲備份服務(wù)器以及監(jiān)測系統(tǒng)主控站等；技術(shù)指標,包括數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸方式、平臺軟件、通訊接口等[4]。

(2)地面長觀孔水文遙測分站。主要是用于水文數(shù)據(jù)采集和分析,通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到主控站分析和處理,并將數(shù)據(jù)做好備份。具體設(shè)備包括數(shù)據(jù)通訊模塊、KJ402-FA水文分站、充電器、鋰離子電池組、傳感器專用電纜以及水位溫度一體化傳感器。技術(shù)指標包括測量間隔、數(shù)據(jù)傳輸方式、分站操作方式以及分站暫存容量等[5]。

2.3 水文動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用過程

(1)結(jié)合礦井生產(chǎn)安全相關(guān)要求,確定合適的觀測間隔時間,在完善軟硬件支持下,可以自動化啟動觀測和存儲數(shù)據(jù)。

(2)基于通訊網(wǎng)自動上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)到主機,界面直觀顯示輔助工作開展,實時掌握采空區(qū)水位變化。

(3)基于曲線、表格和報表等方式,動態(tài)顯示和輸出,并對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的編輯和處理。

(4)基于動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù),可以第一時間將收集的水文數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)信息高效傳輸和共享,突破失控限制,加快相關(guān)部門交流和溝通,及時查詢所需要的數(shù)據(jù)信息,輔助決策部署。

(5)收集礦井相關(guān)數(shù)據(jù)資料,用于分析和預測煤層起伏變化,繪制變化曲線；依據(jù)礦井底板等高線,分析采空區(qū)的地形條件,發(fā)生積水的可能性；發(fā)揮水文動態(tài)監(jiān)測技術(shù)優(yōu)勢,反饋積水水位變化趨勢,覆蓋范圍；煤層頂板巖石碎裂,采出后沖水體積無法達到理論數(shù)值,實際體積會明顯縮小,與理論數(shù)值比值即折減系數(shù),是采空區(qū)積水量變化的主要計算參數(shù),確定是否需要及時處理；結(jié)合水文地質(zhì)條件,預測礦井積水的補給水源,確定補給水源位置和水量,評估積水區(qū)煤柱侵蝕情況。

水文動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的實際應(yīng)用,在采空區(qū)積水水位變化監(jiān)測中起到了重要作用,可以實時監(jiān)測收集數(shù)據(jù)信息,上傳到數(shù)據(jù)庫,輔助人員管理決策。以此為依據(jù),制定合理的采空區(qū)積水治理方式,便于及時發(fā)現(xiàn)和解決積水問題,創(chuàng)設(shè)安全可靠的井下作業(yè)環(huán)境。

3 結(jié)論

綜上所述,在相鄰礦井老空水害防治中,相關(guān)單位要進一步提升對其的認知水平和重視程度,積極引入水文動態(tài)監(jiān)測技術(shù),收集礦井相關(guān)數(shù)據(jù)信息。全面反饋井下作業(yè)情況,了解影響礦井安全的因素,在此基礎(chǔ)上制定切實可行的防控措施,便于最大程度上消除安全隱患,維護作業(yè)全過程安全有序進行。