科学研究

1意义

《煤矿安全规程》(2004年版)第252条及《煤矿防治水工作条例》第3条明确要求,具有水害威胁矿井需要健全水文监测系统。

随着煤矿开采由浅部进入深部,矿井受水害威胁的程度越来越严重,需要正常观测的水文项目不断增多,但大多采用人工测量,测量精度低,实时性差,出现异常不能及时发现,因此不能及时采取措施防止灾害发生。矿井水害监测报警系统可全天候监测引起矿井水害的各种参数,出现异常立即报警,保证煤矿安全生产。


2系统主要监测内容

系统可全天候监测引起矿井水害的各种参数,并在地面监控计算机上显示和存储,一旦出现险情(根据综合信息预报),井上、井下立即报警,以便及时采取措施,保证矿井及井下人员安全。监测数据可通过计算机网络查询,报警信息可以短信形式发送到有关人员的手机上。系统主要监测内容如下:

1.矿井各含水层和积水区水位水压变化情况监测;

2.矿井地面降水量、井下不同区域涌水量及其变化情况监测;

3.矿井受水害威胁地点水文变化情况综合监测;

4.矿井防水设施维护状况监测;

5.矿井排水系统实际工况监测;

6.地面地质钻孔水位、水温监测;

7.地面塌陷区水位、水温监测。


3系统组成及工作原理

如图1所示,系统分为井下和地面两部分。井下部分主要由各种智能传感器(如智能明渠流量传感器、智能管路流量传感器、智能水压传感器、智能水位传感器、智能位移传感器、智能应变传感器、智能雨量传感器等)、监监分站、防爆电源、工业以太网络及监控计算机组成,分布在各测点的智能传感器完成被测量(如涌水量、水

   

矿井水害自动监测报警系统

仓水位、钻孔水压、防水设施变形等)的测量,并通过一条公共传输线路将测量数据发送给监测分站,再由监控分站通过工业以太网传至地面监控计算机,实现集中处理、存储、报警。报警信息既被送给井下声光报警器,提醒井下人员采取相应的行动,又通过手机模块以短信形式发送到有关人员的手机上。监控计算机具有网络服务器功能,有关领导和部门只要打开各自的计算机,就可通过浏览网页来查询全部监测内容。各类传感器一般都受环境温度影响,为掌握影响程度,进行温度补偿,所有智能传感器都装有温度传感器。温度传感器还可用于测水温。

地面野外水文地质钻孔水位、水温的测量由安装在各钻孔内的基于GSM短信的智能水位遥测仪(带手机模块)完成。智能水位遥测仪定时(定时时间间隔可设置)测量水位、水温,并通过短信方式将测量数据发送至监测中心的报警仪,再由报警仪传输到监控计算机,实现集中显示、存储,一旦出现异常情况(水位超限、水位变化速度超限、水位超出传感器的量程、传感器露出水面、钻孔遭破坏而现场出现异常振动、供电电压不足、手机欠费等),报警仪立即进行声光报警。因钻孔水位、水温变化比较缓慢,信息量较少,故智能水位遥测仪与报警仪的无线通信采用公共移动网络的手机短信方式实现,既可靠,费用又低。


4主要技术指标

(1)监控分站与智能传感器组成主从式M-BUS总线网络,每台监控分站可带40个智能传感器。各智能传感器由总线供电,分时上电工作,空闲状态耗电小于350μA。通信速率为600bit/s,通信距离不小2km

(2)智能水压传感器量程0.1MPa~20MPa,精度±0.1%FS, 测量发送时间0.8s

(3)智能位移传感器量程5mm~200mm,精度±0.1%FS,测量发送时间0.2s

(4)智能应变传感器量程3000με,分辨率为1με,测量发送时间0.5s;;

(5)智能流量传感器量程1.4×10-349m3/s,精度±1%FS,测量发送时间0.2s

(6)系统巡检周期:≤30s

(7)智能遥测水位传感器量程1m~100m,精度±0.1%FS,

(8)水温传感器测量范围为050,误差0.5

(9)智能遥测仪定时测量间隔时间和定时发送间隔时间1分~24小时任意设置;

(10)智能遥测仪采用锂电池供电,一般半年充1次电;

(11)智能遥测仪与监测中心遥测报警仪的无线通信通过手机模块的短信业务实现,每条短信可携带11组水位数据,移动公司赠送的短信条数完全可以满足数据发送需要。


5获奖

系统研制成功以来,已在40余个矿推广使用,在实际应用中证明系统测量精度高、功能齐全、稳定可靠。井下系统2005年通过山东省科技厅主持的鉴定,并于2009年获得中国机械工业科学技术三等奖。

地面系统2006年通过山东省科技厅主持的鉴定,被评为国际先进水平,并于2008年获得中国煤炭工业科学技术二等奖。