水文动态监测技术在防治相邻矿井老空水害中的应用

杨秀峰

临沂矿业集团有限责任公司 山东 临沂 276500

目前煤矿开采活动不断深化,开始进入深井作业阶段,作业难度提升。影响井下作业安全的一个主要因素,即采空区积水问题,如果积水问题无法及时有效处理,可能造成结构坍塌,产生严重安全事故。为了及时发现和解决相邻矿井老空水害问题,应积极选用水文动态监测技术到实处,对井下作业全过程实时监测,收集可靠数据信息,为预防老空水害提供坚实保障,创造更大的经济效益。综合分析研究此类内容,有助于进一步提升对相邻矿井老空水害问题防控重视程度,积极推动配套技术手段创新优化,指导后续工作开展。

1 钻孔施工情况分析

矿井积水区发展情况,对煤矿生产安全影响较大,为了了解采空区底板边界,应加强采空区积水标高把控,制定有效的安全措施予以控制,降低采空区积水带来的危害程度。在预测积水区位置钻孔,钻探进尺207.47m,终孔成孔结构,0m到82.3m,孔径为220mm,在下乳195mm后反丝护壁止水套管,并使用水泥浆液固定套管。在82.3m～182.42m范围内,孔径152mm,下入146mm反丝护壁止水套管,外环状间隙水泥浆固管[1]。

结合钻孔性质,以及施工区域的具体情况,可以选择泥浆钻进方式,在护壁套管下入前冲洗液消耗量波动是正常现象,为了规避塌孔情况出现,应持续不间断注浆到空洞内,同孔口保持平齐位置。护壁套管下入到87m～124m范围内,控制冲洗液消耗量不超过0.15m3/h,属于正常现象。持续注浆到孔洞中规避塌孔,泥浆液同孔洞扣保持平齐位置。

2 水文动态监测技术的实际应用

2.1 技术概述 在采空区积水问题监测和处理中,选择水文动态监测技术,结合了通讯技术、计算机技术和传感器等多项技术,可以实现采空区积水问题实时监测,收集可靠、全面的数据,满足地下水监测需要[2]。关于水文数据的收集和处理,可以借助现代化信息技术网络共享,及时发出预警信息,掌握水文动态来辅助决策,便于及早发现、及早治理和有效预防,全方位保障矿井作业安全。

2.2 主要设备和技术指标 硬件设备包含遥测分站、传感器、水文监测主机和传输系统等,借助遥测技术和传感器技术来收集水文数据信息,并上传到控制中心处理和存储。软件部分,包含组织与数据库建立,水文数据采集和处理,数据发布与预警等[3]。

(1)系统主站。具体包含地面遥测系统分站、数据存储备份服务器以及监测系统主控站等；技术指标,包括数据库、网络传输协议、数据传输方式、平台软件、通讯接口等[4]。

(2)地面长观孔水文遥测分站。主要是用于水文数据采集和分析,通过GSM网络传输数据到主控站分析和处理,并将数据做好备份。具体设备包括数据通讯模块、KJ402-FA水文分站、充电器、锂离子电池组、传感器专用电缆以及水位温度一体化传感器。技术指标包括测量间隔、数据传输方式、分站操作方式以及分站暂存容量等[5]。

2.3 水文动态监测技术的应用过程

(1)结合矿井生产安全相关要求,确定合适的观测间隔时间,在完善软硬件支持下,可以自动化启动观测和存储数据。

(2)基于通讯网自动上传监测数据到主机,界面直观显示辅助工作开展,实时掌握采空区水位变化。

(3)基于曲线、表格和报表等方式,动态显示和输出,并对数据进行相应的编辑和处理。

(4)基于动态网页技术,可以第一时间将收集的水文数据上传到网络,数据信息高效传输和共享,突破失控限制,加快相关部门交流和沟通,及时查询所需要的数据信息,辅助决策部署。

(5)收集矿井相关数据资料,用于分析和预测煤层起伏变化,绘制变化曲线；依据矿井底板等高线,分析采空区的地形条件,发生积水的可能性；发挥水文动态监测技术优势,反馈积水水位变化趋势,覆盖范围；煤层顶板岩石碎裂,采出后冲水体积无法达到理论数值,实际体积会明显缩小,与理论数值比值即折减系数,是采空区积水量变化的主要计算参数,确定是否需要及时处理；结合水文地质条件,预测矿井积水的补给水源,确定补给水源位置和水量,评估积水区煤柱侵蚀情况。

水文动态监测技术的实际应用,在采空区积水水位变化监测中起到了重要作用,可以实时监测收集数据信息,上传到数据库,辅助人员管理决策。以此为依据,制定合理的采空区积水治理方式,便于及时发现和解决积水问题,创设安全可靠的井下作业环境。

3 结论

综上所述,在相邻矿井老空水害防治中,相关单位要进一步提升对其的认知水平和重视程度,积极引入水文动态监测技术,收集矿井相关数据信息。全面反馈井下作业情况,了解影响矿井安全的因素,在此基础上制定切实可行的防控措施,便于最大程度上消除安全隐患,维护作业全过程安全有序进行。