水文监测设计方案Word文档格式.docx
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2.2项目目标4
2.3监测系统技术说明4
3矿井概述6
3.1基本情况6
3.2位置、交通6
3.3地形地貌9
3.4气象、水文、地震10
4水文地质条件11
4.1含（隔）水层11
4.2地表水与地下水之间的关系15
5煤矿KJ117水文监测系统介绍15
5.1系统组成与原理15
5.2系统各组成部分介绍17
5.3系统主要功能22
5.4系统特点25
5.5系统技术指标26
6系统的优点及可以解决的问题28
6.1可以解决的问题。
28
6.2系统的优点28
7.施工组织设计29
7.1指导思想原则29
7.2施工方案、设计29
7.3所需主要设备、项目内容、主要项目量31
7.4施工技术要求33
8售后服务承诺和服务计划.36
8.1售后服务承诺36
8.2售后服务计划37
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、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。
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：
1不连沟煤矿井下排水渠流量实时监测。
2不连沟煤矿井下抽排水管路流量实时监测
3不连沟煤矿井下钻孔压力实时监测。
4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
\7
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
\Z
保障矿井安全生产，保障人员生命财产安全
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111°
16’00〃〜111°
20’02〃;
北纬39°
55’42〃〜
40°
00’00〃。
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
地理坐标
北京54直角坐标
编号
经度
纬度
x（m
Y（m）
1
111°
20'
00〃
39°
56'
57〃
4424032.60
37528485.40
2
19'
22〃
4424029.30
37527586.30
3
18'
30〃
55'
42〃
4421711.70
37526357.00
4
16'
4421700.66
37522795.30
5
57'
45〃
4425477.50
37522784.50
6
44〃
00'
4429654.10
37526685.00
7
15〃
4429680.00
37527397.20
8
02〃
59'
20〃
4428700.00
37528515.90
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）11kmG109国道与S103省道（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
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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1127m〜1346m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，夏季温热而短暂，寒暑变化
剧烈，昼夜温差大，年平均气温5.3C〜7.6C,最低气温—36.3C,一般结冰期为每年10月至翌年4月，最大冻土深度1.50m。
降雨多集中在7、8、9三个月，占年总降水量的60％〜70％。
年总降水量为231mr〜459mm年平均降水量408mm月最大降水量247.5mm年总蒸发量为1824.7mm-2204.6mm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20mn〜150mm区内受季风影响，冬春季多风，风速一般为16m/s〜20m/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，最高气温达38C。
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
33
26日），河水流量最小55.2m/s（1980年6月27日），最大5150m/s
-,.oO
（1981年9月26日）。
年平均含沙量为5.74kg/m〜24.30kg/m。
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（Qeo1）:
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（Q4al+pl）:
分布范围小，连续性差。
主
要零星分布于大、小不连沟，厚度0.5m〜5.5m。
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0〜84.55m，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,—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4.00m〜15.48m。
本群地层孔、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0.05L/s〜0.16L/s,仅见4个出露于志丹群上部的下降泉,流量0.05L/s〜0.08L/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qv0.001L/S•m
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0〜130.37m,富水性差。
6）二叠系下统下石盒子组（Pix）：
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（Pis）:
井田内无出露，全井田分布，厚度6.32m〜78.77m,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,水位埋深
233.30m，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HCO—
—C$、M^+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（C2t）：
全井田分布,地表无出露,厚度
34.95m〜89.45m，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Y0406号水文孔，水位埋深268.10m,水位标高933.00m,单位涌水量0.00831L/S•m渗透系数0.0347m/d，矿化度0.39g/L,HCQ-Ca2*、M^+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（C2t）：
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：
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513.70m〜521.65m,614.75m〜635.35m,
679.75m〜700.70m,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/S•m渗透系数0.0337m/d,矿化度1.49g/L，水化学类型为Cl-Na型水。
水文A2号钻孔，揭露此层的厚度为307.55m，含水层位置在440.00m〜467.70m,480.90m〜538.90m,含水层厚度为85.70米。
水位埋深357.64m,水位标高876.664m,单位涌水量1.58058L/s•m渗透系数1.0775m/d，矿化度0.72g/L，水化学类型为Cl•HCO-Na型水。
此外，井田内及边缘有9个探煤孔揭露此层，厚度1.60m〜24.55m，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的荒地北贾窑屹旦）。
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。
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
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。
下系统拓扑结构如图3所示。
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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
AreaNetwork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/GPR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、GSM1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。
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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GSMH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SQLServer2000）等构成。
系统软件设计是基于WindowsNT多任务、多线程操作系统的图
形用户软
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