矿井水文自动监测系统技术.docx
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矿井水文自动监测系统技术
基层编号
成果分类
登记号
建议密级
核定密级
分类号
平煤集团科技进步奖励申报书
成果名称：
矿井水文自动监测系统的
研究与应用
任务来源：
朝 川 矿
主要完成单位：
朝川矿一井
主要协作单位：
矿地测科
工作起止时间：
2010年4月至今
申报单位：
一井生产科
申报日期：
2011年4月1日
一、项目简介
项目简介：
（项目所属科学技术领域、主要内容、重点及应用推广情况）
《矿井水文自动监测系统技术的安装与应用》项目属于煤矿防治水领域研究范属。
朝川矿一井，属斜井多水平分区式开拓，主要开采己16-17煤层，根据勘探工程、三维地震勘探资料、矿井地质报告、瞬变电磁及朝川矿区己组煤底部灰岩岩落水分布规律研究与治理及二水平揭露等已掌握资料分析，区内大中型构造较多，地质及水文条件复杂，煤层顶板砂岩水及底部灰岩岩溶水对采掘生产影响较大，特别是底部灰岩岩溶水。
由于长期受底板灰岩承压水影响，工作面向下布置困难。
目前一井二水平东翼泄水巷、-300东、西翼泄水巷、-390东、西翼泄水巷正在探水、泄水阶段，及时掌握这些地点的水位、水压的变化，对于下一步的探水、泄水工作显得尤为重要。
针对朝川矿一井水文地质条件复杂，随着一井开采深度的不断增加及井田范围的不断扩大，煤层开采受石炭系和寒武系灰岩岩溶承压水的威胁程度越来越严重；传统的水文监测方法一般由人工定期对所选定观测点逐点测量，难以获得各测点的同时涌水量，不利于分析涌水点的涌水情况，特别是有突水发生时，不能及时发现。
既浪费人力、物力,也浪费财力,已不能适应时代的发展、并且一井井下各水文观测点又比较分散等情况。
经矿、井领导及有关技术部门详细研究与分析后，分别在二水平东翼泄水巷及二水平大巷、己一采区轨道下山等水文监测地点布置了一套基于光纤传输的矿井水文监测及其分析系统。
该系统利用先进的传感器技术、光纤传输技术,采集地下水的水温、水位、水压、明渠流量等信息,利用无线传输技术采集水文观测孔的水温、水位、水压信息,并对采集到的数据传输至地面计算机后，进行处理分析,及时有效地为煤矿安全生产提供了预警机制。
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
应用该系统可以及时掌握地下水的变化情况,为煤矿的安全生产提供保障，具有重要意义。
（项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况）
煤炭行业是诸多能源行业中的高危行业,其开采受到很多条件的限制,各种灾害经常发生,其中水灾一直威胁着煤矿的安全生产,所以对地下水文信息的监测是煤矿安全生产中必不可少的内容。
朝川矿一井水文地质条件复杂，煤层开采受石炭系和寒武系灰岩岩溶承压水的威胁，随着一井开采深度的不断增加及井田范围的不断扩大，矿井受水害威胁的程度越来越严重。
传统的水文监测方法一般由人工定期对所选定的观测点逐点测量，难以获得各测点的同时涌水量，不利于分析涌水点的涌水情况，特别是有突水发生时，不能及时发现。
既浪费人力、物力,也浪费财力,已不能适应时代的发展。
针对传统的水文监测方法中存在的问题,朝川矿一井根据井下各水文观测地点分散等情况，一井分别在二水平东翼泄水巷、二水平大巷、-300东、西翼泄水巷、-390东、西翼泄水巷等各水文监测地点设计布置了一套基于光纤传输的矿井水文监测及其分析系统。
该系统利用先进的传感器技术、光纤传输技术,采集地下水的水温、水位、水压、明渠流量等信息,利用无线传输技术采集水文观测孔的水温、水位、水压信息,并对采集到的数据传输至地面后，利用计算机系统进行处理分析。
及时为煤矿安全生产提供了预警机制。
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
应用该系统可以及时掌握地下水的变化情况,为煤矿的安全生产提供保障，具有重要意义。
（限500个汉字）
二、详细内容及推荐理由
1、立项背景（相关科学技术状况及其存在问题，立项原因及推荐理由）
朝川矿一井，地质及水文地质条件复杂，煤层顶板砂岩水及底部灰岩岩溶水对采掘生产影响较大，特别是底部灰岩岩溶水。
由于长期受底板灰岩承压水影响，工作面向下布置困难。
目前一井二水平东翼泄水巷、-300东、西翼泄水巷、-390东、西翼泄水巷正在探水、泄水阶段，及时掌握这些地点的水位、水压的变化，对于下一步的探水、泄水工作显得尤为重要。
针对朝川矿一井水文地质条件复杂，随着一井开采深度的不断增加及井田范围的不断扩大，煤层开采受石炭系和寒武系灰岩岩溶承压水的威胁程度越来越严重；传统的水文监测方法一般由人工定期对所选定的观测点逐点测量，难以获得各测点的同时涌水量，不利于分析涌水点的涌水情况，特别是有突水发生时，不能及时发现。
既浪费人力、物力,也浪费财力,已不能适应时代的发展、并且一井井下各水文观测点又比较分散随着一井开采深度的不断增加及井田范围的不断扩大，矿井受水害威胁的程度越来越严重。
而目前，矿井一般由人工定期对所选定的观测点逐点测量，难以获得各测点的同时水位和涌水量，不利于分析涌水点的水位和涌水情况，特别是有突水发生时，不能及时发现。
既浪费人力、物力,也浪费财力,已不能适应时代的发展、并且一井井下各水文观测点又比较分散等情况。
针对目前矿井水文安全监测系统的现状及存在的问题。
综合各方面因素考虑后，采用矿井水文安全自动监测系统，该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，通过使用该系统后能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
对保障煤矿的安全、正常生产具有重要意义。
（限500个汉字）
2、详细科学技术内容（技术原理、关键、技术方案和主要指标）
矿井水文监测系统是对水压（水位）进行自动测量和记录的自动化监测系统。
它利用计算机技术、通讯技术、传感器技术解决矿井水害防治问题，是多学科领域与水文科学相结合的产物。
系统可监测水压（水位）和水温等有关水文参数，改变了传统系统只能对地下水位进行监测的历史；采用软件自复位和硬件看门狗技术，系统在无人值守的情况下能够自动、可靠地运行；系统设计实现了多参数水文动态监测智能预警系统软件，该软件对于采集的水文信息采用多种方法以表格、曲线、报表、图形等方式实现数字的动态显示和可视化输出，并可进行相应的编辑、打印等操作，方便了用户的直观查询和使用。
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
对保障煤矿的安全、正常生产具有重要意义。
（纸面不敷，可另增页）
3、该项目与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较
（包括存在问题及改进措施）
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
此项技术填补了我矿水文监测自动化领域的空白。
（限600个汉字）
4、创新点
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
既节省了人力、有准确可靠，大大提高了矿井防治水系统的安全性。
（限600个汉字）
5、保密要点
（限30个汉字）
6应用、推广及论文引用情况、创新点
（在国内外相关领域的作用影响及预期前景）
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
对保障煤矿的安全、正常生产具有重要意义。
未达到推广应用面积和程度的原因
A、无接产单位B、缺乏资金
C、技术不配套D、其它
7、经济效益情况
项目总投资
栏目
年份
新增产值
新增利税
创收外汇
增收（节支）总额
2010年
累计
本表所列效益的计算依据及说明：
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
对保障煤矿的安全、正常生产具有重要意义。
（限400个汉字）
应用单位总会计师（签字）
应用单位财务部门（盖章）
年月日
8、社会效益：
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
对保障煤矿的安全、正常生产具有重要意义。
9、应用情况：
在一井二水平和、-300东、西翼泄水巷、-390水平广泛使用，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
对保障煤矿的安全、正常生产具有重要意义。
。
三、本项目曾获科技奖励情况
获奖时间
获奖名称
奖励等级
授奖部门
本表所写科技奖励不包括商业性奖励
四、申请、获得专利情况表
国别
申请号
专利号
项目名称
五、申报、评审意见
申
报单位意见
井长签名：
申报单位（盖章）
年月日
科技管理部门意见
审核人（签字）：
年月日
专业组评审意见
专业组长（签字）
年月日
总
工
程
师
评
审
会
评
审
意
见
总工程师（签字）：
年月日
集
团
公
司
评
委
会
审
定
结
果
（盖章）
年月日
六、主要完成人员情况表
序号
姓名
性别
年龄
文化程度
职务职称
工作单位
对本项成果作出的主要贡献
1
翟加文
男
55
本科
矿地测副总
朝川矿
方案研究
1
张蒙
男
44
本科
井总工程师
朝川矿
方案审定
2
陈卫国
男
35
本科
矿地测科长
朝川矿
项目负责人
李文
男
31
大专
技术员
朝川矿
方案研究
及实施
高亚伟
男
31
大专
技术员
朝川矿
方案研究
及实施
3
余子文
男
31
大专
生产科长
朝川矿
方案研究
及实施
4
杨云宏
男
31
大专
生产科副科长
朝川矿
方案研究
及实施
项目负责人（签字）
年月日
附件
成果应用证明
项目名称
矿井水文自动监测系统的研究与应用
应用单位
朝川矿
通讯地址
平顶山市汝州市
应用成果起止时间
2010年4月至今
经济效益（万元）
2010-2011年度
新增产值（产量）
万元（万吨）
新增利税（纯收入）
万元
年增收节支总额
万元
应用情况及社会效益：
在一井二水平和-300东、西翼泄水巷、-390水平广泛使用，该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
对保障煤矿的安全、正常生产具有重要意义。
（纸面不够可另加纸） 应用单位（盖章）
年 月 日
目 录
1 水文自动监测系统研究与应用项目计划任务书
2 水文自动监测系统研究与应用项目研究报告
3 水文自动监测系统研究与应用实施报告
4 水文自动监测系统研究与应用经济与社会效益分析报告
项目编号：
平煤（股份）
科研项目计划任务书
项目名称：
水文自动监测系统研究与应用
承担单位：
朝 川 矿 一 井
开发机构：
朝川 矿
起止年月：
2010年4月至今
项目负责人：
陈卫国
一、立项依据和目的意义
朝川矿一井水文地质条件复杂，随着一井开采深度的不断增加及井田范围的不断扩大，煤层开采受石炭系和寒武系灰岩岩溶承压水的威胁程度越来越严重；传统的水文监测方法一般由人工定期对所选定观测点逐点测量，难以获得各测点的同时涌水量，不利于分析涌水点的涌水情况，特别是有突水发生时，不能及时发现。
既浪费人力、物力,也浪费财力,已不能适应时代的发展、并且一井井下各水文观测点又比较分散等情况。
经矿、井领导及有关技术部门详细研究与分析后，分别在二水平东翼泄水巷及二水平大巷、己一采区轨道下山等水文监测地点布置了一套基于光纤传输的矿井水文监测及其分析系统。
该系统利用先进的传感器技术、光纤传输技术,采集地下水的水温、水位、水压、明渠流量等信息,利用无线传输技术采集水文观测孔的水温、水位、水压信息,并对采集到的数据传输至地面计算机后，进行处理分析,及时有效地为煤矿安全生产提供了预警机制。
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
应用该系统可以及时掌握地下水的变化情况,为煤矿的安全生产提供保障，具有重要意义。
二．研究内容和技术方案
主要内容与实施方案：
朝川矿一井，地质及水文地质条件复杂，煤层顶板砂岩水及底部灰岩岩溶水对采掘生产影响较大，特别是底部灰岩岩溶水。
由于长期受底板灰岩承压水影响，工作面向下布置困难。
目前一井二水平东翼泄水巷、-300东、西翼泄水巷、-390东、西翼泄水巷正在探水、泄水阶段，及时掌握这些地点的水位、水压的变化，对于下一步的探水、泄水工作显得尤为重要。
针对朝川矿一井水文地质条件复杂，随着一井开采深度的不断增加及井田范围的不断扩大，煤层开采受石炭系和寒武系灰岩岩溶承压水的威胁程度越来越严重；传统的水文监测方法一般由人工定期对所选定的观测点逐点测量，难以获得各测点的同时涌水量，不利于分析涌水点的涌水情况，特别是有突水发生时，不能及时发现。
既浪费人力、物力,也浪费财力,已不能适应时代的发展、并且一井井下各水文观测点又比较分散随着一井开采深度的不断增加及井田范围的不断扩大，矿井受水害威胁的程度越来越严重。
而目前，矿井一般由人工定期对所选定的观测点逐点测量，难以获得各测点的同时水位和涌水量，不利于分析涌水点的水位和涌水情况，特别是有突水发生时，不能及时发现。
既浪费人力、物力,也浪费财力,已不能适应时代的发展、并且一井井下各水文观测点又比较分散等情况。
针对目前矿井水文安全监测系统的现状及存在的问题。
综合各方面因素考虑后，采用矿井水文安全自动监测系统，该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，通过使用该系统后能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
对保障煤矿的安全、正常生产具有重要意义
主要技术指标：
水文自动监测系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
技术优越性
矿井水文监测系统是对水压（水位）进行自动测量和记录的自动化监测系统。
它利用计算机技术、通讯技术、传感器技术解决矿井水害防治问题，是多学科领域与水文科学相结合的产物。
系统可监测水压（水位）和水温等有关水文参数，改变了传统系统只能对地下水位进行监测的历史；采用软件自复位和硬件看门狗技术，系统在无人值守的情况下能够自动、可靠地运行；系统设计实现了多参数水文动态监测智能预警系统软件，该软件对于采集的水文信息采用多种方法以表格、曲线、报表、图形等方式实现数字的动态显示和可视化输出，并可进行相应的编辑、打印等操作，方便了用户的直观查询和使用。
该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
三．新产品市场\技术应用前景预测
1、该系统集水文数据采集、数据处理、数据网络共享、水害预警、辅助决策于一体，采用现代化监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能够及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治等效果。
既节省了人力、有准确可靠，大大提高了矿井防治水系统的安全性。
2、缓解了因人工监测地点繁多给职工带来的种种困难，为安全生产创造了条件。
四．计划进度
1、2009年8月26日——2009年10月20日为确定方案阶段。
2、2010年3月22日——2010年4月为调试安装阶段
3、2010年5月——至今为使用阶段。
五．实现本项目目标具备的条件
1、我井水文观测地点多，而且路途遥远（二水平东翼泄水巷、二水平大巷、己一采区轨道下山、运输下山、-390水平大巷等）
2、现有观测设备、人力不能够无法达到全天候监测，不能同时得出全井涌水情况。
3、已有的探水设备，工具等
六．项目研究人员名单
姓名
性别
年龄
职称
承担内容
负责人
陈卫国
35
矿地测科长
项目负责人
负责人
张蒙
44
井总工程师
方案审定
项
目
参
加
人
翟加文
55
矿地测副总
方案研究
李文
31
技术员
方案研究
及实施
高亚伟
31
技术员
方案研究
及实施
余子文
31
生产科长
方案研究
及实施
杨云宏
31
生产科副科长
方案研究
及实施
七．经费总概算
费用名称
单价
数量
金额（万元）
经
费
总
概
算
单体支柱
绞接顶梁
坑木
炸药
雷管
金属网
川杆
其他材料
材料费合计
。
八．经费支出明细预算表
费用名称
小计
金额（万元）
科研人工费
科研设备仪器折旧
开发试验设备租赁费
开发用材料与用品、半成品
中间试验费
试验矿的开挖费
技术交流费
技术培训费
水电费及其他能源消耗
技术图书资料费
科研开发设备调整费
技术咨询费
委外科研试制费
开发机构办公费
关键设备仪器摊销额（10万下）
科研用无形资产的摊销
项目前期论证费
与技术开发相关其他费用
合计
十一、单位审查意见
（公章）
年月日
十二、公司审批意见
（公章）
年月日
附表1：
开发用租赁主要仪器设备情况
序号
设备名称
设备规格
数量
单位月租费
租赁月数
租赁费
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
合计
注：
对自有设备在备注栏说明，租赁费以其应计提折旧费计算
附表2：
开发用需自制或新购设备情况
序号
设备名称
设备规格
数量
单价
金额
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
合计
附表3：
开发用主要材料情况（不含中间试验）
序号
品名
规格
计量
单位
数量
单价
金额
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
升级会员 