[发明专利]一种煤矿井下工作面分布式水情监测系统

说明书

技术领域

本发明一种煤矿井下工作面分布式水情监测系统，属于煤矿井下自动化与水灾害防治技术领域，可用于煤矿井下工作面区域动态水情的自动监测系统。

背景技术

近年来，煤矿井下突透水事故已经成为矿难频繁发生的主要原因之一，煤矿水害事故的频繁发生，不仅严重制约了我国煤矿的高效安全开采，而且造成了重大的人员伤亡和财产损失，透水淹井造成的国家经济损失和社会影响是无可估量的。

煤矿矿井水是指在采煤过程中渗入井下采掘空间的水，常见的矿井水来源主要有地下水、地表水、老空水、断层水四种。正常情况下，井下巷道均有大大小小的导水沟，由于生产开凿从岩层中涌出的水，经汇水、疏水系统自然涌入采区水仓，据不完全统计，全国煤矿年矿井涌水约22×108m³，平均吨煤涌水量为4 m³。

煤矿水害事故的诱因，一般有老采空区透水、断层突水和溶洞突水等，造成这些事故的原因是多种多样的，如雨季引起地表水、地下水骤增，采掘工作面顶、底板断层水带破裂，盲目开采使老空区、地下溶洞打穿透水等等，因现场人员水害防治知识匮乏，已有水患预兆而未采取措施，特别是对其无监测、无预警、无应急措施，使矿井突水、透水等水灾隐患增多。

长期以来，国内在矿井水害预防方面虽做了大量的工作，但这项工作一般行政隶属于水文地质勘探行业，在探测水方面全部依靠物探、钻探方法和专家经验在开采前进行水文地质勘探并规划可开采区，没有进行采动条件下水情变化的实时监控数据，形不成自动监测系统。最近几年，人们对井下工作面现场动态水情的监测越来越重视，一些以自动化检测手段的应用研究也越来越多，如中国矿业大学（徐州）钱建生教授《基于物联网的煤矿综合自动化系统设计》（煤炭科学技术 2011.2 p73-76），提出了将物联网技术应用在煤矿井下进行生产现场的自动监测方法，但它是针对矿井全局状态的监测，缺乏延伸到井下工作面水情监测的具体手段，太原理工大学张英梅教授的发明专利“一种隔爆兼本安型数字化自动排水系统”（专利号：200710185265.3），针对煤矿井下小水仓、导水沟水面浅、污物多，其水位监测没有适合的传感器，发明了本安型数字水位传感器及自动排水系统，但只是一种单点测控系统，太原理工大学硕士研究生魏红霞学位论文《煤矿井下多参数突水信息的动态评价方法及系统设计》，虽然提出了在井下工作面进行多参数传感器布置和突水等级评价方法，但传感器布置属均匀分布方式，没有考虑对重点隐患处密集布置和重点监测，而且对井下导水沟水位监测也没用合适的传感器，突水等级评价方法虽采用了BP神经网络和D-S证据理论两级融合算法，但传感器数据不经过预处理直接作为BP神经网络的样本数据，易造成分类精度低、网络训练时间长、不易收敛和诊断准确性不高等一系列问题。因此，如何实时准确地进行煤矿井下工作面的动态水情监测与突透水事故的超前探测与预警一直是煤矿井下水灾害防治领域渴望要解决的难题。

发明内容                      

本发明一种煤矿井下工作面分布式水情监测系统的目的在于，解决上述现有技术中缺乏有效的针对煤矿井下水害的动态监测手段的难题，从而公开一种在采掘工作面区域内进行非均匀分布式、多方位传感器布置及多参数动态突水信息监测系统的技术方案。