Detección y seguimiento
A medida que aumentan la profundidad y la intensidad de la extracción, también aumenta la frecuencia de la irrupción de agua desde el fondo de la veta de carbón. Además de fortalecer el pronóstico hidrogeológico y la perforación subterránea, el área minera de Jiaozuo también promueve vigorosamente la aplicación de tecnología de prospección geofísica y ha introducido sucesivamente medidores de corriente continua de minas, detectores de pozos de ondas de radio, medidores de ondas Rayleigh, sondas eléctricas de audio y el sistema canadiense Medidor electromagnético transitorio TEM47 de la empresa GEONICS, radar geológico, detector geológico de detección remota de frecuencia ultrabaja, el efecto de la aplicación es notable. Este artículo estudia principalmente la aplicación de la tecnología de prospección geofísica minera en la prevención y el control del agua, e introduce la aplicación de detectores geológicos de teledetección de frecuencia ultrabaja, que en principio son muy diferentes de otros instrumentos de prospección geofísica.
La tecnología de prospección geofísica minera se utiliza principalmente para la prevención y el control de minas, la detección submarina para dividir las áreas de agua rica y pobre del acuífero en el techo y el piso de la superficie de trabajo; la zona estructural de la pared lateral y la zona rica en agua; la estructura frente a las zonas de cabeza de excavación del túnel y las áreas ricas en agua; determinar la ubicación de los orificios de drenaje o los orificios de lechada del piso; zonas en la cara de trabajo; detección rápida del espesor de la veta de carbón, etc. Las características y efectos de la aplicación de diversas técnicas geofísicas se resumen a continuación.
1. El método de corriente continua
El método de sondeo tripolar y el método de sondeo simétrico de cuatro polos se utilizan generalmente bajo tierra. Dependiendo del propósito de la detección, los dispositivos de trabajo de CC vienen en muchas formas. El dispositivo de trabajo del método de sondeo tripolar es a-m-o-n-b (∞), y el dispositivo de trabajo del método de sondeo de cuatro polos es a-m-o-n-b. Los métodos M y N son electrodos de medición utilizados para detectar el voltaje del campo eléctrico de tierra. Con base en los valores medidos de corriente y voltaje combinados con los coeficientes del dispositivo, se puede calcular la resistividad aparente de la formación. A y B son electrodos de suministro de energía, utilizados para suministrar energía a la formación rocosa. En términos generales, cuanto mayor sea la distancia entre polos del método de suministro de energía de CC, más amplio será el rango de distribución del campo eléctrico de la fuente de alimentación y mayor será la profundidad de detección y el rango de radiación en ambos lados. A través de la detección integral y el análisis integral de los valores de resistividad aparente de los estratos en diferentes ubicaciones y profundidades, se puede lograr el propósito de estudiar estratos, cuerpos minerales o estructuras.
El método de corriente continua aprovecha la diferencia de conductividad eléctrica entre el carbón y las formaciones rocosas para suministrar artificialmente una corriente estable al subsuelo y observar los patrones de distribución del campo actual terrestre, determinando así los patrones de distribución de Propiedades físicas o características estructurales geológicas de rocas y cuerpos minerales.
El método de corriente continua tiene las ventajas de un método flexible, una teoría madura, una fuerte capacidad antiinterferente y un instrumento simple. Puede usarse para dividir formaciones rocosas en áreas pobres y ricas en agua, y detectar la ubicación. de zonas de fractura estructural cerca de túneles, y determinar la ocurrencia de áreas de agua en el piso de la veta de carbón o para determinar la ubicación de los orificios de drenaje cuando se mina la cara de trabajo. A continuación se muestran algunos ejemplos de detección.
La Figura 3-23 es una sección transversal del área rica en agua detectada por el método DC en el túnel de aire de retorno de un determinado frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo. Los resultados de la detección del método de corriente continua muestran que cuando el fondo de la veta de carbón se corta en una sección de 0 a 100 m, es probable que se produzcan desastres por irrupción de agua desde el fondo de la veta de carbón. En el proyecto de producción, la irrupción de agua desde el fondo de la veta de carbón se produjo en el piso de la mina de carbón real a 65 m, y la irrupción de agua desde el fondo de la veta de carbón alcanzó 160 m3/h. Esta situación se predijo a tiempo, y se previno y controló el agua. Se tomaron medidas en la mina con anticipación para que la superficie de trabajo pudiera ser una minería segura. Cuando el piso de la veta de carbón se corta en la sección de 0 ~ 220 m, es probable que ocurran desastres por irrupción de agua en el piso de la veta de carbón. A través del análisis de datos geológicos, también se cree que la piedra caliza L8 en esta sección puede estar conectada a la piedra caliza L2 subyacente o incluso a la piedra caliza O2, y la fuente de agua de entrada de agua del piso de la veta de carbón se puede suministrar por completo. La recolección de datos en el fondo del pozo se repitió tres veces con los mismos resultados y se recomendó omitir esta sección. Después de estudiar los resultados de la detección del método de corriente continua, los líderes relevantes de Jiaozuo Coal Industry Group Company decidieron reabrir el túnel perforado de 220 m para la extracción de carbón. Actualmente, la extracción de carbón se lleva a cabo de forma segura según el nuevo plan.
Figura 3-23 Vista transversal del área rica en agua detectada por el método DC en el túnel de aire de retorno de un frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo
El azul oscuro en la figura representa el área de baja resistencia y se puede ver la distancia entre el área de baja resistencia. El piso del túnel está lejos y la altura del acuífero de piedra caliza L8 es pequeña. Los resultados de la detección del método de corriente continua muestran que no se producirá un desastre de irrupción de agua en el fondo de la veta de carbón durante la extracción de este frente de trabajo. La extracción de carbón se desarrolló sin problemas en el proceso de producción real, lo que demostró que los resultados de detección del método DC eran correctos.
La Figura 3-24 es el diseño de las tuberías de drenaje en el área central de anomalía de baja resistencia de un frente de trabajo en el Área Minera de Jiaozuo
La Figura 3-24 es el diseño de los orificios de drenaje en el área central de la anomalía de baja resistencia de un frente de trabajo en la imagen del área minera de Jiaozuo. Según los resultados de la detección del método de corriente continua, se dispuso un orificio de drenaje n.° 4 en el área central de la anomalía de baja resistencia de la superficie de trabajo, y el volumen de entrada de agua en el pozo fue de 82 m3/h. p>
2. Penetración de ondas de radio
Los penetrómetros de pozo de ondas de radio pueden detectar cuerpos anormales como zonas estructurales ocultas, gangas y zonas delgadas de carbón en la cara de trabajo, proporcionando una base para el diseño de la minería del carbón. la cara de trabajo. El principio fundamental de la tecnología de perspectiva de ondas de radio es colocar el transmisor y el receptor en dos carriles opuestos (carril de transporte y carril de retorno aéreo) del frente de la mina de carbón. Las ondas de radio emitidas por el transmisor son bloqueadas por fallas, pilares de hundimiento, ganga o. Otros cuerpos geológicos con diferentes propiedades eléctricas de las vetas de carbón, como los cuerpos geológicos, absorben y producen diferentes coeficientes de atenuación, formando así un área de sombra para recibir señales. Al alternar las posiciones del emisor y del receptor, las áreas de sombra pueden cruzarse, determinando así la ubicación y el tamaño de la anomalía.
La Figura 3-25 muestra los resultados de la detección de pozos por ondas de radio de un frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo. De acuerdo con los resultados de la detección de penetración de pozos de ondas de radio, el área delineada desde el túnel perforado hasta el punto de medición No. 43 en el carril aéreo de retorno y el punto de medición No. 41 en el carril de transporte es un área anormal y es un zona de carbón delgada según el análisis de datos geológicos. La perforación demostró que en realidad se trataba de una zona escasa de carbón. Por lo tanto, con base en los resultados de la detección de penetración de pozos de ondas de radio, se cambió el plan de diseño original y se reabrió el carril de corte en la conexión entre el punto 39 del carril aéreo de retorno y el punto 40 del carril de transporte (línea roja en el imagen) antes de ponerlo en funcionamiento.
Figura 3-25 Los resultados de la detección de pozos por ondas de radio de un frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo
La Figura 3-26 muestra los resultados de la detección de pozos por ondas de radio de un frente de trabajo en el Zona minera de Jiaozuo. Los resultados de la detección del pozo por ondas de radio muestran que la ubicación de la falla delineada en la sección interior del túnel de aire de retorno es completamente consistente con la situación real revelada durante la extracción de carbón en el frente de trabajo.
Figura 3-26 Resultados de la detección de pozos por ondas de radio de un frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo
3 Onda de Rayleigh
La ventaja de la tecnología de ondas de Rayleigh es que. Es una construcción rápida y completa, flexible y con un pequeño error de posicionamiento. El principio fundamental de la detección de la tecnología de ondas Rayleigh es: basándose en la diferencia de atenuación de las ondas Rayleigh de diferentes frecuencias a lo largo de la dirección de profundidad, midiendo la velocidad de propagación de las ondas Rayleigh con diferentes componentes de frecuencia (diferentes profundidades de reflexión, reflexión superficial de alta frecuencia, reflexión profunda reflexión de baja frecuencia), detecta anomalías geológicas como fallas y karst en vetas de carbón y rocas de techo y suelo a diferentes profundidades.
La Figura 3-27 muestra los resultados de la detección avanzada de la onda Rayleigh de un túnel en el área minera de Jiaozuo. Cuando se utilizó la tecnología de onda de Rayleigh frontal en la detección avanzada del túnel, se encontró que la sección frontal de 20,78 ~ 25,28 m era la zona de fractura, y la perforación real demostró que la falla era de 20,35 m, con un error de sólo 0,43 m.
Figura 3-27 Resultados de la detección del avance de la onda de Rayleigh en un túnel en el área minera de Jiaozuo
4 Transmisión de audio
La tecnología de telefluoroscopia de audio se basa en el principio de funcionamiento. de escaneo CT, utilizando dos túneles opuestos (como el túnel de aire de retorno y el túnel de transporte de la superficie de trabajo) para transmitir y recibir alternativamente, registrar la corriente de transmisión y la diferencia de potencial del campo primario recibido, y calcular los parámetros correspondientes de cada transmisión punto basado en los parámetros geométricos de la superficie de trabajo El valor de conductividad aparente (el recíproco del valor de resistividad aparente) de cada punto receptor se obtiene dibujando un mapa de contorno plano del valor de conductividad aparente de la capa de roca dentro de un cierto rango de profundidad. de la superficie de trabajo a través de múltiples intersecciones. La audioelectrofluoroscopia se basa en la diferencia de conductividad eléctrica entre el carbón y la roca. Al suministrar artificialmente corriente de baja frecuencia dentro del rango de audio al subsuelo, se observa el patrón de distribución del campo de corriente terrestre para determinar el patrón de distribución física o las características estructurales geológicas de las rocas y yacimientos minerales. En términos generales, cuando la frecuencia de funcionamiento es de 15 Hz, la profundidad de detección es aproximadamente la mitad del ancho de la superficie de trabajo. Cuanto menor sea la frecuencia de funcionamiento, mayor será la profundidad de penetración del campo eléctrico.
La Figura 3-28 muestra los resultados de la detección fluoroscópica audioeléctrica de un frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo. Los resultados de la detección de electrofluoroscopia de audio muestran que el área azul rodeada por la línea azul con un valor de conductividad aparente de 6 en la imagen es el área relativamente rica en agua del piso de la veta de carbón, que debería ser el área clave para la transformación de la lechada de el piso de la veta de carbón y requiere perforación intensiva; se requiere menos perforación cuando el punto 116 del túnel de aire de retorno en la cara de trabajo está conectado al punto 19 del túnel de transporte, no hay necesidad de realizar modificaciones de inyección; el suelo de la veta de carbón. De hecho, durante el proceso de transformación de la lechada del piso de la veta de carbón, la producción promedio de agua de los pozos dispuestos en el área anormal de alta conductividad fue de 86,3 m3/h, y la producción promedio de agua de los pozos dispuestos en el área normal de baja conductividad fue de 86,3 m3/h. 37,5m3/h. El primero es más del doble que el segundo. Se perforaron cuatro pozos en la sección exterior de la conexión entre el punto 116 de la vía de retorno y el punto 19 de la vía de transporte en el frente de trabajo. El caudal medio de agua fue de 8,6 m3/h, que es una zona relativamente pobre en agua. La perforación confirmó exposiciones consistentes con los resultados de las pruebas de electropenetrantes de audio.
Figura 3-28 Resultados de la detección electrofluoroscópica de audio de un frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo
5. Instrumento electromagnético transitorio
El instrumento electromagnético transitorio tiene un diseño y detección flexibles. dirección Tiene las ventajas de una fuerte resistencia, sensibilidad a áreas de baja resistencia y una construcción rápida. Puede detectar la ubicación y la forma de las áreas relativamente ricas en agua en todas las direcciones del túnel o dentro de la cara de trabajo, las áreas dañadas de las estructuras del techo y del piso, y determinar los lugares donde es probable que se produzca una irrupción de agua en la veta de carbón. piso durante la extracción de carbón y las áreas clave para la transformación de lechada del piso de la veta de carbón y la ubicación de los orificios de drenaje.
La Figura 3-29 muestra un diagrama esquemático de la tecnología electromagnética transitoria. El principio de la tecnología electromagnética transitoria es utilizar una bobina sin conexión a tierra o una fuente de línea conectada a tierra para emitir un campo magnético de pulso bajo tierra. Cuando el pulso termina y la corriente en el bucle de transmisión se corta repentinamente, se excitará un campo de corrientes parásitas inducidas en el medio subterráneo, manteniendo el campo magnético que existía antes de que se cortara la corriente. El campo de vórtice secundario tiene forma de anillo anular con múltiples alojamientos. Con el tiempo, se expande gradualmente hacia abajo y hacia afuera desde el medio cerca del circuito de lanzamiento, alcanzando diferentes profundidades en diferentes momentos. El campo secundario de corrientes parásitas solo está relacionado con las propiedades eléctricas del medio subterráneo, por lo que observar el campo secundario con una bobina o electrodo de tierra puede comprender la distribución de resistividad del medio subterráneo, logrando así el propósito de detectar el objetivo.
Figura 3-29 Diagrama esquemático de la tecnología electromagnética transitoria
La Figura 3-30 es el diagrama de resistividad aparente electromagnética transitoria de un túnel en el área minera de Jiaozuo. Al desarrollar un túnel de drenaje en la piedra caliza L8 del fondo de la veta de carbón, se utilizó el método electromagnético transitorio para detectar un área de resistencia relativamente baja de 33 a 42 m delante de la cara del túnel, que se consideró un área relativamente rica en agua. , y fue confirmado mediante perforación.
La Figura 3-31 es el perfil de resistividad aparente electromagnética transitoria del área minera de Jiaozuo. Este método se utiliza para detectar si hay estructuras de falla ocultas en el suelo del túnel. Al disponer aquí orificios de drenaje, se determinó la naturaleza rica en agua de la falla oculta y el flujo de agua fue de 60 m3/h.
Figura 3-30 Diagrama de resistividad aparente electromagnética transitoria de un túnel en el área minera de Jiaozuo
Figura 3-31 Perfil de resistividad aparente electromagnética transitoria
Figura 3-32 Perfil de resistividad aparente electromagnética transitoria de un túnel en el área minera de Jiaozuo. A 110 m, se detectó si hay una falla de 25 m paralela al carril de transporte en el lado inferior de un carril de transporte (paralela al buzamiento estratigráfico) (la falla se infirió del informe del estudio geológico original. Este método se utilizó para). Se niega la existencia de la falla aquí (a 110 m hay una resistencia relativamente alta) y se ha confirmado mediante perforación.
Figura 3-32 Perfil de resistividad aparente electromagnética transitoria de un túnel en el área minera de Jiaozuo
Figura 3-33 Perfil de resistividad aparente electromagnética transitoria de un frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo. Esta imagen muestra los resultados de la detección electromagnética transitoria oblicua hacia abajo de 45° en el carril de transporte de una cara de trabajo. En el momento de la detección, la transformación de lechada del piso de la veta de carbón se había completado en la sección de 0 a 430 m. La mayoría de las áreas mostraron una alta resistencia, pero el valor de resistencia más bajo en la sección de 0 a 100 m no se consideró alto. que el efecto de transformación de la lechada fue pobre y necesitaba ser suplementado. Hay una pequeña cantidad de pozos en la sección de 460-590 m que no ha sido reformada, por lo que es un área de resistencia relativamente baja y es un área clave para la reforma de la lechada. del fondo de la veta de carbón.
Figura 3-33 Perfil de resistividad aparente electromagnética transitoria de un túnel de transporte en un frente de trabajo en el área minera de Jiaozuo
6. Radar geológico
El radar de penetración terrestre es. una mina subterránea Una poderosa herramienta para la detección avanzada, utiliza el tiempo de propagación de ondas electromagnéticas para determinar la distancia al reflector de detección requerido (anomalías geológicas como fallas, columnas de colapso y karst).
7. Detector geológico de detección remota de frecuencia ultrabaja
Con el apoyo del Programa Nacional 863, el grupo de investigación de la Universidad de Pekín desarrolló un detector geológico de detección remota de frecuencia ultrabaja y lo logró con éxito. Lo lanzó en mayo de 2002 Solicitud de patente. Este dispositivo ha sido muy utilizado en los campos de exploración de petróleo y gas y exploración geológica de ingeniería hidrológica. En el campo del gas de yacimientos de carbón, los miembros del equipo de investigación llevaron a cabo experimentos de exploración geológica mediante sensores remotos de frecuencia ultrabaja en la mina de carbón Baoyushan en Yichuan, Henan y la mina de carbón Jinling en Dengfeng de la empresa Meizheng Group. La interpretación de la curva de detección es básicamente correcta y obvia, y tiene el valor de promoción y aplicación. Posteriormente, se llevaron a cabo pruebas de exploración geológica mediante teledetección de frecuencia ultrabaja en las minas Daping y Chaohua de Zhengzhou Coal Group Company. Actualmente se utiliza en la zona minera de Zhengzhou y pronto se utilizará en la zona minera de Jiaozuo.
8. Revisión integral de la aplicación
La tecnología del método de corriente directa se utiliza principalmente para dividir las áreas ricas en agua y las áreas pobres en agua de las formaciones rocosas y detectar la ubicación de zonas de fractura estructural cercanas. túneles y extraer carbón en áreas de trabajo propensas a la intrusión de agua durante el proceso o determinar la ubicación de los orificios de drenaje. Las ventajas de este método son un instrumento simple, una teoría madura, una gran capacidad antiinterferente y un método flexible. La desventaja es que las condiciones de conexión a tierra del electrodo deben ser buenas al recopilar datos subterráneos y el efecto de volumen afecta el juicio preciso de la ubicación específica del área anormal al interpretar los datos.
La tecnología de túneles de ondas de radio se utiliza principalmente para detectar anomalías geológicas como la forma de las columnas de colapso en la superficie de trabajo, la ubicación de zonas estructurales de fallas ocultas, áreas ricas en agua, inclusiones de ganga y zonas delgadas de carbón. . Las ventajas de este instrumento son que es simple y conveniente, tiene un buen efecto de posicionamiento en áreas anormales y es rápido de construir. Sus desventajas son que la homología y la heterogeneidad son obvias. El cable en el área de medición debe desconectarse para evitar interferencias electromagnéticas. Aún es necesario combinar el juicio cualitativo de áreas anormales en la interpretación de datos con datos geológicos.
La tecnología de ondas de Rayleigh se utiliza principalmente para detectar anomalías geológicas como karst, interfaces de rocas, zonas de fallas, áreas ricas en agua y áreas de desarrollo de fisuras cerca de túneles en todas las direcciones. Las ventajas de este instrumento son omnidireccional, rápido, pequeño error de posicionamiento y estructura flexible. La desventaja es que la interpretación de los datos es fácil de "cuantificar" pero difícil de identificar, lo que puede conducir fácilmente a múltiples soluciones. Trabajar bajo tierra requiere múltiples detecciones repetidas para mejorar la confiabilidad de los resultados, y la profundidad de detección es poco profunda, generalmente menos de 40 m.
La tecnología de electroósmosis de audio se utiliza principalmente para detectar los cambios laterales en el contenido de agua de toda la superficie de trabajo y la litología de las capas de roca del techo y el suelo. La ventaja de este método es su gran capacidad antiinterferencia en el fondo del pozo y la alta precisión del instrumento; la desventaja es que no es fácil determinar con precisión la posición profunda del área anormal al interpretar los datos.
La tecnología electromagnética transitoria se utiliza principalmente para detectar la posición y la forma del techo y el piso en todas las direcciones del túnel o la cara de trabajo interna en relación con el área rica en agua, determinar la ubicación de la entrada de agua. área o orificio de drenaje en la cara de trabajo durante la minería y delinear la veta de carbón para la modificación de la lechada del piso. Los efectos beneficiosos de la presente invención son: es adecuada para la detección multiángulo y multidireccional, tiene una fuerte direccionalidad de detección, es sensible a áreas de baja resistencia, tiene un diseño flexible y tiene una alta eficiencia de construcción, la desventaja es que cuando; Cuando se trabaja bajo tierra, se deben evitar en la medida de lo posible grandes interferencias metálicas y se necesitan más investigaciones sobre algunos problemas teóricos.
La mayor ventaja de la tecnología de detección de radar geológico de minas es que no solo es una poderosa herramienta para la detección avanzada subterránea (la distancia de detección es de 30 ~ 40 m), sino que también tiene las ventajas de un área de construcción pequeña, vertical. Y detección horizontal y alta precisión de detección. La desventaja es un pobre rendimiento antiinterferente.
Después de décadas de desarrollo, la tecnología de exploración geofísica ha mostrado las características de una amplia aplicación, una rica tecnología y diversos instrumentos. Sin embargo, varios instrumentos y métodos técnicos tienen su propio ámbito de aplicación, ventajas y desventajas. En la práctica de promover y aplicar las tecnologías de prospección geofísica mencionadas anteriormente durante muchos años, Coking Coal Group Corporation comprende profundamente la importancia de comprender plenamente las características de diversos instrumentos y tecnologías de prospección geofísica y utilizarlos de manera específica.
En resumen, en aplicaciones prácticas, se deben utilizar métodos geofísicos integrales tanto como sea posible, con ventajas y desventajas complementarias, y se deben usar múltiples métodos juntos para hacer juicios correctos sobre el cuerpo objetivo y eliminar tantas soluciones como sea posible. Es posible satisfacer diversos requisitos de la producción minera. Tales necesidades permiten que el trabajo de prospección geofísica se desarrolle con rapidez y precisión en direcciones cualitativas y cuantitativas. Cabe señalar que el desarrollo de la tecnología de prospección geofísica minera es el resultado de décadas de exploración activa por parte de los trabajadores de prevención y control del agua en el área minera de Jiaozuo, y es inseparable de los esfuerzos colectivos de los mayores y colegas del Servicio Geológico de Prevención del Agua. y Centro de Control. El autor participó en algunos trabajos experimentales y de investigación.
2. Sistema de monitoreo del nivel de agua subterránea en el área minera de Jiaozuo
Con la extensión de los niveles de la mina y el avance de las áreas mineras, una gran cantidad de pozos de observación hidrológica han resultado dañados y algunos. Los pozos de observación han resultado dañados debido a la corrosión a largo plazo. La pérdida del valor de observación deja a algunas áreas de producción sin datos sobre el nivel del agua subterránea, lo que afecta directamente la producción segura de estas áreas. Los pozos de observación hidrológica, cuya construcción suele costar cientos de miles de yuanes, sólo se destruyen después de uno o dos meses de uso.
Si se construyen pozos de observación hidrológica en el suelo, no sólo costará mucho dinero, sino que también los hará vulnerables a los daños provocados por el hombre. Por lo tanto, establecer un sistema de monitoreo del nivel del agua subterránea se ha convertido en una máxima prioridad.
Jiaozuo Coal Mining Group Company ha tomado muchas medidas efectivas para prevenir y controlar el agua, entre las cuales el establecimiento de un sistema de observación del nivel del agua subterránea es una de las medidas efectivas para prevenir y controlar el agua. El sistema de observación del nivel del agua subterránea proporciona una base para que el personal técnico y de ingeniería capte de manera oportuna y precisa los cambios en los niveles del agua subterránea y formule medidas prácticas de prevención y control del agua. Especialmente después de la irrupción de agua desde el fondo de la veta de carbón, los cambios dinámicos en el nivel del agua subterránea pueden proporcionar una base para juzgar con precisión la fuente de la irrupción de agua desde el fondo de la veta de carbón, predecir la tendencia cambiante de la irrupción de agua desde el fondo de la veta de carbón y tomar correspondientes medidas de prevención y control del agua. La zona minera de Jiaozuo lleva a cabo activamente trabajos de prevención y control del agua y utiliza diversos métodos para combatir la irrupción de agua en el fondo de las vetas de carbón. Hasta ahora, no ha habido ningún accidente por inundación en la mina durante 20 años consecutivos, y el volumen de entrada de agua en la mina también ha disminuido de 650 m3/min en el pasado a los 280 m3/min actuales.
1. Sistema de monitoreo del nivel de agua
(1) Historia del desarrollo del sistema de monitoreo del nivel de agua en el área minera de Jiaozuo: A mediados y finales de la década de 1980, el área minera de Jiaozuo comenzó a establecerse. un sistema de monitoreo remoto para la observación hidrológica de superficie de los niveles de agua de pozo. Sin embargo, el instrumento funcionaba con una batería y la batería no se reemplazó a tiempo, lo que provocó daños al instrumento. Además, los sistemas de telemetría de campo son susceptibles de sufrir daños. No es fácil de proteger. Por lo tanto, el sistema no ha sido ampliamente utilizado.
En la década de 1990, debido a la fuerte disminución de los pozos de observación terrestres y a la insuficiencia de fondos para construir pozos de observación hidrológica en el terreno, con el fin de satisfacer las necesidades de una producción segura, se construyeron grifos hidráulicos subterráneos para comprender el cambios dinámicos en los niveles de agua subterránea. Algunas minas utilizan manómetros para observar el nivel del agua, mientras que otras utilizan el registro automático del nivel del agua. Aunque el registrador automático de nivel de agua es mucho más avanzado que el manómetro en la observación de los niveles de agua subterránea, la fuente de energía del registrador automático de nivel de agua es una batería recargable y el módulo de almacenamiento de datos solo se puede transmitir a la microcomputadora para generar datos sobre el nivel del agua. después de bajar al pozo es incómodo de usar y tiene una vida útil corta.
A principios del siglo XX, con el rápido desarrollo de la tecnología de la información y la madurez de la tecnología de detección moderna, la adopción de métodos avanzados de monitoreo automatizado era la tendencia general. En 2001, Coking Coal Group Corporation cooperó con la sucursal Fushun de la Academia de Ciencia y Tecnología del Carbón para establecer con éxito un sistema de monitoreo del nivel de agua subterránea en la mina de carbón Yanmazhuang. El sistema integra tecnología de control y medición por computadora, tecnología de red de computadoras y tecnología de comunicación remota de datos, logrando de manera efectiva la recolección, transmisión, monitoreo centralizado en tiempo real y procesamiento de datos del nivel del agua subterránea. Este sistema supera las deficiencias de los sistemas de monitoreo de nivel de agua anteriores y utiliza una fuente de alimentación subterránea a prueba de explosiones como fuente de energía para realizar un monitoreo automático en tiempo real de los niveles de agua subterránea. Tiene las ventajas de baja inversión, alta precisión y larga vida útil. y fácil operación.
(2) La composición y funciones principales del sistema de monitoreo del nivel del agua: El sistema consta de una estación principal (estación central de monitoreo terrestre) y n subestaciones (estación subterránea de observación de la presión del agua).
Estación principal: está compuesta por computadoras, impresoras, equipos de comunicación remota de datos y software de aplicación del sistema (incluido el control del sistema, la comunicación y el procesamiento de datos) y está ubicada en la sala de computadoras del centro de monitoreo terrestre. .
La estación principal controla remotamente la subestación subterránea a través de equipos de comunicación de datos remotos, obtiene los datos de presión del agua del punto de observación subterráneo en tiempo real y simultáneamente monitorea los cambios de presión del agua del punto de observación subterráneo. El software de aplicación del sistema organiza, compila y muestra los datos de presión del agua. Según sea necesario, puede utilizar el software de aplicación del sistema para generar informes de datos relevantes, dibujar varias curvas, gráficos, imprimir resultados, etc. , y los datos relevantes se pueden transmitir en línea al mismo tiempo.
Subestación: Se compone de sensor de presión de agua de alta precisión (o transmisor de presión de alta precisión), colector de datos, interfaz de comunicación de datos, dispositivo de comunicación de datos remoto, fuente de alimentación a prueba de explosiones, escudo de seguridad, etc. . Instalado en un punto de observación de la presión del agua subterránea.
La subestación completa la recopilación de datos de presión del agua y realiza la transmisión remota de datos de presión del agua. El sistema de subestación refleja los cambios en la presión del agua a través de sensores de presión y los convierte en cantidades físicas en forma de cantidades analógicas en forma de voltaje (corriente). La cantidad analógica se convierte en una señal digital después de ser procesada por el circuito de amplificación y conversión de analógico a digital. La señal digital es procesada por el sistema informático integrado en el recolector de datos y se registra en la memoria para completar la recopilación de datos. Al mismo tiempo, el dispositivo de interfaz de comunicación remota integrado en el recolector de datos también detecta constantemente la información de la estación principal. Cuando se detecta que la estación maestra requiere enviar información de comando de datos, la computadora integrada en el recolector de datos controlará los datos de presión del agua registrados por el recolector de datos y los enviará a la estación maestra a través de un equipo de comunicación de datos remoto.
(3) Principales indicadores técnicos del sistema
Sitio principal: Configuración de hardware: Intel P4 2.53g/256M DDR/80g/16x DVD/LCD de 17 pulgadas /56 K/ Impresora láser de inyección de tinta a color y formato 100 M /A3; sistema operativo: Windows 98se/Windows Me/Windows 2000/Windows XP; modo de operación: menú chino completo; modo de observación en tiempo real; modo de grabación de datos: automático o manual; Intervalo de tiempo de medición: establecido a voluntad; datos temporales: ≥1000 grupos.
Subestación: tipo a prueba de explosiones: tipo intrínsecamente seguro; rango de medición de presión: 0 ~ 10 MPa; precisión del sensor: 0,3% f s; resolución: 2,0 cm; distancia de comunicación: >> 500 metros; : > > 300pbS; número de subestaciones: 1 ~ 255 (temperatura ambiente máxima: 0 ~ +40℃).
2. Uso del sistema de monitoreo del nivel del agua subterránea
La mina Yanmazhuang en el área minera de Jiaozuo estableció un sistema de monitoreo del nivel del agua subterránea en febrero de 2006, 5438+0.65438. Por motivos de financiación y otras razones, en ese momento solo se instalaron dos subestaciones, a saber, dos puertos de medición de presión (acuífero de piedra caliza L8) se instalaron cuesta abajo en el área minera 25 de la mina y sensores de presión SY 151. , SY-65438, fueron instalados. Los datos de presión del agua se transmiten a la estación maestra terrestre a través de cables de comunicación, y luego el software de la aplicación del sistema genera informes de datos relevantes (como informes diarios, informes mensuales, informes anuales) de acuerdo con las necesidades del usuario y dibuja varias curvas y gráficos (como como gráficos mensuales, histogramas mensuales, gráfico anual, histograma anual), monitoreo en tiempo real de los niveles de agua. Gracias a su aplicación en los últimos años, el sistema de monitoreo del nivel de agua subterránea tiene las ventajas de una baja inversión, fácil operación, datos precisos y confiables y una larga vida útil. , superando las deficiencias del pasado de dificultad para medir los niveles de agua en pozos de observación terrestres, datos inexactos y fácil destrucción de los pozos de observación. Incluso si el pozo está inundado y no hay suministro de energía bajo tierra, la batería incorporada del sistema puede funcionar normalmente durante un mes. El 10 de mayo de 2002, el sistema de monitoreo del nivel de agua subterránea mostró que el nivel de agua del acuífero de piedra caliza L8 bajó. Inmediatamente contactamos al subsuelo y supimos que había una irrupción de agua desde el piso de la veta de carbón del frente de trabajo 25031. De acuerdo con la constante tendencia a la baja del nivel del agua mostrada por el sistema de monitoreo del nivel del agua subterránea, y no se encontró ningún fenómeno de rebote en el nivel del agua del acuífero de piedra caliza L8, se considera que la fuente de agua del punto de irrupción del agua en el carbón El piso de la veta es piedra caliza L8, y la cantidad de agua en el punto de irrupción del agua del piso de la veta de carbón no aumentará bruscamente. Se puede ver que el sistema de monitoreo del nivel de agua subterránea puede comprender los cambios dinámicos de los niveles de agua subterránea, proporcionando una base para determinar la fuente de entrada de agua desde el fondo de la veta de carbón y tomar las medidas correspondientes de prevención y control del agua.
El sistema se completó y puso en funcionamiento a finales de 2003. Los datos del pozo hidrológico subterráneo se muestran directamente en las computadoras de cada mina. Actualmente, Jiaozuo Coal Mining Group Co., Ltd. está cooperando con Beijing Longsoft Company para conectar varias minas con la red de la empresa del grupo. Siempre que visite el sitio web del sistema de monitoreo hidrológico en cualquier computadora de la empresa del grupo, podrá consultar la información del nivel de agua de cada acuífero bajo cada mina de producción. Actualmente se encuentra entrando en la etapa de operación de prueba.
Se puede considerar que el sistema de monitoreo del nivel de agua de pozo es una tecnología madura que ha sido probada en la práctica. Este sistema de monitoreo del nivel de agua subterránea tiene una baja inversión, fácil operación, datos precisos y confiables y una larga vida útil. Puede reemplazar la red de observación hidrológica terrestre. El sistema de monitoreo del nivel del agua subterránea tiene perspectivas de popularización y aplicación. La tecnología de detección y monitoreo es una parte importante de la tecnología de gestión integral de los peligros del agua en las minas de carbón en agua a alta presión.