學(xué)科分類：礦山安全

　　背景和難題：煤礦水害作為威脅煤礦安全生產(chǎn)的災(zāi)害之一，我國(guó)有相當(dāng)一部分地區(qū)煤礦開(kāi)采受水害威脅比較嚴(yán)重，在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常受到水害的困擾。煤礦開(kāi)采深度越大，來(lái)自煤層底板承壓含水層的威脅越大，水害治理難度越大。根據(jù)礦井基本條件采取更有效的水害防治、預(yù)警措施成為煤礦安全生產(chǎn)的保障。水文鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)作為水文工作的一項(xiàng)常規(guī)任務(wù)，為水動(dòng)態(tài)分析和灌排管理等工作提供著重要的基礎(chǔ)資料和歷史參考依據(jù)。但多年來(lái)，對(duì)水文鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作一直沿用比較傳統(tǒng)和落后的運(yùn)作模式，隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，已越來(lái)越不適應(yīng)新時(shí)期水文工作發(fā)展的需要，存在的弊端和不足也日益嚴(yán)重的顯現(xiàn)出來(lái):首先，對(duì)水文監(jiān)測(cè)的手段比較落后，監(jiān)測(cè)參數(shù)比較單一，大多是對(duì)水位的監(jiān)測(cè)；其次監(jiān)測(cè)到的水文信息傳輸不及時(shí)，時(shí)效性差，無(wú)法做到信息共享，這就使得水文地質(zhì)工作者以及安全監(jiān)管部門對(duì)存在的安全隱患，不能做出及時(shí)判斷并進(jìn)行有效的處理。

　　在現(xiàn)代化的水文監(jiān)測(cè)方式出現(xiàn)以前，傳統(tǒng)的水文記錄方式被人們用了幾十年。傳統(tǒng)的方式還停留在人工記錄﹑手工查詢﹑紙張保存等落后的階段。為某個(gè)水文觀測(cè)點(diǎn)添加信息一般需要繁瑣復(fù)雜的手工錄入才行。當(dāng)要查詢某一方面的信息時(shí)，則要從大量的信息中查詢﹑翻閱，處理過(guò)程費(fèi)時(shí)﹑費(fèi)力。

這些弊端給水文數(shù)據(jù)信息的管理帶來(lái)了非常大的困難，不能直觀快捷地給管理人員提供水文變化的信息，嚴(yán)重影響了工作效率，與目前企業(yè)信息化的發(fā)展格格不入。

關(guān)鍵技術(shù)：

　　本系統(tǒng)根據(jù)礦井系統(tǒng)的規(guī)范和要求，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值守”，數(shù)據(jù)自動(dòng)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)、井下環(huán)網(wǎng)、RS485信號(hào)傳輸?shù)浇邮辗终?，接收分站?duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、預(yù)警，對(duì)于巷道預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),合理有效地布置探查鉆探工程,杜絕水害事故的發(fā)生,在節(jié)省防治水工程,減少水害事故造成的經(jīng)濟(jì)損失方面,其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益良好。系統(tǒng)運(yùn)行成本低,實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守、無(wú)線通訊等特點(diǎn)也在很大程度上節(jié)省了人力、物力、財(cái)力,極大的提升了礦井防治水工作技術(shù)水平。

應(yīng)用效果：

　　當(dāng)前各種注漿工程，一般以設(shè)計(jì)孔壓值為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，屬于一種非控制的注漿方式，這種方式對(duì)于注漿堵水工程相對(duì)有利，但是對(duì)于超前區(qū)域治理并不可取，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，漿液可沿（溶）裂隙方向擴(kuò)散幾百米甚至幾千米。

　　邱集煤礦地處黃河北煤田，屬華北型地層魯西地層系統(tǒng)。煤礦自2003年投產(chǎn)至今主采7煤，為保證礦井正常生產(chǎn)接續(xù)，需開(kāi)采下組煤太原組11煤，但11煤開(kāi)采受頂板太原組第四、第五灰?guī)r（簡(jiǎn)稱為四五灰）、底板徐家莊灰?guī)r（簡(jiǎn)稱徐灰）及基底奧陶系灰?guī)r巖溶承壓裂隙水威脅，安全風(fēng)險(xiǎn)大。為解除11煤頂?shù)装逅ν{，采用地面順層鉆探區(qū)域注漿改造薄層灰?guī)r技術(shù)同時(shí)改造頂?shù)装寤規(guī)r層（四五灰、徐灰）。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，針對(duì)上述“跑漿”的問(wèn)題，進(jìn)行了深入研究，提出了“精準(zhǔn)注漿”的理念，改變了傳統(tǒng)的“非控制”注漿方式，既保證了注漿效果，又達(dá)到了降低注漿量，節(jié)省成本的目的。

　　精準(zhǔn)注漿利用井上、下水文觀測(cè)鉆孔建立完善的水文觀測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)地面鉆孔注漿期間監(jiān)測(cè)的含水層水壓水位變化，調(diào)整注漿參數(shù)和注漿材料，實(shí)現(xiàn)了注漿由定性向定量的轉(zhuǎn)變。注漿開(kāi)始后附近水文觀測(cè)孔水壓很快上升，說(shuō)明灰?guī)r聯(lián)通性較好，應(yīng)繼續(xù)注稀漿，水文觀測(cè)鉆孔壓力達(dá)到起始?jí)毫?.5倍以上后再突然下降說(shuō)明鉆孔被有效封堵，鉆孔水量將明顯減小或出漿，注漿鉆孔起壓后將調(diào)整注漿濃度至1.5g/ml后終孔；注漿開(kāi)始后附近水文觀測(cè)孔水壓無(wú)明顯變化（或升壓不超過(guò)初始?jí)毫Φ?.2倍），說(shuō)明灰?guī)r聯(lián)通性較差或未向該方向擴(kuò)散或在另外方向擴(kuò)散，應(yīng)調(diào)節(jié)水泥漿濃度，將濃度調(diào)高，先注比重1.3g/m水泥漿，4小時(shí)后改為比重1.4g/ml水泥漿，降檔后調(diào)為比重1.5g/ml水泥漿，效果較好。