煤礦信息化水文地質動態數據庫建立

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摘要:信息化水文地質動態數據庫的構建是現代化礦井實現水文地質資料標準化、信息化管理的必經之路。文章基于對王莊煤礦水文地質條件的認識，探討了構建信息化水文地質動態數據庫的重要性，闡述了數據庫的構建理念和水文地質動態數據庫的基本框架。旨在為王莊煤礦水文地質數據的標準化、信息化管理提供技術參考。

關鍵詞:信息化;水文地質;動態數據庫;王莊煤礦

我國礦床水文地質條件復雜多樣，水害是影響煤礦生產與安全的主要災害之一，據統計，2004－2015年，我國煤礦發生水害事故654起，死亡2833人，水害事故成為制約我國礦企安全高效生產的重要因素［1－2］。隨著科學技術的發展，網絡信息化的數據處理技術在煤礦安全生產中得到越來越廣泛的應用，利用現代電子、通信、計算機和網絡技術來捕捉礦井水文地質各種基礎數據，結合采掘現狀，對煤礦水害隱患及時進行預測預報，能夠發揮很好的防災減災作用［3］。王莊煤礦是一座大型高產高效現代化礦井，核定生產能力達710萬t/a，主采山西組3號煤層和太原組15號煤層，礦井本身水文地質條件屬于中等，但在隱伏地質構造的影響下，礦井生產受到的水害威脅較大，除此之外，還受到頂板的砂巖裂隙水、太灰水以及老空水的威脅。因此，針對王莊煤礦水文地質基礎數據，構建信息化的水文地質動態數據庫，實現礦井水文地質資料的標準化、信息化管理，對提高王莊煤礦防治水技術水平，保證煤礦安全生產具有重要意義。

1王莊煤礦基本水文地質條件

王莊煤礦位于辛安泉域中部襄垣至長治之間徑流區，屬辛安泉域中等－強徑流區，巖溶地下水賦存運動規律受區域地下水系統的補、徑、排條件制約，與區域地下水系統基本一致，結合井田水文地質條件分析，北部、西部邊界為地下水側向補給邊界，東部邊界為地下水排泄邊界。井田內主要含水層包括第四系空隙含水層、二疊系砂巖裂隙含水層、太原組薄層灰巖巖溶裂隙含水層和奧陶系中統巖裂隙含水層，垂向上各主要含水層之間存在隔水層，且隔水性能良好，各含水層之間水力聯系較弱。目前王莊煤礦所采3號煤層大部分處于中奧灰含水層的區域水位以下，底板奧灰水突水系數為0．010～0．032MPa/m，雖然突水系數＜0．06MPa/m，但在區域性斷層中華－安昌斷層及一些隱伏構造的影響下，可能會構成底板突水危險。15號煤層底板隔水層承受的水壓為0．37～4．55MPa，底板突水系數為0．038～0．216MPa/m，尤其在受到中華－安昌斷層影響的區域，突水危險大。除此之外，還受到頂板的砂巖裂隙水、太灰水以及老空水的威脅。

2數據庫的構建原理

水文地質相關數據主要是內容復雜異構、文件小碎多、數據形態碎片化、數據格式各異的非結構化數據和空間數據。結合當前云計算和大數據技術，基于Hadoop大數據平臺技術，將水文地質相關非結構化的地質數據和結構數據融合在大數據平臺上，以形成面向文本檢索、數據發現和數據挖掘的“新模式”。構建成抽象的基于Hadoop數據挖掘和處理的大數據處理平臺，有效解決非結構化地質水文數據的組織、存儲、快速發現和使用問題，實現空間數據和非空間數據集成。基于此，構建王莊煤礦水文地質動態數據庫。1)搜集近40年來不同工作目的施工的地質及水文地質勘探資料，對圖、文、表等各類數據資料按照相關規范進行標準化、規范化處理。2)在此基礎上，建立王莊煤礦水文地質數據庫，運用網絡化大數據技術，開發數據庫管理模塊，實現數據庫系統數據的存儲、管理、檢索、查詢、編輯維護、統計、輸出等功能。3)結合以往施工的水文地質鉆孔，實現地面長觀孔水位、井下巷道流量、水倉水位和蓄水量、工作面水文、水壓以及水質等多種綜合水文數據的監測及自動傳輸。4)研究礦井水文地質動態數據場采集、傳輸方式方法和軟硬件系統，實現基于網絡的王莊煤礦防治水大數據系統建設。

3數據庫構架及主要功能

為了滿足不同現場需求，信息管理子系統(MIS)基于分布式系統架構設計。該系統由實時監測軟件(Server)和WEB服務軟件(WebServer)組成。并且，為了容易和其他系統集成，該系統軟件提供了OPC接口功能。系統應用部署示意見圖1。圖中，監測主機是運行實時監測軟件的計算機，通常情況下，也將數據庫服務器安裝在該計算機里;WEB服務器是運行水文實時監測系統WEB服務軟件的計算機;局域網網頁瀏覽是在局域網內用瀏覽器來訪問水文實時監測系統WEB服務的用戶，如圖中的用戶A和用戶B;遠程網網頁瀏覽是通過互聯網，用瀏覽器來訪問水文實時監測系統WEB服務的用戶，如圖中的用戶C和用戶D。圖1數據庫架構示意信息管理子系統包括數據維護、數據檢索、統計分析、數據輸出與日常管理。數據維護主要指數據錄入、編輯與刪除;數據檢索主要便于用戶對特點數據進行查詢;統計分析主要是對數據進行臺賬統計、圖表分析;數據輸出包括數據多格式導出、打印等;日常管理主要針對安全保密性，包括用戶管理、權限管理等。數據庫的功能界面主要包括:1)信息管理主界面，主要進行基礎信息的管理，包括基礎信息面板、基礎參數、數據統計三個主要方面。2)數據錄入界面，主要為王莊煤礦各種水文地質基礎資料，包括鉆孔信息、各類報告、圖表、圖紙(CAD、MAPGIS等格式)。3)用戶信息設置，該系統為授權登錄系統，用戶可通過授權賬號及密碼登錄，同時也可進行密碼修改。4)數據查詢界面，該系統具有查詢功能，可進行相關項目、圖紙、鉆孔等信息查詢，如在鉆孔信息查詢中，可通過輸入鉆孔編號、鉆孔類型、所屬項目、終孔日期、單位名稱等進行鉆孔詳細信息的查詢。5)地圖服務器，地圖服務器采用登錄驗證，通過一系列的數據源，包括矢量數據源和柵格數據源，形成地圖，通過建立新的數據源，可將源數據上傳到數據庫中。并且通過服務器實現地圖服務和日志提取。

4結語

信息化的水文地質動態數據庫，采用云計算、大數據信息處理技術，充分搜集分析內容復雜、數據結構各異、數據形態碎片化、文件小碎多的煤礦水文地質非結構化數據和空間數據，并對數據進行結構化標準化處理，通過開發數據庫管理模塊，實現數據庫系統可視化數據管理、數據查詢、檢索、編輯維護、空間分析、數據統計、數據輸出等功能。對加強水害預警，減小礦井水害威脅，提高礦井防治水技術水平與管理能力，以及煤礦的標準化、信息化建設具有重要意義。

參考文獻:

［1］鄭紹國．礦井水害對煤礦安全生產的影響［J］．內蒙古煤炭經濟，2018(13):114－115．

［2］郭冬巖，張嘉勇．礦井水災事故原因分析及防治措施［J］．河北理工大學學報:自然科學版，2008(4):1－2，26．

［3］李文杰．基于GIS技術的煤礦水文地質信息管理與水害預警系統［D］．太原:太原理工大學，2016．

作者：孫光南 單位：潞安環能股份公司