煤礦信息化水文地質動態(tài)數(shù)據(jù)庫建立

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摘要:信息化水文地質動態(tài)數(shù)據(jù)庫的構建是現(xiàn)代化礦井實現(xiàn)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(tài)數(shù)據(jù)庫的重要性，闡述了數(shù)據(jù)庫的構建理念和水文地質動態(tài)數(shù)據(jù)庫的基本框架。旨在為王莊煤礦水文地質數(shù)據(jù)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(tài)數(shù)據(jù)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(jù)統(tǒng)計，2004－2015年，我國煤礦發(fā)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(fā)展，網絡信息化的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(shù)據(jù)，結合采掘現(xiàn)狀，對煤礦水害隱患及時進行預測預報，能夠發(fā)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(xiàn)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(shù)據(jù)，構建信息化的水文地質動態(tài)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)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(qū)，屬辛安泉域中等－強徑流區(qū)，巖溶地下水賦存運動規(guī)律受區(qū)域地下水系統(tǒng)的補、徑、排條件制約，與區(qū)域地下水系統(tǒng)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?guī)r巖溶裂隙含水層和奧陶系中統(tǒng)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(lián)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(qū)域水位以下，底板奧灰水突水系數(shù)為0．010～0．032MPa/m，雖然突水系數(shù)＜0．06MPa/m，但在區(qū)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(shù)為0．038～0．216MPa/m，尤其在受到中華－安昌斷層影響的區(qū)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(shù)據(jù)庫的構建原理

水文地質相關數(shù)據(jù)主要是內容復雜異構、文件小碎多、數(shù)據(jù)形態(tài)碎片化、數(shù)據(jù)格式各異的非結構化數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。結合當前云計算和大數(shù)據(jù)技術，基于Hadoop大數(shù)據(jù)平臺技術，將水文地質相關非結構化的地質數(shù)據(jù)和結構數(shù)據(jù)融合在大數(shù)據(jù)平臺上，以形成面向文本檢索、數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘的“新模式”。構建成抽象的基于Hadoop數(shù)據(jù)挖掘和處理的大數(shù)據(jù)處理平臺，有效解決非結構化地質水文數(shù)據(jù)的組織、存儲、快速發(fā)現(xiàn)和使用問題，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)集成。基于此，構建王莊煤礦水文地質動態(tài)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)資料按照相關規(guī)范進行標準化、規(guī)范化處理。2)在此基礎上，建立王莊煤礦水文地質數(shù)據(jù)庫，運用網絡化大數(shù)據(jù)技術，開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲、管理、檢索、查詢、編輯維護、統(tǒng)計、輸出等功能。3)結合以往施工的水文地質鉆孔，實現(xiàn)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(shù)據(jù)的監(jiān)測及自動傳輸。4)研究礦井水文地質動態(tài)數(shù)據(jù)場采集、傳輸方式方法和軟硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)基于網絡的王莊煤礦防治水大數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設。

3數(shù)據(jù)庫構架及主要功能

為了滿足不同現(xiàn)場需求，信息管理子系統(tǒng)(MIS)基于分布式系統(tǒng)架構設計。該系統(tǒng)由實時監(jiān)測軟件(Server)和WEB服務軟件(WebServer)組成。并且，為了容易和其他系統(tǒng)集成，該系統(tǒng)軟件提供了OPC接口功能。系統(tǒng)應用部署示意見圖1。圖中，監(jiān)測主機是運行實時監(jiān)測軟件的計算機，通常情況下，也將數(shù)據(jù)庫服務器安裝在該計算機里;WEB服務器是運行水文實時監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)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(lián)網，用瀏覽器來訪問水文實時監(jiān)測系統(tǒng)WEB服務的用戶，如圖中的用戶C和用戶D。圖1數(shù)據(jù)庫架構示意信息管理子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)維護、數(shù)據(jù)檢索、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)輸出與日常管理。數(shù)據(jù)維護主要指數(shù)據(jù)錄入、編輯與刪除;數(shù)據(jù)檢索主要便于用戶對特點數(shù)據(jù)進行查詢;統(tǒng)計分析主要是對數(shù)據(jù)進行臺賬統(tǒng)計、圖表分析;數(shù)據(jù)輸出包括數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計三個主要方面。2)數(shù)據(jù)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(tǒng)為授權登錄系統(tǒng)，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(shù)據(jù)查詢界面，該系統(tǒng)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(shù)據(jù)源，包括矢量數(shù)據(jù)源和柵格數(shù)據(jù)源，形成地圖，通過建立新的數(shù)據(jù)源，可將源數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫中。并且通過服務器實現(xiàn)地圖服務和日志提取。

4結語

信息化的水文地質動態(tài)數(shù)據(jù)庫，采用云計算、大數(shù)據(jù)信息處理技術，充分搜集分析內容復雜、數(shù)據(jù)結構各異、數(shù)據(jù)形態(tài)碎片化、文件小碎多的煤礦水文地質非結構化數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行結構化標準化處理，通過開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可視化數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢、檢索、編輯維護、空間分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)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(tǒng)［D］．太原:太原理工大學，2016．

作者：孫光南 單位：潞安環(huán)能股份公司