地下礦山安全監(jiān)督與信息化技術(shù)的應(yīng)用分析

李丹 李公章

摘 要：文章對金屬和非金屬礦山的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀、礦山地質(zhì)災(zāi)害的種類以及礦山安全的信息化技術(shù)進行分析探討，認為當前解決礦山的安全問題，信息化技術(shù)的應(yīng)用可以獲得最大的效果。

關(guān)鍵詞：信息化技術(shù)；安全監(jiān)測；地下礦山

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0076-02

1 當前我國地下礦山在安全生產(chǎn)方面的現(xiàn)狀

我國蘊含著大量的礦藏，各種礦山具有種類繁多、分布廣泛和戶數(shù)多、規(guī)模小、基礎(chǔ)差等特點，因為管理、效益以及技術(shù)等多種因素的影響，導(dǎo)致在資源開采方面存在著非常嚴重的安全問題。例如山體崩塌、地表塌陷、礦山邊坡滑坡、廢石場泥石流、采場冒頂、尾礦庫崩塌、井下突水、采空區(qū)大面積地壓、以及深井高溫等情況，嚴重影響了社會的和諧穩(wěn)定以及人民的生產(chǎn)和財產(chǎn)安全。

究其原因，還是因為我國的地下礦山的開采存在著如下問題：

很多的礦山都存在地質(zhì)非常復(fù)雜的情況，而且很容易出現(xiàn)嚴重的事故，所以嚴重阻礙了安全生產(chǎn)的進行。并且，隨著礦山的開采深度在不斷地加深，導(dǎo)致地壓危險顯著上升，圍巖的溫度明顯提高，并且進行通風(fēng)和排水的難度也在不斷上升，導(dǎo)致礦山實現(xiàn)安全生產(chǎn)的難度明顯上升。

礦山安全生產(chǎn)檢測手段較為落后，并且沒有相關(guān)的完善監(jiān)控系統(tǒng)。

安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)較為薄弱，相關(guān)的投入也不足，所以采用的安全生產(chǎn)管理技術(shù)都是較為落后的。

2 礦山存在的安全災(zāi)害問題分析

2.1 地下礦山的種類及開采特點

按照開采的礦產(chǎn)種類進行區(qū)分的話，有金屬礦床、非金屬礦床、煤礦礦床、石油等等。一般鉆井技術(shù)只應(yīng)用于天然氣和石油的開采，其他的礦山的開采方式一般都是鑿巖爆破、采裝運輸?shù)确绞健４笾路譃榈叵麻_采和露天開采，兩者在鑿巖爆破、采裝運輸和排水供電等方面存在著明顯的共同點，而區(qū)別則是使用的設(shè)備型號、地下的通風(fēng)、可見度條件等存在區(qū)別。其中地下開采存在的安全問題更多，具體如下：

①地下礦山井巷工程較為復(fù)雜，而且作業(yè)區(qū)域較小，能見度也很低，視線差，很容易出現(xiàn)墜井和觸電的情況。

②地下礦山的空氣流動性較差，所以很容易毒氣中毒和火災(zāi)的情況。

③因為地下巖層的地質(zhì)情況很難清除的觀察，并且安全生產(chǎn)直接受到水文和地壓的影響，所以很容易出現(xiàn)突水和冒頂片幫的情況。

④當?shù)叵碌V山采空后，容易出現(xiàn)地表塌陷的情況，毀壞建筑物和地表水倒灌，顯著增加安全隱患。

2.2 地下礦山出現(xiàn)安全災(zāi)害的種類

礦山災(zāi)害的原因是大量開采地下礦床所導(dǎo)致，安全災(zāi)害的類型主要有冒頂片幫、深部巖爆、地表塌陷、井下突水、大面積塌陷等。

①冒頂片幫在各種地下礦山中出現(xiàn)的最為普遍，同時出現(xiàn)的也是最為頻繁。冒頂片幫主要有巖石脫落、塊體冒落、不良地層塌陷以及因為各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)和采礦的原因?qū)е碌谋浪１浪F(xiàn)象在那些較不穩(wěn)定的礦巖和軟弱夾層中出現(xiàn)的最為頻繁。

②深部巖爆。近年來越來越多的金屬礦山的開采深度都已經(jīng)超過了1 000 m范圍，再這樣的高應(yīng)力條件下，硬巖層很容易出現(xiàn)地下巖爆的情況，例如深部出現(xiàn)巖爆聲和巖石彈射的情況，導(dǎo)致在地表上如同打雷得聲音，嚴重損壞礦井巷道，導(dǎo)致采區(qū)發(fā)生嚴重垮塌。

③地表塌陷。因為淺部空區(qū)或者是較大面積的開采的影響，在靠近地表的巖移活動中，很容易出現(xiàn)道路和地表建筑受到危害的情況。甚至?xí)霈F(xiàn)山體滑移的情況。金屬礦山更容易出現(xiàn)地表塌陷，會導(dǎo)致嚴重的危害。當巖石移動的要一定的程度，或者是因為爆破，都會導(dǎo)致采空區(qū)出現(xiàn)打翻我的崩塌，因為采空區(qū)的崩塌是突然性的，所以還會導(dǎo)致巨大的地震波和空氣沖擊波情況。

④井下突水是指突發(fā)性的大量涌水，一般都是因為操作不合規(guī)或者是沒有進行正常的開采所導(dǎo)致，基本都是采礦作業(yè)所導(dǎo)致，在施工的過程中，一旦是靠近了積水的采空區(qū)或者是巷道，在遇到地下河或者是溶洞后，附近隔離巖層一旦失去穩(wěn)定，就會出現(xiàn)井下突水，造成危害。

⑤大面積塌陷。如果礦山的開采使用的崩落法或者是空場法，那么就會形成巨大的崩落空區(qū)和采空區(qū)，當這些空區(qū)足夠大之后，就會出現(xiàn)大面積的空區(qū)崩塌，如果沒有能夠準確預(yù)防和處理不夠正確得當，那么就很可能出現(xiàn)嚴重的災(zāi)害事故，大面積的踩空崩塌會導(dǎo)致嚴重的破壞，經(jīng)濟損失嚴重，此外，很多礦山存在大量的采空區(qū)域，這些空區(qū)崩塌的可能性都是非常大的。

3 地下礦山安全信息化技術(shù)的應(yīng)用

中國采礦業(yè)未來的發(fā)展必須構(gòu)建信息化礦山開采架構(gòu)，確保礦山開采可以更加安全、高效和可持續(xù)。

安全信息化礦山的基本組成部分是核心控制系統(tǒng)、井下安全信息采集系統(tǒng)以及動態(tài)監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)、安全決策支持、管理系統(tǒng)等多個部分。

3.1 構(gòu)建信息采集和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

在對礦山進行多方面的數(shù)據(jù)采集之后進行回擊，然后形成一個綜合的數(shù)據(jù)庫。確保最終形成的數(shù)據(jù)庫是一個實時、動態(tài)、即時更新并且可以直接被中央控制室調(diào)用的數(shù)據(jù)庫。進行基本數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，首先要確保信息采集和處理系統(tǒng)快速、準確和自動化，這些都是礦山安全信息化的基本保證，另外還需要大量應(yīng)用礦山3D拓撲建模和分析技術(shù)、井下快速定位和自動導(dǎo)航技術(shù)、智能采礦以及高效安全保障技術(shù)等。

3.2 應(yīng)用安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

傳統(tǒng)的礦山開采一般都是借助經(jīng)驗來預(yù)測可能出現(xiàn)的事故，常用的辦法就是敲幫問頂。但是因為科技的發(fā)展，所以也顯著改進了對于事故的預(yù)測手段。

例如在礦山開采過程中開始逐漸應(yīng)用探地雷達、應(yīng)力檢測儀、火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)、射頻發(fā)送跟蹤系統(tǒng)、3D動態(tài)空區(qū)激光檢測系統(tǒng)以及微震檢測系統(tǒng)等新的科技手段，很好地幫助了井下事故的預(yù)測以及井下救援等工作的開展。

3.3 應(yīng)用安全決策支持系統(tǒng)

基于射頻定位識別技術(shù)，在結(jié)合了GIS系統(tǒng)的地理空間信息管理功能以及地面監(jiān)控中心安全信息數(shù)據(jù)庫的前提下，構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)庫錄入井下作業(yè)人員發(fā)射的數(shù)據(jù)信號，然后通過軟件的處理，在主機上清晰的顯示人員的移動狀態(tài)以及環(huán)境安全狀態(tài)等，從而實現(xiàn)自動監(jiān)控和跟蹤人員的目的，如果井下發(fā)生坍塌、突水以及火災(zāi)等情況，可以快速清晰顯示受災(zāi)區(qū)域人員的數(shù)量、身份以及具體位置等，從而幫助救援隊伍更快進行救援。

3.4 應(yīng)用安全管理信息系統(tǒng)

借助當前完善的信息化技術(shù)構(gòu)建健全的信息管理系統(tǒng)和高效快速的救援體系，確保能夠快速反應(yīng)和多方面協(xié)同救援。通過與其他的控制系統(tǒng)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實施交換，來共同將礦山的綜合生產(chǎn)運行狀況反映出來，幫助管理人員更快了解地下礦山的地測、通風(fēng)、防塵、供電、供水等設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況。

4 結(jié) 語

經(jīng)濟的快速發(fā)展使得各行業(yè)對于礦產(chǎn)資源的需求量越來越大，因為我國在集約化和現(xiàn)代化礦產(chǎn)開采方面較為落后，所以需要充分應(yīng)用信息化技術(shù)和高科技手段，構(gòu)建地下礦山的安全狀況實時監(jiān)控，要確保能夠防患預(yù)警、事故預(yù)警、安全監(jiān)控、調(diào)度以及生產(chǎn)管理等。確保盡量避免各種事故的出現(xiàn)，保證礦山企業(yè)可以穩(wěn)定、持續(xù)和健康的發(fā)展。

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