地下礦山安全監督與信息化技術的應用分析

李丹 李公章

摘 要：文章對金屬和非金屬礦山的安全生產現狀、礦山地質災害的種類以及礦山安全的信息化技術進行分析探討，認為當前解決礦山的安全問題，信息化技術的應用可以獲得最大的效果。

關鍵詞：信息化技術；安全監測；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方面的現狀

我國蘊含著大量的礦藏，各種礦山具有種類繁多、分布廣泛和戶數多、規模小、基礎差等特點，因為管理、效益以及技術等多種因素的影響，導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定以及人民的生產和財產安全。

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非常復雜的情況，而且很容易出現嚴重的事故，所以嚴重阻礙了安全生產的進行。并且，隨著礦山的開采深度在不斷地加深，導致地壓危險顯著上升，圍巖的溫度明顯提高，并且進行通風和排水的難度也在不斷上升，導致礦山實現安全生產的難度明顯上升。

礦山安全生產檢測手段較為落后，并且沒有相關的完善監控系統。

安全生產的基礎較為薄弱，相關的投入也不足，所以采用的安全生產管理技術都是較為落后的。

2 礦山存在的安全災害問題分析

2.1 地下礦山的種類及開采特點

按照開采的礦產種類進行區分的話，有金屬礦床、非金屬礦床、煤礦礦床、石油等等。一般鉆井技術只應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、采裝運輸等方式。大致分為地下開采和露天開采，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，而區別則是使用的設備型號、地下的通風、可見度條件等存在區別。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雜，而且作業區域較小，能見度也很低，視線差，很容易出現墜井和觸電的情況。

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的情況。

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

④當地下礦山采空后，容易出現地表塌陷的情況，毀壞建筑物和地表水倒灌，顯著增加安全隱患。

2.2 地下礦山出現安全災害的種類

礦山災害的原因是大量開采地下礦床所導致，安全災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的最為普遍，同時出現的也是最為頻繁。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結構和采礦的原因導致的崩塌。崩塌現象在那些較不穩定的礦巖和軟弱夾層中出現的最為頻繁。

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超過了1 000 m范圍，再這樣的高應力條件下，硬巖層很容易出現地下巖爆的情況，例如深部出現巖爆聲和巖石彈射的情況，導致在地表上如同打雷得聲音，嚴重損壞礦井巷道，導致采區發生嚴重垮塌。

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

④井下突水是指突發性的大量涌水，一般都是因為操作不合規或者是沒有進行正常的開采所導致，基本都是采礦作業所導致，在施工的過程中，一旦是靠近了積水的采空區或者是巷道，在遇到地下河或者是溶洞后，附近隔離巖層一旦失去穩定，就會出現井下突水，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和采空區，當這些空區足夠大之后，就會出現大面積的空區崩塌，如果沒有能夠準確預防和處理不夠正確得當，那么就很可能出現嚴重的災害事故，大面積的踩空崩塌會導致嚴重的破壞，經濟損失嚴重，此外，很多礦山存在大量的采空區域，這些空區崩塌的可能性都是非常大的。

3 地下礦山安全信息化技術的應用

中國采礦業未來的發展必須構建信息化礦山開采架構，確保礦山開采可以更加安全、高效和可持續。

安全信息化礦山的基本組成部分是核心控制系統、井下安全信息采集系統以及動態監控和預警系統、安全決策支持、管理系統等多個部分。

3.1 構建信息采集和基礎數據庫

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

3.2 應用安全監測預警系統

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

例如在礦山開采過程中開始逐漸應用探地雷達、應力檢測儀、火災預警系統、射頻發送跟蹤系統、3D動態空區激光檢測系統以及微震檢測系統等新的科技手段，很好地幫助了井下事故的預測以及井下救援等工作的開展。

3.3 應用安全決策支持系統

基于射頻定位識別技術，在結合了GIS系統的地理空間信息管理功能以及地面監控中心安全信息數據庫的前提下，構建綜合數據庫錄入井下作業人員發射的數據信號，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以及環境安全狀態等，從而實現自動監控和跟蹤人員的目的，如果井下發生坍塌、突水以及火災等情況，可以快速清晰顯示受災區域人員的數量、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 應用安全管理信息系統

借助當前完善的信息化技術構建健全的信息管理系統和高效快速的救援體系，確保能夠快速反應和多方面協同救援。通過與其他的控制系統之間實現數據的實施交換，來共同將礦山的綜合生產運行狀況反映出來，幫助管理人員更快了解地下礦山的地測、通風、防塵、供電、供水等設備的運轉狀況。

4 結 語

經濟的快速發展使得各行業對于礦產資源的需求量越來越大，因為我國在集約化和現代化礦產開采方面較為落后，所以需要充分應用信息化技術和高科技手段，構建地下礦山的安全狀況實時監控，要確保能夠防患預警、事故預警、安全監控、調度以及生產管理等。確保盡量避免各種事故的出現，保證礦山企業可以穩定、持續和健康的發展。

參考文獻：

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