地下矿山安全监测与信息化技术探析

地下矿山安全监测与信息化技术探析

朱红霖

河南工程学院 安全工程学院 河南郑州 451191

摘要：当前地下矿山存在地质结构复杂，检测手段技术先进性差，安全生产基础比较薄弱，存在较多安全隐患的一些特征。在本文中主要针对地下矿山开采过程中存在问题进行探讨，并在此基础上提出了信息化技术在地下矿山安全监测中的应用，希望能够对矿山灾害性事故的发生起到一定促进作用，从而实现地下矿山可持续发展。

关键词：地下矿山；安全监测；信息化技术

引言

近几年来地下矿山开采过程中灾害性事故发生频率越来越高，不仅会对开采人员生命安全造成严重威胁，而且矿产企业经济效益也会受到巨大冲击，对矿产企业实现可持续发展具有一定的阻碍。在我国社会经济快速发展的过程中，工业生产对矿产资源需求量在不断增加，为了能够满足社会经济对矿产资源实际需求，必须要充分保障地下矿产开采安全性。

1 地下矿产安全生产现状分析

我国地下矿产目前整体呈现出规模小、基础差、分布广泛、种类多等一些特征^[1]。但是一些企业为了追求经济效益最大化，在技术水平相对落后的情况下，矿山生产安全管理不到位，导致矿产企业在开采过程中边坡滑坡、采场冒顶、井下出水等事故频繁发生^[2]。对国家财产和企业工作人员生命安全带来严重威胁。从我国矿山安全生产现状来看，仍然存在以下几个问题：首先，我国矿山地质状况相对比较复杂，因此非常容易引发灾害型安全事故，从而给矿产开采造成极大困扰，在矿山开采不断深入的情况下，地压危险性也会相应增加，地下围岩温度会随之提升，在这种情况下通风排水会存在较大困难，从而使得矿山开采面临巨大的安全考验。其次，针对矿山安全检测缺乏先进检测系统和检测手段；再次，矿山在安全生产基础设施建设方面比较薄弱，而且安全投入严重不足；最后，针对矿山开采中存在的部分安全隐患目前仍然没有良好解决方法。

2 矿山安全灾害

2.1 冒顶片帮

矿山在立体栽培过程中冒顶片帮事故出现频率较高。矿产开采过程中不良地方产生塌落，块体冒落、围岩脱落都属于冒顶偏方现象^[3]。

2.2 深度岩爆炸

矿产开采过程中当遇到坚硬岩层的情况下，如果应力条件较高，非常容易出现地下岩爆事故。

2.3 地表塌陷

地下矿山开采过程中进地表岩层在受到采部空区或者是大范围采动的扰动影响下非常容易产生岩移活动，在这种情况下地表建筑或者是地表道路结构不易造成损害，严重的情况下甚至会进一步引发山体滑坡。在金属矿山开采过程中地表塌陷事故的发生频率较高，而一旦出现地表塌陷事故之后会产生不可挽回的后果。

2.4 井下突水

当地下矿产开采面临积水巷道或者是采空区环境的情况下，在开采过程中一旦出现技术人员失误操作，就很可能会导致出现突发性大量涌水。

2.5 大面积空区垮塌

地下矿产开采过程中如果使用空场法或者是崩落法来进行开采，会在地下形成面积较大的采空区或者是崩落空区，随着其规模的不断扩大非常容易引发大面积垮塌现象，针对这种现象，如果不能及时采取有效预防措施，非常容易导致重大安全事故发生。

3 矿山安全信息化技术

对于我国当前的矿产开采行业发展来说，构建安全、高效的信息化系统是未来发展的趋势，在信息化矿山构建过程中安全信息化是一个重要组成部分。

3.1 信息采集和基础数据库

针对信息化矿山构建过程中形成的各种数据库多元化数据进行综合后，构建一个实时性、动态性且可实现随机更新的中央控制数据库系统。而该数据库的构建首先需要矿产企业建立起自动化的数据信息采集和处理系统。另外，还要充分结合3D拓扑建模和分析技术、虚拟现实技术、可视化仿真技术以及矿山3S技术的，来实现基础数据库的进一步完善。

3.2 安全监测预警系统

随着钢铁矿山开采复杂程度的不断提升，技术人员在针对矿山灾害性事故进行预测过程中传统模式下的敲帮问顶方法已经不再适用。随着科学技术的快速进步，在矿产灾难事故预测算方面已经形成了很多新技术，而且在矿山技术领域实现广泛应用。视频发送跟踪系统、微震监测系统、火灾预警系统是其中最具代表性的几种。通过讲上述几种预测技术和自动控制技术、通信技术、数据库技术以及自动控制技术进行充分综合之后，针对矿井静风巷道、采掘工作面、空区等位置设置相应的传感装置，在此情况下就能够针对地下矿井开采环境下的温度、一氧化碳、炮烟、湿度等相关的环境参数进行及时监测，并通过无线传输技术及时将监测数据传送到地表控制中心，这样就能够在事故发生之前及时进行报警，从而有效保障井下工作人员生命安全。

3.3 安全决策支持系统

充分利用射频定位识别技术，将井下生产的各项数据参数及时的录入到大型综合数据库中，并通过系统的数据加工处理后，对矿井安全生产环境状况以及移动目标实现动态化分析，同时能够在主机显示器上进行实时显示，以此来充分保障井下工作人员生命安全。在充分利用计算机技术的支撑后，可以针对矿井围岩以及地表变形充分利用有限元分析方法进行分析测算后，来针对矿山灾害性事故进行精确预测，通过这种方式来实现对矿山灾害性事故的有效预防。

3.4 安全管理信息系统

安全管理信息系统对地下矿山安全生产具有重要作用。而要想进一步构建完善的矿产安全管理信息系统，首先是要针对矿产现有的信息管理系统和应急救援系统充分利用先进计算机技术进行进一步完善。同时与其他先进检测系统进行结合后对矿山实际生产状况进行及时反应，不是能够针对地下矿山安全信息、机电运输通信状况、供水供电状况、通风防尘状况以及地质状况等相关资料进行及时调阅，这样就能够在出现问题的第一时间及时作出应对，将矿山地质灾害但影响控制在最小范围内。

4 结束语

综上所述，在我国社会经济快速发展的过程中，社会工业生产对于自然矿产资源需求量不断增加。而我国目前地下工程开采过程中集约化、现代化程度相对较低，因此针对地下矿产生产安全技术进行不断创新并针对管理进行进一步强化非常有必要。

参考文献

[1]薛锦春. 矿山安全信息化管理与决策的研究[J]. 现代矿业,2010,26(03):94-96.

[2]芦楠楠,陈永珩,马占国,孙彦景,靖洪文. 深部地下巷道围岩结构监测信息化技术研究[J]. 工矿自动化,2019,45(06):1-9.

[3]蒋先尧,张东红,姚松. 谦比希铜矿数字信息化集成管理系统建设[J]. 铜业工程,2017(01):81-85.