智能化立体监管地下矿山安全信息化技术研究

黎欢 李翔

摘要：本文详细分析了如何监测地下矿山安全的信息化技术，并且详细描述了现今矿山的生产安全问题：矿山的地质特殊复杂，当前无法进行准确地监测，安全措施较为薄弱，因此存在较多的安全问题。同时分析了在进行矿山开采时可能出现的问题和困难：地下空气不流通，整体环境能见度较低，冒顶片帮和突水事故发生的可能性较大。对矿山开采和监测方面的信息化技术应用进行系统的阐述：安全监测预警系统、安全管理信息系统、信息采集与基础数据库、安全决策支持系统。通过这些信息化技术的应用，旨在于矿山中的灾害性事故发生的机率可以有效地降低，从而矿山企业可以得到更长远地发展，为建成山清水秀美丽之地贡献力量。

关键词：地下矿山;信息化技术;安全监测

近些年，矿山中时常发生灾害性的事故，这些事故一方面危及技术人员的安全，一方面还影响矿山企业的利益，不利于矿山企业的长远发展。接下來人们将重点关注怎样降低矿山灾害性事故发生的概率。随着当前我国的经济迅猛发展，矿山资源的需求量也在不断上升，而为了更好地满足人们对矿山资源的需求，矿山企业必须加快对地下矿山资源的开发。但是，就当前的情况而言，技术发展无法完全满足开采的需求，矿山的灾害性事故发生频繁，这些事故不利于矿山企业的长远发展，也不满足生态环境的保护。

1地下矿山安全生产现状

就目前而言，我国矿山的总体特点在于：规模不大、基础较差、整体分布较广、种类繁多。由于矿山企业技术不够先进，又过于看重经济效益，没有完善的管理体系，各种灾害性事故频发，例如采场冒顶、井下突水、地表塌陷、深井高温、废石场泥石流、巷道坍塌、矿山地震、山体崩塌等等。而这些灾害性事故使得人员的生命安全得不到应有的保障，国家财产也无法得到保障。为了更好地避免灾害性事故频发，矿山生产的安全性显得十分重要，这就需要矿山企业采取一定的技术和安全措施。从我国当前的矿山特点以及安全生产的需要来说，我国的矿山生产主要有以下几个问题：首先，我国的矿山地质环境复杂多样，这也是灾害性事故频繁发生的原因之一。其次，矿山企业没有全面的监测系统以及科学的检测方式来保证生产的安全。然后，我国矿山企业的安全生产设备不足，没有足够的经费投入。最后，由于以上的安全问题没有及时地解决，在生产过程中不断累积，却没有找到合理的隐患解决方法。

2矿山灾害

2.1地下矿山开采存在的问题

地下的矿山开采存在很多的类别，例如天然气开采、非金属材料矿床开采、金属矿床开采、煤矿开采等等。一般情况下，大多数的矿山开采可以采用凿岩爆破法以及采装运输法，但也有部分例外，如石油以及天然气往往使用钻井法。矿山开采的主要形式包括露天开采以及地下开采。不同于露天开采的高可见度以及较好的通风条件，地下矿山开采主要有以下几个问题：

首先，由于地下矿山的井巷工程非常复杂，而往往可供工人进行作业的通道十分狭窄，工人的视线范围较小，整体环境能见度较低，这也导致坠井、触电等意外事故经常发生。其次，地下的空气质量较差，流动性也是十分恶劣，这就导致废气中毒以及火灾等意外事故发生的机率大大增加。然后，由于工人很难观察到地下岩层的整体情况，突水、冒顶片帮等灾害性事故发生机率大大提高。最后，由于地下采空区十分容易坍塌，却无法及时地发现，这也可能导致作业人员的安全无法得到保障。

2.2矿山安全灾害类型

一、深部岩爆。硬岩层在高应力的作用下如果作业人员进行作业，地下岩爆的现象发生的概率较高。二、地表塌陷。如果在浅部空区或是较大的工作区域进行矿山开采，附近的建筑及道路很容易受到岩移活动的影响，从而造成山体滑移。这种现象一般出现在金属矿山中，往往会造成极大的危害。三、冒顶片帮。这是矿山那开采过程中最常见的灾害。其主要表现为不良地层塌落、块体冒落以及岩层脱落等等。四、井下突水。当作业人员在采空区以及附近有积水的区域进行作业，如果出现操作不当的行为，就会导致大量涌水突然出现。五、大面积空区垮塌。当作业人员在地下矿山采取崩落法和空场法进行开采，崩落空区及采空区就会因此形成，若没有采取相应的处理和预防的措施，这些空区很容易发生坍塌事故，危及作业人员的生命安全。

3信息化技术的应用

3.1信息采集与基础数据库

矿山数据库中有用的信息通过整合从而形成一套实时更新、动态的综合数据可系统，可以随时呈现给中央控制室。在建立这样一个基础数据库时，信息的采集和处理系统是基础，将智能采矿和安全保障技术以及可视化仿真技术、矿山3D拓扑建模与分析技术、矿山3S技术相结合，只有将这些技术进行有效地衔接融合，整个基础信息库才能更加全面完备。

3.2安全监测预警系统

矿工以前在进行事故预测时往往只能凭借经验进行预测，而最常见的预测方式是敲帮问顶。如今随着科技的发展，矿工进行事故预测的方式也变得更加先进，不再是以前的仅凭经验进行预测，更多的是采用科学的方法进行监测，例如火灾预警系统、探地雷达、3D动态空区激光监测系统、应力监测仪、射频发送跟踪系统等等，这些仪器和系统都很好地帮助了井下救援工作和井下事故预测工作的进行。将这些仪器与计算机网络技术以及通讯技术、自动检测技术、无线数据传输技术、数据库技术相结合，再利用设置在采空区观测点以及采掘工作面内、进风巷口等等位置的传感器进行监控，主要监控对象为炮烟、空气粉尘、一氧化碳、氮硫氧化物、湿度、温度，同时还包括围岩与顶板变形及位移、围岩应力、岩爆，并且将这些检测到的数据及时地传递给地表，及时对可能发生的异常情况进行预警，及时命令相关作业人员停止工作及时撤离，保证工作人员的生命安全。

3.3安全决策支持系统

安全决策支持系统主要是利用GIS系统以及射频定位识别技术，同时在地面安全数据库的辅助下，井下作业人员的数据信号可以快速地被综合数据库识别录入，再借助相关软件的处理，从而将作业人员以及其他的移动目标和周围的环境状况实时反馈到数据库的主机中，最终完成自动监控、自动跟踪、环境安全状态以及运行轨迹回放的全面数字化管理，保证对人员及移动目标的实时位置进行准确识别。如果发生大面积坍塌、突水以及井下火灾等灾害性事故，受灾区域的人员位置、数量等关键信息都可以通过这个数字管理进行实时显示，同时帮助救援人员进行准确的判断和决策。通过将计算机技术和围岩与地表变形有限元分析计算理论相结合进行分析，及时预测和预报采矿活动对周围围岩和顶板变形以及地表变形、移动等相关情况的影响，及时采取相应的预防措施，排除隐患。

3.4安全管理信息系统

先进的计算机技术对于构建全面的安全管理信息系统十分重要，可以更好地完善应急救援系统以及信息管理系统。完善的安全管理信息系统需要与其他监测系统相连接，了解机电运输、排水、供电、通风、防尘以及安全信息和地测等相关信息，保证可以及时解决出现的问题。

4结语

对地下矿山的安全监测和信息化技术的应用对矿山企业的发展十分关键。因此，我们需要不断深入研究矿山的安全信息化技术，促进信息化系统的进一步完善，主要包括安全决策支持系统、安全监测预警系统、信息采集与基础数据库以及安全管理信息系统。通过这些手段，矿山的灾害性事故发生频率可以得到有效地降低，促进矿山企业的长远发展。

参考文献

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