多災源地下礦山開采過程災害監測及預警技術研究

程　虎（招遠市河西金礦,山東　招遠　265400）

多災源地下礦山開采
過程災害監測及預警技術研究

程虎
（招遠市河西金礦,山東招遠265400）

地下礦山的開采環境復雜而特殊，也存在著各種潛在的危害，而且會造成毀滅性的的破壞。在這樣的情況下，構建科學、可靠的災害監測和預警系統十分必要，本文首先分析了多災源地下礦山開采的環境及特點，并簡要概述了災害監測監控技術和預測預報理論，最后論述了總體構建監測和預警系統的要求。

多災源地下礦山;監測;預警

1　簡要分析多災源地下礦山的開采

對于地下礦山，其最大的特點就是開采的環境狹小且閉塞，又因為地質結構復雜，存在各種不可預知的危險因素，所以開采工作是充滿危險性和不可預知性的。目前，易采礦產不斷耗盡，針對這樣的現實情況，我國轉移開采目標，逐漸開始對深部礦體、松軟破碎礦巖體等地質環境復雜且充滿隱患的礦體，進行開采。

以深部礦體的開采為例，對其可能存在的隱患進行分析。對深部礦體進行深井開采時，因為周圍環境例如地熱、地質和水文條件等的影響，使得整個開采的過程一直處于一種特殊的環境，即高井深、高地溫、高應力和高巖溶水壓，這四高將直接或間接的引發其他潛在危險的出現。

對于多災源地下礦山開采的主要特點，可以概括為以下三個方面：（1）在多災源地下礦山開采過程中，如前文分析，開采的環境惡略，會受到各種自然災害和人為因素的共同影響，所以其第一個明顯的特點就是災害出現的可能性大。

（2）其次，在開采過程中，一旦一個環節出現問題，引發災害，將會引發一系列的災害發生。例如高地溫、高低壓等因素會引發巖爆、突水等災害的發生，在深井下，通風不暢導致有毒害的氣體不能及時的擴散出去，對井下工作人員的工作大大折扣，也嚴重的損害了工作人員的身體健康。

（3）由于地下礦井開采的特殊性，一旦災害發生，將會帶來不堪設想的后果。

2　構建災害監測和預警系統

2.1災害監測監控技術

（1）傳感技術。我國傳感器的發展較發達國家較慢，在以前，傳感器只可以對單一對象進行檢測、僅可實現簡單的處理功能、難以維護的有線傳輸方式，經過長期的不斷突破，現已取得極大地進步，逐漸的實現了智能化、微型化和多功能化，并且可以與微型計算機進行直接的通信。

傳感器的種類眾多，以監測和監控對象的不同，可以分為如下三類：1）氣體濃度傳感器，監測對象為有毒害的氣體，例如CH4、H2S、CO等；2）參數傳感器，用來監測圍巖、礦體的位移、壓力的變化、工作環境的溫度、水倉的水位和水溫的變化以及設備的電流、電壓、速度的變化；3）開關量傳感器：用來監控設備的開關機、機電設備的饋電狀態、風門的開關狀態等。

（2）無線通訊技術。隨著無線通訊技術的迅猛發展，在礦山的監測監控系統中，無線傳輸方式已逐漸代替傳統的優先傳輸方式。

現對一些應用廣泛的無限通訊技術進行簡單的概述。

藍牙，其主要功能是進行近距離的語言和數據的傳輸。藍牙是基于TDMA原理的點對點和點對多點的無線連接方式，設備簡單、性能優良、操作便捷，很大程度的提高了通信的效率。

Wi-Fi技術，可以分為點對點模式和基本模式兩種運作的模式，無線網卡和無線網卡間的通信屬于點對點模式，無線網絡規模擴充或無線和有線網絡并存屬于基本模式。在室外，Wi-Fi的可使用范圍是300m,在辦公環境中，最長為100m，憑借優良的性能和便捷的通信方式，Wi-Fi技術得到廣泛的應用。

無線傳感器網絡，屬于一種新型的無線通訊網絡，低功耗、低成本、網絡拓補可動態變化都是其顯著的特點，除此之外，在無線傳感器網絡中，單個節點或者局部節點出現故障，不會使得整體的網絡出現癱瘓，傳感器節點的廣泛分布，也很好的增大了監測的網絡覆蓋面積。

2.2預測預報理論

為實時的掌控深井下作業的狀態，人們逐漸對礦山開采過程中的環境和設備進行監測和監控。由于監測數據龐雜，要對其進行科學、有效的利用，必須根據預測預報理論，對各類數據進行科學的建模，實現預警的功能，實現對礦山災害的預防。

根據經驗和預警對象的監測數據，進行建模，預測預警對象在未來時刻的變化情況，目前，對于礦山災害預測預報的理論很多，現對其中兩種進行概述。

（1）回歸分析預測法。依據回歸分析理論，分析預測目標變量和有內在關聯的一個或幾個變量之間的關系，在此基礎之上，建立回歸模型，預測目標變量的變化規律和趨勢。該方法根據經驗對目標變量進行預測，未考慮目標變量的突變性，具有慣性原理的思維方法，因此這種方法很難實現精準的預測。

（2）突變理論。1972年，法國科學家ReneThorn提出突變理論，該理論克服了回歸分析預測法的線性特性，展現了解決非線性突變問題的優良優勢，被廣泛應用于各個學科，在災害的預測方面也得到了很好地應用。

3　總體構建監測和預警系統

在進行整體的構建監測和預警系統時，應該綜合的考慮多災源地下礦山的特殊性和復雜性，主要考慮以下方面內容：首先要實現對多災源地下礦山進行全方位、多角度的全面監控；其次，多災源地下礦山災害發生可能性大且后果嚴重，因此一定要采用最先進的監控預警技術；最后，對于檢測和預警系統，可靠性和實時性是最基本也是最重要的要求。

4　結束語

目前，我國面臨大宗礦種儲量嚴重不足與經濟發展對其要求不斷增多的矛盾，且不斷出現礦山開采事故，對這一高危險行業，我們需增加對其安全性的關注，并提出科學合理的解決措施。通過本文對多災源地下礦山開采過程災害監測和預警技術的研究，希望對本行業的發展進步有一定的參考價值。

[1]崔秀敬.多災源地下礦山開采過程災害監測及預警技術研究[D].中南大學,2012.

[2]王少軍.礦山遙感調查的理論及方法研究[D].中國地質大學,2013.

[3]李朝安.山區鐵路沿線泥石流監測與預警研究[D].西南交通大學,2012.

程虎（1986-），男，山東聊城人，本科，助理工程師，研究方向：采礦。