地下矿山安全监督与信息化技术的应用分析

李丹 李公章

摘 要：文章对金属和非金属矿山的安全生产现状、矿山地质灾害的种类以及矿山安全的信息化技术进行分析探讨，认为当前解决矿山的安全问题，信息化技术的应用可以获得最大的效果。

关键词：信息化技术；安全监测；地下矿山

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0076-02

1 当前我国地下矿山在安全生产方面的现状

我国蕴含着大量的矿藏，各种矿山具有种类繁多、分布广泛和户数多、规模小、基础差等特点，因为管理、效益以及技术等多种因素的影响，导致在资源开采方面存在着非常严重的安全问题。例如山体崩塌、地表塌陷、矿山边坡滑坡、废石场泥石流、采场冒顶、尾矿库崩塌、井下突水、采空区大面积地压、以及深井高温等情况，严重影响了社会的和谐稳定以及人民的生产和财产安全。

究其原因，还是因为我国的地下矿山的开采存在着如下问题：

很多的矿山都存在地质非常复杂的情况，而且很容易出现严重的事故，所以严重阻碍了安全生产的进行。并且，随着矿山的开采深度在不断地加深，导致地压危险显著上升，围岩的温度明显提高，并且进行通风和排水的难度也在不断上升，导致矿山实现安全生产的难度明显上升。

矿山安全生产检测手段较为落后，并且没有相关的完善监控系统。

安全生产的基础较为薄弱，相关的投入也不足，所以采用的安全生产管理技术都是较为落后的。

2 矿山存在的安全灾害问题分析

2.1 地下矿山的种类及开采特点

按照开采的矿产种类进行区分的话，有金属矿床、非金属矿床、煤矿矿床、石油等等。一般钻井技术只应用于天然气和石油的开采，其他的矿山的开采方式一般都是凿岩爆破、采装运输等方式。大致分为地下开采和露天开采，两者在凿岩爆破、采装运输和排水供电等方面存在着明显的共同点，而区别则是使用的设备型号、地下的通风、可见度条件等存在区别。其中地下开采存在的安全问题更多，具体如下：

①地下矿山井巷工程较为复杂，而且作业区域较小，能见度也很低，视线差，很容易出现坠井和触电的情况。

②地下矿山的空气流动性较差，所以很容易毒气中毒和火灾的情况。

③因为地下岩层的地质情况很难清除的观察，并且安全生产直接受到水文和地压的影响，所以很容易出现突水和冒顶片帮的情况。

④当地下矿山采空后，容易出现地表塌陷的情况，毁坏建筑物和地表水倒灌，显著增加安全隐患。

2.2 地下矿山出现安全灾害的种类

矿山灾害的原因是大量开采地下矿床所导致，安全灾害的类型主要有冒顶片帮、深部岩爆、地表塌陷、井下突水、大面积塌陷等。

①冒顶片帮在各种地下矿山中出现的最为普遍，同时出现的也是最为频繁。冒顶片帮主要有岩石脱落、块体冒落、不良地层塌陷以及因为各种地质结构和采矿的原因导致的崩塌。崩塌现象在那些较不稳定的矿岩和软弱夹层中出现的最为频繁。

②深部岩爆。近年来越来越多的金属矿山的开采深度都已经超过了1 000 m范围，再这样的高应力条件下，硬岩层很容易出现地下岩爆的情况，例如深部出现岩爆声和岩石弹射的情况，导致在地表上如同打雷得声音，严重损坏矿井巷道，导致采区发生严重垮塌。

③地表塌陷。因为浅部空区或者是较大面积的开采的影响，在靠近地表的岩移活动中，很容易出现道路和地表建筑受到危害的情况。甚至会出现山体滑移的情况。金属矿山更容易出现地表塌陷，会导致严重的危害。当岩石移动的要一定的程度，或者是因为爆破，都会导致采空区出现打翻我的崩塌，因为采空区的崩塌是突然性的，所以还会导致巨大的地震波和空气冲击波情况。

④井下突水是指突发性的大量涌水，一般都是因为操作不合规或者是没有进行正常的开采所导致，基本都是采矿作业所导致，在施工的过程中，一旦是靠近了积水的采空区或者是巷道，在遇到地下河或者是溶洞后，附近隔离岩层一旦失去稳定，就会出现井下突水，造成危害。

⑤大面积塌陷。如果矿山的开采使用的崩落法或者是空场法，那么就会形成巨大的崩落空区和采空区，当这些空区足够大之后，就会出现大面积的空区崩塌，如果没有能够准确预防和处理不够正确得当，那么就很可能出现严重的灾害事故，大面积的踩空崩塌会导致严重的破坏，经济损失严重，此外，很多矿山存在大量的采空区域，这些空区崩塌的可能性都是非常大的。

3 地下矿山安全信息化技术的应用

中国采矿业未来的发展必须构建信息化矿山开采架构，确保矿山开采可以更加安全、高效和可持续。

安全信息化矿山的基本组成部分是核心控制系统、井下安全信息采集系统以及动态监控和预警系统、安全决策支持、管理系统等多个部分。

3.1 构建信息采集和基础数据库

在对矿山进行多方面的数据采集之后进行回击，然后形成一个综合的数据库。确保最终形成的数据库是一个实时、动态、即时更新并且可以直接被中央控制室调用的数据库。进行基本数据库构建，首先要确保信息采集和处理系统快速、准确和自动化，这些都是矿山安全信息化的基本保证，另外还需要大量应用矿山3D拓扑建模和分析技术、井下快速定位和自动导航技术、智能采矿以及高效安全保障技术等。

3.2 应用安全监测预警系统

传统的矿山开采一般都是借助经验来预测可能出现的事故，常用的办法就是敲帮问顶。但是因为科技的发展，所以也显著改进了对于事故的预测手段。

例如在矿山开采过程中开始逐渐应用探地雷达、应力检测仪、火灾预警系统、射频发送跟踪系统、3D动态空区激光检测系统以及微震检测系统等新的科技手段，很好地帮助了井下事故的预测以及井下救援等工作的开展。

3.3 应用安全决策支持系统

基于射频定位识别技术，在结合了GIS系统的地理空间信息管理功能以及地面监控中心安全信息数据库的前提下，构建综合数据库录入井下作业人员发射的数据信号，然后通过软件的处理，在主机上清晰的显示人员的移动状态以及环境安全状态等，从而实现自动监控和跟踪人员的目的，如果井下发生坍塌、突水以及火灾等情况，可以快速清晰显示受灾区域人员的数量、身份以及具体位置等，从而帮助救援队伍更快进行救援。

3.4 应用安全管理信息系统

借助当前完善的信息化技术构建健全的信息管理系统和高效快速的救援体系，确保能够快速反应和多方面协同救援。通过与其他的控制系统之间实现数据的实施交换，来共同将矿山的综合生产运行状况反映出来，帮助管理人员更快了解地下矿山的地测、通风、防尘、供电、供水等设备的运转状况。

4 结 语

经济的快速发展使得各行业对于矿产资源的需求量越来越大，因为我国在集约化和现代化矿产开采方面较为落后，所以需要充分应用信息化技术和高科技手段，构建地下矿山的安全状况实时监控，要确保能够防患预警、事故预警、安全监控、调度以及生产管理等。确保尽量避免各种事故的出现，保证矿山企业可以稳定、持续和健康的发展。

参考文献：

[1] 张旭平.基于物联网的智慧矿山安全生产模型研究[J].煤炭工程，2012，

（10）.

[2] 廖国礼.矿山安全管理核心框架结构研究[J].中国安全生产科学技术，

2010，（2）.