矿山工程中地质灾害预警系统设计及应用研究

现阶段，我国矿山资源与相应的需求不断提高，人们在矿山开采阶段对于安全生产的要求更加重视，采矿工作开展阶段，考虑到水文地质灾害的发生原因，为了尽可能规避安全事故的发生，安装对应的地质灾害预警系统显得尤为重要。

在大部分情况下，开采人员的安全意识相对较为匮乏，并且在处理地质灾害的过程中，传统的监测方法效率不高，相应的灾害预防措施显著不足，在灾害发生的前期阶段没有进行合理的预警，导致矿山施工过程中面临较大的不确定性，安全隐患的存在一定程度上也会限制矿山工程的开展实施效率

。预警系统在我国大部分工业生产中有着广泛的应用，但是预警系统目前仅仅处于基础的理论阶段，还缺乏实践的证明与相关经验的完善，预警系统的实用性与可行性还有待进一步提高。下文针对矿山开采工程施工操作进行充分讨论，判断水文地质灾害预警系统工作的具体原则，以充分提高矿山工程实施效率为主要目标进行地质灾害预警系统的设计与落实。

房间里一片寂静，突然刘佳他妈尖叫一声。很快，我被老爹往肩上一甩扛回了家。听说，刘佳他妈这几天不在家，早上回来时才发现我睡在刘佳的床边，赶紧通知了我妈。

1 矿山开采地质灾害类型

1.1 矿内成因

矿山采矿工程的频繁开采，导致了岩体变形、地质结构的内部变化规律被改变，再加上大型的矿山开发导致巷道被破坏，一系列的因素都有可能是导致矿山内部和矿山外部灾害形成的原因。一般而言，巷道气体浓度达到一定程度可能会发生爆炸产生较为常见，也是矿山工程安全事故成因中发生率最高的安全问题。同时，如果使用时间较长，碳化的程度相对较低，矿体内所包含的水分依然较高，长时间内未得到有效处理，那么在水分发生蒸发之后，在满足燃烧的条件下，可能会自动发生自燃的情况，从而导致工程火灾的出现。这就需要采矿场所施工的巷道内及时保存良好的通风环境，定期监测巷道内的有害气体浓度，降低灾害发生的概率

。采矿场一旦出现安全施工事故，严重的后续的开采工作之外，往往会产生人员伤亡的情况，这类事故矿企要尽最大可能的避免，从根本上加强对该类事故的全面防范至关重要。

1.2 岩体变形

除了火灾发生所直接导致的安全事故，岩体变形的情况也是矿山工程实施过程中常见的一类地质灾害，岩体变形的成因主要是由于采空区地面产生塌陷，如果施工人员操作存在问题，出现违规开采或者过度开采的情况，就会导致采空区发生地面塌陷的问题。地面塌陷的问题发生在很大程度上是因为岩体支撑结构遭到破坏，整体矿山结构不稳定的情况较为显著。一旦发生岩体变形的问题，则会导致矿山工程实施周边的道路、建筑造成对应的破坏，并且坑内岩体爆炸的情况也可能会发生，如果坑内围岩受到地壳应力的影响产生了不同程度上的压缩情况，那么采掘挖空之后，岩石地应力会直接面对释放点，从而导致岩体受力过度产生碎裂的情况，并且会导致喷射的情况出现，导致爆炸事故的发生。

1.3 水位改变

此外，在地质灾害预警系统中还可以增加层次化的结构，从而加强对硬件系统安全的维持与管理，灾害信号的收集是根据预警系统的功能进行划分，通过信号采集装置可以有效对信号的数据进行判断，确定其中是否存在危险的隐患或者因素，如果检测到的信号安全，那么对应的数据会在后台数据库中进行存储，如果存在危险的隐患，则会触发预警装置进行报警。

2 面对矿山开采工程的水文地质灾害预警系统设计

此外，在软件设计的过程中，需要结合不同地质灾害的安全事故发生概率建立标准化阈值，阈值设置要按照最高值与最低值进行标准设置，传感器收集的数据要通过处理器对阈值进行比对，并且将监测数据在显示器上进行实时反馈，操作人员可以通过处理器终端对各项数据进行有效分析，并在此基础上将监测到的数据在设备中进行调节与比较，如果数据实际值过高，那么会自动启动预警装置，报告操作人员此时监测数值存在问题，达到预警报警的效果。如果参数此时低于阈值的设置，那么数据则会判定为无效，根据系统设计的算法判断此时处于安全施工阶段。

微波消解仪工作条件：5 min 升到135 ℃，保持5 min；10 min升到220 ℃，保持20 min。

地质灾害预警系统在工作的过程中，通过采用灾害监测平台对相应的数据进行收集，并在此基础上进行有效的分析与研究，可以有效对水文地质灾害模型的发生情况进行综合比对，从而在此基础上达到对灾害进行预测的目的，地质灾害预警系统本质上属于核心的控制系统，可以通过传感器与处理器的结合应用，来实现对相关与预警安全相关的参数预测，从而全面提高矿山工程实施过程中的安全性。

“就算整个世界都背叛你，唾弃你，我还是对你绵绵细语。”我话音未落，她缓缓抬头望向我，眼睛里透出一丝怪异的模糊暖光，“你今天体表受过外界意外撞击，让我看一看是否有体内出血，好吗？”

2.1 系统运行环境及探测器设置

与之不同的是，傈僳族的竹书文字是在西方侵略者和传教士入侵和民族主义的话语背景下创造产生的。傈僳族的竹书作为一种本民族内部创造出来记事符号，亦承载了民族英雄的故事和抗争的意义。如竹书的起源传说讲到，其创造者是来自社会底层的贫苦农民汪忍坡，他为了改变傈僳人被剥削和被奴役的社会地位、阻止西方教会的文化入侵而创造出竹书文字。从其书写功能上看，竹书主要记录了供原始宗教祭祀使用的经书和傈僳族传统的民间文学。此外，民间还用之记账、通信等。[注]杨光远、赵岩社：《云南少数民族语言文字概论》，云南民族出版社，2002年，第460页。

在地质灾害预警系统安装完成之后，可以通过遥感的方式对系统整体进行信息化的反馈与处理，从而满足预警装置工作的实际条件。在当前大部分矿山工程中使用的系统主要分为两个部门，包括集成式结构系统以及检测服务端口两个类型，两种类型共同构建了矿山地质灾害预警系统的监测网络

。在监测网络构建完成之后，还需要对信息感知器、网关等设备进行设计，从而避免信息系统产生外泄，导致数据产生较大的波动，最大化提高资源共享的目的，达到全方位的数据监测效果。

水位改变也是矿山工程实施中常见的一类地质灾害，水位改变具体可以导致矿坑突水灾害或者涌水灾害的发生，这种灾害出现之后，对整体矿山结构的规模影响相对较大，并且具有较高的突发性，会导致施工企业在矿山开采过程中面临较大的安全隐患

。施工人员在操作过程中，需要及时判断矿坑内部的涌水量情况，如果对涌水量的预估判断出现错误，后续开采容易对穿透水断层产生贯穿的情况发生，或者开采掘进遇到地下暗河的问题，导致地下积水会大量在矿井中产生集聚，导致地质灾害情况的发生，对施工人员的生命安全造成威胁。

首先，操作人员需要对边坡参数进行有效设计，并在此基础上加强对应的检测力度与效果，对边坡位置可以采用安装挡墙的方式进行固定。在开挖之后，如果边坡产生了变形的情况，则需要及时停止施工，并且安排专业的工作人员对地质情况进行勘察。对于渣场存在的废弃残渣，也需要采用边坡坡度的重新设计来进行控制，安装相应烂渣坝来避免泥石流问题的发生。

2.2 开发预警系统运行软件

在预警系统设计的过程中，其中可以具体划分为灾害机制预测以及灾害自动预警两种方式，在预警系统工作的阶段，如果仅仅采用单一的操作方法，那么最终得到的预警数据参考价值不高，实际预测结果相对较为简单。因此，一般在针对矿山工程施工设计的地质灾害预警系统都会增加突发性预警系统，可以有效提高算法的系统化水平，并且在此基础上进行操作难度的控制，具体包括突发灾害系数判定、板块论证两种方式进行处理。

在灾害预警系统工作的过程中，其中包含的数据信息相对较多，一般包含有网络数据等内容，并且对于计算机的工作环境也有着较高的要求，如果在既定的时间内，需要进行大量的数据处理，计算机的计算负荷相对较高，会导致系统产生卡顿，工作效果不佳的情况出现

。因此，在系统设计的过程中，需要尽可能提高计算机硬件标准，并且将作为数据处理的子系统加入到核心管理系统中，如果系统需要超负荷进行运算，则可以通过子系统的介入对其中包含的缓存数据进行删除与缓存处理，提高系统运行的稳定性。此外，在进行数据管理的过程中，操作人员可以建立对应的数据库，数据库中的内容应该包含原始数据以及地质灾害数据等，提高设备对数据的监测效果，在设备满足数据搜集要求的基础上进行统一化的分析。缓存数据文件的格式默认应该设置为.txt格式，并且按照整体性原则要求利用各类数据处理软件对其中的含义进行划分，可以按照危害问题、轻度危害问题以及中度危害问题进行划分，不同层级之间的危险程度具有相互独立的情况，在此基础上建立的数据库可以达到高效的设备数据收集与预处理的功能。

在矿山工程实施的过程中，一般设置的水文地质灾害预警系统具体包括天气预警系统、突发情况预警系统等装置设备，并且可以对地质灾害所具有的特点进行集中化的区分与明确，可以通过对施工环境下的地板移动、人口密度划分等进行区分，从而实现预警的自动化处理。

2.3 水文地质灾害预警系统

矿山工程水文地质灾害预警系统在设计的过程中，前期需要对施工数据进行采集，并进行系统的录入处理，结合选用地质灾害预警设备软硬件的要求，可以进行图像、音频的统一化比对，从而在此基础上判断环境因素可能对实际变化规律产生的影响，进行地质灾害数据的重新比对与分析，对其中包含的水文地质灾害信息进行系统化的检测，并通过终端控制设备发布对应的地质灾害预警信息，缓存后的数据可以作为后续信息检索与查询使用。在预警系统设计的阶段，操作人员需要充分根据设计的要求与特点，系统自动对音频信息与实际图像进行检测与反馈，并在此基础上判断整体系统所具有的变化规律特点，将其中包含的地质灾害数据进行及时更新与反馈。

2.4 仿真实验

为了全面提高地质灾害预警系统工作的效率，确保系统设计的高效性，操作人员需要在地质灾害预警系统设计完成之后，结合特定的数值变化来判断系统的整体稳定性，采用仿真实验的方式来判断系统整体上的科学性与严谨性。

3 面对矿山水文地质灾害的预防措施

从本质上而言，矿山工程属于典型的生产工业化活动，其中包含的安全隐患较多，如何进行合理的防范与预警，是地质灾害控制管理的核心内容。为了全面提高地质灾害预警效果，矿山施工人员需要对实际施工环境进行分析与判断，并且结合实际情况提出对应的预防管理措施，按照不同的地质风险进行划分。一般而言，按照不同地质特点的安全隐患可以划分为“重点防治区域”、“次重点防治区域”以及“一般防治区域”。

3.1 重点防治区

在重点防治区进行管控的过程中，需要结合实际情况对区域内的风险进行评估与调整。

首先，在硬件系统的设计过程中，如果信息收集的传感器与对应的数据反馈信息相对合理，并且数据的展现与内容都能够将真实的矿山数据进行反馈，在很大程度上可以有效提高矿山开采的安全性。其次，软件系统在设计过程中，需要结合矿山工程实施的具体情况，构建相应的预测算法与预测系统，从而在特定的地点环境下对预警系统进行负反馈调节，其中安装设置的灾害传感器也可以实现高效的信息数据分析，建立更加完善的框架结构，从根本上提高地质灾害的预测精确度。

“越中山水之奇丽者，剡为之最。剡中山水之奇丽者，金庭洞天为之最。其洞在县之东南。循山趾而右去，凡七十里，得小香炉峰，其峰即洞天之北门也……真天下之绝境也……是以琅琊王羲之领右军将军，而家于此山。其书楼墨池，旧制犹在……其金庭洞天，即道门所谓赤城丹霞第六洞天者也……过此峰东南三十余里，有石窦牙为洞门，即洞天之便门也。人或入之者，必赢粮秉烛……莫臻其极也……登书楼，临墨池，但见其山水之异也，其险如崩，其耸如腾，其引如肱，其多如朋。不三四层，而谓天可升。”[3]7520

3.2 次重点防治区

矿山工程在实施的过程中，生活区容易产生大量的残渣与废弃物，这部分残渣与废弃物容易导致滑坡情况的产生。因此，矿山生活区的建设需要加强对这部分垃圾的处理与清除，避免后续产生的飞石或者滚石的情况产生。在公路辅助性工作建设设计阶段，为了提高对矿山地质的保护效果，需要设置有效的边坡参数进行控制，并在此基础上进行加固处理，通过在边坡周边设置排水沟的方式，控制地表水的排放，对其中产生的废弃残渣，也需要进行组织化的堆放与修复处理。

3.3 一般防治区

一般防治区内的危险系数相对较低，其中没有直接进行施工的场所。在矿山工程开展的过程中，该地区的核心工作在于防范水土流失情况的出现，避免地表岩体产生破碎的情况。

因此，施工管理人员要对该地区进行充分的限制，避免越界开采的情况发生，尽量减少人为活动或者相关施工工作的进行。

依据对液压系统技术参数要求、山地作业环境及森林抚育剩余收集模式[11]，并借鉴森林工程机械相关研究[12]，选取山东莱工机械制造公司生产的ZL920型铰接轮式装载机为样机的牵引主机设备。该类型机在国内使用较为普及，在林业生产中已广泛采用，如原木装车、归楞、修路及其它辅助生产等。由于是铰接结构及大轮式胎，并具有爬坡、转弯灵活及越野性好特性，适合于山地条件作业。

4 结语

综上所述，矿山工程地质灾害预警系统的设计与应用是提高矿山工程施工效率与安全性的有效措施。

在地质灾害预警系统设计与应用的过程中，首先需要结合实际施工特点进行科学化的分析与防范，提高企业施工的开采效果。此外，施工人员需要加强对矿山资源的开发，并且在地质灾害预警系统软硬件设计方面考虑安全、效率两个方面的问题。

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[2]王斌．矿山工程地质勘查及地质灾害治理对策[J]．世界有色金属,2019,02：133+135．

[3]汪洋．基于矿山开采工程的水文地质灾害预警系统设计[J]．世界有色金属,2019,17：150-151．

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[6]尹彦波,李爱兵．矿山地压灾害预警及预警模型可视化研究[J]．采矿技术,2010,1002：34-35．