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經過多年的大規(guī)模持續(xù)開采，我國淺部礦產資源逐年減少，礦產資源的開采逐步向深部推進。相關資料顯示，未來10年內，我國將有三分之一以上金屬礦山的開采深度達到或超過1000米，深井開采成為未來礦業(yè)開發(fā)的必然趨勢。

然而，在孕育著礦產資源的深部地帶，冒頂、片幫甚至巖爆等災害頻繁發(fā)生，嚴重威脅著井下作業(yè)人員的生命安全。

“小規(guī)模的巖爆會從周邊巖體中飛出一些薄片，伴隨清脆的爆破聲。大規(guī)模的巖爆發(fā)生時聲音有點像打雷。”礦冶科技集團有限公司(以下簡稱礦冶集團)首席專家、礦山工程研究設計所所長楊小聰告訴科技日報記者，巖爆是金屬礦深井開采的主要安全災害，通常會損壞巷道、采場及井下設施設備，嚴重時會造成人員傷亡。

為保障安全生產，礦冶集團礦山工程研究設計所地壓監(jiān)測團隊經過近10年的研發(fā)，打造了BSN礦用高精度微震監(jiān)測系統和BSC礦山安全監(jiān)測分析云服務平臺，“感知”深井采礦作業(yè)區(qū)的“風吹草動”，為深井開采搭建起安全“防火墻”。

楊小聰介紹，地壓監(jiān)測業(yè)務是從采礦安全需求中衍生出來的，包括應力監(jiān)測、變形監(jiān)測、位移監(jiān)測和微震監(jiān)測等多種監(jiān)測內容。其中，微震監(jiān)測是監(jiān)測巖爆最有效的手段。結合應力監(jiān)測、變形監(jiān)測數據，監(jiān)測系統可以直觀地反映地壓活動，從而幫助技術人員總結礦山地壓活動規(guī)律，對作業(yè)區(qū)的安全隱患進行預警，保障開采作業(yè)的安全。

“當巖石所受壓力接近其強度極限時，會產生‘聲發(fā)射信號’。如果礦山巖體在地壓作用下發(fā)生破裂，會發(fā)出微震信號。”楊小聰介紹，微震監(jiān)測系統通過監(jiān)測礦山巖體在采礦過程中發(fā)出的微震信號，可以推斷礦山地壓活動的時空規(guī)律，評估采礦作業(yè)區(qū)域的安全風險。技術人員可通過提前采取安全措施來規(guī)避風險，實現采掘、支護等井下作業(yè)的在線優(yōu)化，更安全地組織生產。

目前，礦冶集團礦山工程研究設計所地壓監(jiān)測團隊開發(fā)的監(jiān)測系統是國內最主要的礦山地壓監(jiān)測系統之一，已開始在各大礦山推廣應用。

楊小聰向記者分享了檢測系統在云南省迪慶藏族自治州香格里拉市區(qū)東北部普朗銅礦的應用案例。“監(jiān)測系統成功預警了普朗銅礦的一次采空區(qū)懸頂事件。”他告訴記者，2017年，監(jiān)測系統就曾在普朗銅礦中很好地反映了采空區(qū)問題，提前進行了安全預警，幫助技術人員及時采取了防范措施。

今年4月，《“十四五”國家安全生產規(guī)劃》發(fā)布。該規(guī)劃提出，深化金屬非金屬地下礦山采空區(qū)隱患治理，建立完善非煤礦山安全風險監(jiān)測預警機制和監(jiān)測監(jiān)控系統，研發(fā)應用非煤礦山智能感知裝備及綜合監(jiān)控裝備。

在礦冶集團實驗室，由3塊大顯示屏組成的礦山安全監(jiān)測云服務平臺，正實時展示地下礦山的地壓監(jiān)測、露天礦山的邊坡監(jiān)測和尾礦庫的綜合安全監(jiān)測信息，為技術人員提供分析數據支撐。

楊小聰表示，礦冶集團礦山工程研究設計所地壓監(jiān)測團隊瞄準“智慧礦山”，正推動礦山安全監(jiān)測云服務平臺建設。利用該平臺，團隊可在北京辦公室遠程診斷全國各地礦山企業(yè)地壓情況，實現礦山開采過程中“安全預警—災害防控”立體監(jiān)管。

(記者孫瑜)