地壓監測系統：搭建深井開採安全生產“防火牆”

【科技支撐安全生產】

◎實習記者 孫 瑜

經過多年的大規模持續開採，我國淺部礦產資源逐年減少，礦產資源的開採逐步向深部推進。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採深度達到或超過1000米，深井開採成為未來礦業開發的必然趨勢。

然而，在孕育着礦產資源的深部地帶，冒頂、片幫甚至巖爆等災害頻繁發生，嚴重威脅着井下作業人員的生命安全。

“小規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。大規模的巖爆發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採的主要安全災害，通常會損壞巷道、採場及井下設施設備，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測團隊經過近10年的研發，打造了BSN礦用高精度微震監測系統和BSC礦山安全監測分析雲服務平台，“感知”深井採礦作業區的“風吹草動”，為深井開採搭建起安全“防火牆”。

楊小聰介紹，地壓監測業務是從採礦安全需求中衍生出來的，包括應力監測、變形監測、位移監測和微震監測等多種監測內容。其中，微震監測是監測巖爆最有效的手段。結合應力監測、變形監測數據，監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律，對作業區的安全隱患進行預警，保障開採作業的安全。

“當岩石所受壓力接近其強度極限時，會產生‘聲發射信號’。如果礦山岩體在地壓作用下發生破裂，會發出微震信號。”楊小聰介紹，微震監測系統通過監測礦山岩體在採礦過程中發出的微震信號，可以推斷礦山地壓活動的時空規律，評估採礦作業區域的安全風險。技術人員可通過提前採取安全措施來規避風險，實現採掘、支護等井下作業的在線優化，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測團隊開發的監測系統是國內最主要的礦山地壓監測系統之一，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雲南省迪慶藏族自治州香格里拉市區東北部普朗銅礦的應用案例。“監測系統成功預警了普朗銅礦的一次採空區懸頂事件。”他告訴記者，2017年，監測系統就曾在普朗銅礦中很好地反映了採空區問題，提前進行了安全預警，幫助技術人員及時採取了防範措施。

今年4月，《“十四五”國家安全生產規劃》發佈。該規劃提出，深化金屬非金屬地下礦山採空區隱患治理，建立完善非煤礦山安全風險監測預警機制和監測監控系統，研發應用非煤礦山智能感知裝備及綜合監控裝備。

在礦冶集團實驗室，由3塊大顯示屏組成的礦山安全監測雲服務平台，正即時展示地下礦山的地壓監測、露天礦山的邊坡監測和尾礦庫的綜合安全監測信息，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測團隊瞄準“智慧礦山”，正推動礦山安全監測雲服務平台建設。利用該平台，團隊可在北京辦公室遠程診斷全國各地礦山企業地壓情況，實現礦山開採過程中“安全預警—災害防控”立體監管。