礦山工程中地質(zhì)災害預警系統(tǒng)設(shè)計及應用研究

現(xiàn)階段，我國礦山資源與相應的需求不斷提高，人們在礦山開采階段對于安全生產(chǎn)的要求更加重視，采礦工作開展階段，考慮到水文地質(zhì)災害的發(fā)生原因，為了盡可能規(guī)避安全事故的發(fā)生，安裝對應的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)顯得尤為重要。

在大部分情況下，開采人員的安全意識相對較為匱乏，并且在處理地質(zhì)災害的過程中，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法效率不高，相應的災害預防措施顯著不足，在災害發(fā)生的前期階段沒有進行合理的預警，導致礦山施工過程中面臨較大的不確定性，安全隱患的存在一定程度上也會限制礦山工程的開展實施效率

。預警系統(tǒng)在我國大部分工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用，但是預警系統(tǒng)目前僅僅處于基礎(chǔ)的理論階段，還缺乏實踐的證明與相關(guān)經(jīng)驗的完善，預警系統(tǒng)的實用性與可行性還有待進一步提高。下文針對礦山開采工程施工操作進行充分討論，判斷水文地質(zhì)災害預警系統(tǒng)工作的具體原則，以充分提高礦山工程實施效率為主要目標進行地質(zhì)災害預警系統(tǒng)的設(shè)計與落實。

房間里一片寂靜，突然劉佳他媽尖叫一聲。很快，我被老爹往肩上一甩扛回了家。聽說，劉佳他媽這幾天不在家，早上回來時才發(fā)現(xiàn)我睡在劉佳的床邊，趕緊通知了我媽。

1 礦山開采地質(zhì)災害類型

1.1 礦內(nèi)成因

礦山采礦工程的頻繁開采，導致了巖體變形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部變化規(guī)律被改變，再加上大型的礦山開發(fā)導致巷道被破壞，一系列的因素都有可能是導致礦山內(nèi)部和礦山外部災害形成的原因。一般而言，巷道氣體濃度達到一定程度可能會發(fā)生爆炸產(chǎn)生較為常見，也是礦山工程安全事故成因中發(fā)生率最高的安全問題。同時，如果使用時間較長，碳化的程度相對較低，礦體內(nèi)所包含的水分依然較高，長時間內(nèi)未得到有效處理，那么在水分發(fā)生蒸發(fā)之后，在滿足燃燒的條件下，可能會自動發(fā)生自燃的情況，從而導致工程火災的出現(xiàn)。這就需要采礦場所施工的巷道內(nèi)及時保存良好的通風環(huán)境，定期監(jiān)測巷道內(nèi)的有害氣體濃度，降低災害發(fā)生的概率

。采礦場一旦出現(xiàn)安全施工事故，嚴重的后續(xù)的開采工作之外，往往會產(chǎn)生人員傷亡的情況，這類事故礦企要盡最大可能的避免，從根本上加強對該類事故的全面防范至關(guān)重要。

1.2 巖體變形

除了火災發(fā)生所直接導致的安全事故，巖體變形的情況也是礦山工程實施過程中常見的一類地質(zhì)災害，巖體變形的成因主要是由于采空區(qū)地面產(chǎn)生塌陷，如果施工人員操作存在問題，出現(xiàn)違規(guī)開采或者過度開采的情況，就會導致采空區(qū)發(fā)生地面塌陷的問題。地面塌陷的問題發(fā)生在很大程度上是因為巖體支撐結(jié)構(gòu)遭到破壞，整體礦山結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況較為顯著。一旦發(fā)生巖體變形的問題，則會導致礦山工程實施周邊的道路、建筑造成對應的破壞，并且坑內(nèi)巖體爆炸的情況也可能會發(fā)生，如果坑內(nèi)圍巖受到地殼應力的影響產(chǎn)生了不同程度上的壓縮情況，那么采掘挖空之后，巖石地應力會直接面對釋放點，從而導致巖體受力過度產(chǎn)生碎裂的情況，并且會導致噴射的情況出現(xiàn)，導致爆炸事故的發(fā)生。

1.3 水位改變

此外，在地質(zhì)災害預警系統(tǒng)中還可以增加層次化的結(jié)構(gòu)，從而加強對硬件系統(tǒng)安全的維持與管理，災害信號的收集是根據(jù)預警系統(tǒng)的功能進行劃分，通過信號采集裝置可以有效對信號的數(shù)據(jù)進行判斷，確定其中是否存在危險的隱患或者因素，如果檢測到的信號安全，那么對應的數(shù)據(jù)會在后臺數(shù)據(jù)庫中進行存儲，如果存在危險的隱患，則會觸發(fā)預警裝置進行報警。

2 面對礦山開采工程的水文地質(zhì)災害預警系統(tǒng)設(shè)計

此外，在軟件設(shè)計的過程中，需要結(jié)合不同地質(zhì)災害的安全事故發(fā)生概率建立標準化閾值，閾值設(shè)置要按照最高值與最低值進行標準設(shè)置，傳感器收集的數(shù)據(jù)要通過處理器對閾值進行比對，并且將監(jiān)測數(shù)據(jù)在顯示器上進行實時反饋，操作人員可以通過處理器終端對各項數(shù)據(jù)進行有效分析，并在此基礎(chǔ)上將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)在設(shè)備中進行調(diào)節(jié)與比較，如果數(shù)據(jù)實際值過高，那么會自動啟動預警裝置，報告操作人員此時監(jiān)測數(shù)值存在問題，達到預警報警的效果。如果參數(shù)此時低于閾值的設(shè)置，那么數(shù)據(jù)則會判定為無效，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的算法判斷此時處于安全施工階段。

微波消解儀工作條件：5 min 升到135 ℃，保持5 min；10 min升到220 ℃，保持20 min。

地質(zhì)災害預警系統(tǒng)在工作的過程中，通過采用災害監(jiān)測平臺對相應的數(shù)據(jù)進行收集，并在此基礎(chǔ)上進行有效的分析與研究，可以有效對水文地質(zhì)災害模型的發(fā)生情況進行綜合比對，從而在此基礎(chǔ)上達到對災害進行預測的目的，地質(zhì)災害預警系統(tǒng)本質(zhì)上屬于核心的控制系統(tǒng)，可以通過傳感器與處理器的結(jié)合應用，來實現(xiàn)對相關(guān)與預警安全相關(guān)的參數(shù)預測，從而全面提高礦山工程實施過程中的安全性。

“就算整個世界都背叛你，唾棄你，我還是對你綿綿細語。”我話音未落，她緩緩抬頭望向我，眼睛里透出一絲怪異的模糊暖光，“你今天體表受過外界意外撞擊，讓我看一看是否有體內(nèi)出血，好嗎？”

2.1 系統(tǒng)運行環(huán)境及探測器設(shè)置

與之不同的是，傈僳族的竹書文字是在西方侵略者和傳教士入侵和民族主義的話語背景下創(chuàng)造產(chǎn)生的。傈僳族的竹書作為一種本民族內(nèi)部創(chuàng)造出來記事符號，亦承載了民族英雄的故事和抗爭的意義。如竹書的起源傳說講到，其創(chuàng)造者是來自社會底層的貧苦農(nóng)民汪忍坡，他為了改變傈僳人被剝削和被奴役的社會地位、阻止西方教會的文化入侵而創(chuàng)造出竹書文字。從其書寫功能上看，竹書主要記錄了供原始宗教祭祀使用的經(jīng)書和傈僳族傳統(tǒng)的民間文學。此外，民間還用之記賬、通信等。[注]楊光遠、趙巖社：《云南少數(shù)民族語言文字概論》，云南民族出版社，2002年，第460頁。

在地質(zhì)災害預警系統(tǒng)安裝完成之后，可以通過遙感的方式對系統(tǒng)整體進行信息化的反饋與處理，從而滿足預警裝置工作的實際條件。在當前大部分礦山工程中使用的系統(tǒng)主要分為兩個部門，包括集成式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及檢測服務端口兩個類型，兩種類型共同構(gòu)建了礦山地質(zhì)災害預警系統(tǒng)的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

。在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成之后，還需要對信息感知器、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備進行設(shè)計，從而避免信息系統(tǒng)產(chǎn)生外泄，導致數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的波動，最大化提高資源共享的目的，達到全方位的數(shù)據(jù)監(jiān)測效果。

水位改變也是礦山工程實施中常見的一類地質(zhì)災害，水位改變具體可以導致礦坑突水災害或者涌水災害的發(fā)生，這種災害出現(xiàn)之后，對整體礦山結(jié)構(gòu)的規(guī)模影響相對較大，并且具有較高的突發(fā)性，會導致施工企業(yè)在礦山開采過程中面臨較大的安全隱患

。施工人員在操作過程中，需要及時判斷礦坑內(nèi)部的涌水量情況，如果對涌水量的預估判斷出現(xiàn)錯誤，后續(xù)開采容易對穿透水斷層產(chǎn)生貫穿的情況發(fā)生，或者開采掘進遇到地下暗河的問題，導致地下積水會大量在礦井中產(chǎn)生集聚，導致地質(zhì)災害情況的發(fā)生，對施工人員的生命安全造成威脅。

首先，操作人員需要對邊坡參數(shù)進行有效設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上加強對應的檢測力度與效果，對邊坡位置可以采用安裝擋墻的方式進行固定。在開挖之后，如果邊坡產(chǎn)生了變形的情況，則需要及時停止施工，并且安排專業(yè)的工作人員對地質(zhì)情況進行勘察。對于渣場存在的廢棄殘渣，也需要采用邊坡坡度的重新設(shè)計來進行控制，安裝相應爛渣壩來避免泥石流問題的發(fā)生。

2.2 開發(fā)預警系統(tǒng)運行軟件

在預警系統(tǒng)設(shè)計的過程中，其中可以具體劃分為災害機制預測以及災害自動預警兩種方式，在預警系統(tǒng)工作的階段，如果僅僅采用單一的操作方法，那么最終得到的預警數(shù)據(jù)參考價值不高，實際預測結(jié)果相對較為簡單。因此，一般在針對礦山工程施工設(shè)計的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)都會增加突發(fā)性預警系統(tǒng)，可以有效提高算法的系統(tǒng)化水平，并且在此基礎(chǔ)上進行操作難度的控制，具體包括突發(fā)災害系數(shù)判定、板塊論證兩種方式進行處理。

在災害預警系統(tǒng)工作的過程中，其中包含的數(shù)據(jù)信息相對較多，一般包含有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等內(nèi)容，并且對于計算機的工作環(huán)境也有著較高的要求，如果在既定的時間內(nèi)，需要進行大量的數(shù)據(jù)處理，計算機的計算負荷相對較高，會導致系統(tǒng)產(chǎn)生卡頓，工作效果不佳的情況出現(xiàn)

。因此，在系統(tǒng)設(shè)計的過程中，需要盡可能提高計算機硬件標準，并且將作為數(shù)據(jù)處理的子系統(tǒng)加入到核心管理系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)需要超負荷進行運算，則可以通過子系統(tǒng)的介入對其中包含的緩存數(shù)據(jù)進行刪除與緩存處理，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。此外，在進行數(shù)據(jù)管理的過程中，操作人員可以建立對應的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容應該包含原始數(shù)據(jù)以及地質(zhì)災害數(shù)據(jù)等，提高設(shè)備對數(shù)據(jù)的監(jiān)測效果，在設(shè)備滿足數(shù)據(jù)搜集要求的基礎(chǔ)上進行統(tǒng)一化的分析。緩存數(shù)據(jù)文件的格式默認應該設(shè)置為.txt格式，并且按照整體性原則要求利用各類數(shù)據(jù)處理軟件對其中的含義進行劃分，可以按照危害問題、輕度危害問題以及中度危害問題進行劃分，不同層級之間的危險程度具有相互獨立的情況，在此基礎(chǔ)上建立的數(shù)據(jù)庫可以達到高效的設(shè)備數(shù)據(jù)收集與預處理的功能。

在礦山工程實施的過程中，一般設(shè)置的水文地質(zhì)災害預警系統(tǒng)具體包括天氣預警系統(tǒng)、突發(fā)情況預警系統(tǒng)等裝置設(shè)備，并且可以對地質(zhì)災害所具有的特點進行集中化的區(qū)分與明確，可以通過對施工環(huán)境下的地板移動、人口密度劃分等進行區(qū)分，從而實現(xiàn)預警的自動化處理。

2.3 水文地質(zhì)災害預警系統(tǒng)

礦山工程水文地質(zhì)災害預警系統(tǒng)在設(shè)計的過程中，前期需要對施工數(shù)據(jù)進行采集，并進行系統(tǒng)的錄入處理，結(jié)合選用地質(zhì)災害預警設(shè)備軟硬件的要求，可以進行圖像、音頻的統(tǒng)一化比對，從而在此基礎(chǔ)上判斷環(huán)境因素可能對實際變化規(guī)律產(chǎn)生的影響，進行地質(zhì)災害數(shù)據(jù)的重新比對與分析，對其中包含的水文地質(zhì)災害信息進行系統(tǒng)化的檢測，并通過終端控制設(shè)備發(fā)布對應的地質(zhì)災害預警信息，緩存后的數(shù)據(jù)可以作為后續(xù)信息檢索與查詢使用。在預警系統(tǒng)設(shè)計的階段，操作人員需要充分根據(jù)設(shè)計的要求與特點，系統(tǒng)自動對音頻信息與實際圖像進行檢測與反饋，并在此基礎(chǔ)上判斷整體系統(tǒng)所具有的變化規(guī)律特點，將其中包含的地質(zhì)災害數(shù)據(jù)進行及時更新與反饋。

2.4 仿真實驗

為了全面提高地質(zhì)災害預警系統(tǒng)工作的效率，確保系統(tǒng)設(shè)計的高效性，操作人員需要在地質(zhì)災害預警系統(tǒng)設(shè)計完成之后，結(jié)合特定的數(shù)值變化來判斷系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，采用仿真實驗的方式來判斷系統(tǒng)整體上的科學性與嚴謹性。

3 面對礦山水文地質(zhì)災害的預防措施

從本質(zhì)上而言，礦山工程屬于典型的生產(chǎn)工業(yè)化活動，其中包含的安全隱患較多，如何進行合理的防范與預警，是地質(zhì)災害控制管理的核心內(nèi)容。為了全面提高地質(zhì)災害預警效果，礦山施工人員需要對實際施工環(huán)境進行分析與判斷，并且結(jié)合實際情況提出對應的預防管理措施，按照不同的地質(zhì)風險進行劃分。一般而言，按照不同地質(zhì)特點的安全隱患可以劃分為“重點防治區(qū)域”、“次重點防治區(qū)域”以及“一般防治區(qū)域”。

3.1 重點防治區(qū)

在重點防治區(qū)進行管控的過程中，需要結(jié)合實際情況對區(qū)域內(nèi)的風險進行評估與調(diào)整。

首先，在硬件系統(tǒng)的設(shè)計過程中，如果信息收集的傳感器與對應的數(shù)據(jù)反饋信息相對合理，并且數(shù)據(jù)的展現(xiàn)與內(nèi)容都能夠?qū)⒄鎸嵉牡V山數(shù)據(jù)進行反饋，在很大程度上可以有效提高礦山開采的安全性。其次，軟件系統(tǒng)在設(shè)計過程中，需要結(jié)合礦山工程實施的具體情況，構(gòu)建相應的預測算法與預測系統(tǒng)，從而在特定的地點環(huán)境下對預警系統(tǒng)進行負反饋調(diào)節(jié)，其中安裝設(shè)置的災害傳感器也可以實現(xiàn)高效的信息數(shù)據(jù)分析，建立更加完善的框架結(jié)構(gòu)，從根本上提高地質(zhì)災害的預測精確度。

“越中山水之奇麗者，剡為之最。剡中山水之奇麗者，金庭洞天為之最。其洞在縣之東南。循山趾而右去，凡七十里，得小香爐峰，其峰即洞天之北門也……真天下之絕境也……是以瑯琊王羲之領(lǐng)右軍將軍，而家于此山。其書樓墨池，舊制猶在……其金庭洞天，即道門所謂赤城丹霞第六洞天者也……過此峰東南三十余里，有石竇牙為洞門，即洞天之便門也。人或入之者，必贏糧秉燭……莫臻其極也……登書樓，臨墨池，但見其山水之異也，其險如崩，其聳如騰，其引如肱，其多如朋。不三四層，而謂天可升。”[3]7520

3.2 次重點防治區(qū)

礦山工程在實施的過程中，生活區(qū)容易產(chǎn)生大量的殘渣與廢棄物，這部分殘渣與廢棄物容易導致滑坡情況的產(chǎn)生。因此，礦山生活區(qū)的建設(shè)需要加強對這部分垃圾的處理與清除，避免后續(xù)產(chǎn)生的飛石或者滾石的情況產(chǎn)生。在公路輔助性工作建設(shè)設(shè)計階段，為了提高對礦山地質(zhì)的保護效果，需要設(shè)置有效的邊坡參數(shù)進行控制，并在此基礎(chǔ)上進行加固處理，通過在邊坡周邊設(shè)置排水溝的方式，控制地表水的排放，對其中產(chǎn)生的廢棄殘渣，也需要進行組織化的堆放與修復處理。

3.3 一般防治區(qū)

一般防治區(qū)內(nèi)的危險系數(shù)相對較低，其中沒有直接進行施工的場所。在礦山工程開展的過程中，該地區(qū)的核心工作在于防范水土流失情況的出現(xiàn)，避免地表巖體產(chǎn)生破碎的情況。

因此，施工管理人員要對該地區(qū)進行充分的限制，避免越界開采的情況發(fā)生，盡量減少人為活動或者相關(guān)施工工作的進行。

依據(jù)對液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)要求、山地作業(yè)環(huán)境及森林撫育剩余收集模式[11]，并借鑒森林工程機械相關(guān)研究[12]，選取山東萊工機械制造公司生產(chǎn)的ZL920型鉸接輪式裝載機為樣機的牽引主機設(shè)備。該類型機在國內(nèi)使用較為普及，在林業(yè)生產(chǎn)中已廣泛采用，如原木裝車、歸楞、修路及其它輔助生產(chǎn)等。由于是鉸接結(jié)構(gòu)及大輪式胎，并具有爬坡、轉(zhuǎn)彎靈活及越野性好特性，適合于山地條件作業(yè)。

4 結(jié)語

綜上所述，礦山工程地質(zhì)災害預警系統(tǒng)的設(shè)計與應用是提高礦山工程施工效率與安全性的有效措施。

在地質(zhì)災害預警系統(tǒng)設(shè)計與應用的過程中，首先需要結(jié)合實際施工特點進行科學化的分析與防范，提高企業(yè)施工的開采效果。此外，施工人員需要加強對礦山資源的開發(fā)，并且在地質(zhì)災害預警系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方面考慮安全、效率兩個方面的問題。

[1]孟珊珊．礦山工程開采的水文地質(zhì)災害預警系統(tǒng)設(shè)計[J]．中國金屬通報,2020,03：68+70．

[2]王斌．礦山工程地質(zhì)勘查及地質(zhì)災害治理對策[J]．世界有色金屬,2019,02：133+135．

[3]汪洋．基于礦山開采工程的水文地質(zhì)災害預警系統(tǒng)設(shè)計[J]．世界有色金屬,2019,17：150-151．

[4]陳小鋼．礦山工程地質(zhì)勘查及地質(zhì)災害治理對策分析[J]．冶金管理,2020,23：80-81．

[5]劉新斌,王濤．礦山工程地質(zhì)勘查及地質(zhì)災害治理對策[J]．世界有色金屬,2021,12：121-122．

[6]尹彥波,李愛兵．礦山地壓災害預警及預警模型可視化研究[J]．采礦技術(shù),2010,1002：34-35．