地压监测系统：搭建深井开采安全生产“防火墙”

【科技支撑安全生产】

◎实习记者 孙 瑜

经过多年的大规模持续开采，我国浅部矿产资源逐年减少，矿产资源的开采逐步向深部推进。相关资料显示，未来10年内，我国将有三分之一以上金属矿山的开采深度达到或超过1000米，深井开采成为未来矿业开发的必然趋势。

然而，在孕育着矿产资源的深部地带，冒顶、片帮甚至岩爆等灾害频繁发生，严重威胁着井下作业人员的生命安全。

“小规模的岩爆会从周边岩体中飞出一些薄片，伴随清脆的爆破声。大规模的岩爆发生时声音有点像打雷。”矿冶科技集团有限公司（以下简称矿冶集团）首席专家、矿山工程研究设计所所长杨小聪告诉科技日报记者，岩爆是金属矿深井开采的主要安全灾害，通常会损坏巷道、采场及井下设施设备，严重时会造成人员伤亡。

为保障安全生产，矿冶集团矿山工程研究设计所地压监测团队经过近10年的研发，打造了BSN矿用高精度微震监测系统和BSC矿山安全监测分析云服务平台，“感知”深井采矿作业区的“风吹草动”，为深井开采搭建起安全“防火墙”。

杨小聪介绍，地压监测业务是从采矿安全需求中衍生出来的，包括应力监测、变形监测、位移监测和微震监测等多种监测内容。其中，微震监测是监测岩爆最有效的手段。结合应力监测、变形监测数据，监测系统可以直观地反映地压活动，从而帮助技术人员总结矿山地压活动规律，对作业区的安全隐患进行预警，保障开采作业的安全。

“当岩石所受压力接近其强度极限时，会产生‘声发射信号’。如果矿山岩体在地压作用下发生破裂，会发出微震信号。”杨小聪介绍，微震监测系统通过监测矿山岩体在采矿过程中发出的微震信号，可以推断矿山地压活动的时空规律，评估采矿作业区域的安全风险。技术人员可通过提前采取安全措施来规避风险，实现采掘、支护等井下作业的在线优化，更安全地组织生产。

目前，矿冶集团矿山工程研究设计所地压监测团队开发的监测系统是国内最主要的矿山地压监测系统之一，已开始在各大矿山推广应用。

杨小聪向记者分享了检测系统在云南省迪庆藏族自治州香格里拉市区东北部普朗铜矿的应用案例。“监测系统成功预警了普朗铜矿的一次采空区悬顶事件。”他告诉记者，2017年，监测系统就曾在普朗铜矿中很好地反映了采空区问题，提前进行了安全预警，帮助技术人员及时采取了防范措施。

今年4月，《“十四五”国家安全生产规划》发布。该规划提出，深化金属非金属地下矿山采空区隐患治理，建立完善非煤矿山安全风险监测预警机制和监测监控系统，研发应用非煤矿山智能感知装备及综合监控装备。

在矿冶集团实验室，由3块大显示屏组成的矿山安全监测云服务平台，正实时展示地下矿山的地压监测、露天矿山的边坡监测和尾矿库的综合安全监测信息，为技术人员提供分析数据支撑。

杨小聪表示，矿冶集团矿山工程研究设计所地压监测团队瞄准“智慧矿山”，正推动矿山安全监测云服务平台建设。利用该平台，团队可在北京办公室远程诊断全国各地矿山企业地压情况，实现矿山开采过程中“安全预警—灾害防控”立体监管。