近日,集团团委在集团总部召开了矿冶集团共青团和青年工作座谈会,会议表彰了获得2017-2018年度全国、中央企业以及矿冶集团奖项的优秀青年组织和个人,矿山工程研究所地压监测技术团队获得全国2017-2018年度青年文明号荣誉称号。矿山工程研究所地压监测技术团队成立于2012年,专注于矿山安全地压监测领域的科研、产品、设计及工程化服务,在地压监测研究与应用方面处于国际先进水平。团队现有教授级高级工程师2人,高级工程师6人,工程师11人。团队始终坚持“应用中求创新,创新中谋发展,产学研用一体化”的发展领念,打造一支充满活力、高度凝聚、锐意进取、不断创新的青年文明团队。

 

随着浅部矿山资源的逐渐减少,深井开采成为未来矿业开发的必然趋势,地压监测技术团队应运而生,努力打造成为矿山深井开采的“守护神”。

费尔巴哈曾说过:“生命是一切宝物中最高的东西。”在空气稀少的千米深井下,一群辛勤的人们在漆黑的巷道中劳作。他们将汗水化在璀璨的矿石中,为新时代的梦想播种希望,“守护神”怎能不为他们“保驾护航”。

地压监测,为深井“把脉”

古有张衡的地动仪来监听来自四面八方的地震,今有“地压监测技术”为保障矿井人员、设备的安全提供依据。通过在矿山岩体内部分布的检波器,地压监测系统接收微震事件的波形,建立波速场模型,进行震源定位,再经过震源参数的分析推测矿山岩体内发生变形或破坏的位置及程度,得到矿山地压活动的规律,从而对安全隐患进行预警,保证矿山安全生产。地压监测系统包括用于信息采集的高精度传感器、用于震源分析的主机软件以及用于灾害报警的预警平台。

地震若是大地母亲打的喷嚏,那么微震就是她挠了下痒。然而在千米以下、地心深处的矿井中,不管多微小的震动都可能引起坍塌。微震事件不仅包括施工作业过程中引起的震动,还包括地下岩层的发生岩石破裂引起的震动。当岩体破裂事件累积达到一定的程度,岩壁难以维持平衡,岩层断裂,就会发生矿井垮塌的事故。相对于施工噪声和震动来说,岩石破裂产生的声音容易被人耳忽略,有的声音甚至超出人耳听力范围。在噪声干扰很强、信噪比极低的环境中,采集信息成为难题。

正所谓“知己知彼、百战不殆”,如果我们能够清楚地“听”到这些岩石破裂产生的微弱声音,收集到微小的地震波数据,再利用这些数据进行分析处理,地压监测系统将得到更高的定位精度,预警也更加精准。

科技的发展,帮助我们解决了这个难题。高灵敏度传感器在地压监测系统中充当了“顺风耳”,起到检测微震事件波形的作用。在噪声干扰强、信噪比低的环境下,单个传感器检测波形的效果不尽人意,难以识别有效波形。团队使用高精度微震检波阵列对多个传感器得到的波形进行相关比较,从而提取出了所需要的波形。不仅如此,在地下三维空间中,我们能够测量来自横向和纵向的波形,还能从深度方面来考虑微震波的传播,传感器“听”到了四面八方的声音。因灵敏度高,“顺风耳”传感器能够捕捉每次岩石破裂或错动产生的地震波,还能利用适当的硬件滤波方法快速筛选出所需要的微震波形,为微震定位提供了充足的信息。

经过上千米的路程,稳定地将“顺风耳”听到的信息精准传至地表,则要依靠强大的“神经系统”-传输电缆。它们能稳定传输信号,还拥有精密的自我诊断功能。哪只传感器若是偷懒, “神经”传输的电信号便能迅速锁定它的位置,工作人员可直接为其“治病”。“神经”若有小罢工,地压监测系统的“大脑”主机也能从万千“神经”中找出症结所在。

地压监测系统中的“大脑”主机会处理最重要的一个问题--就是利用“监听”到的微震事件,精确定位出微震事件发生的具体位置和时间,并进行处理,推断出岩层断裂发生的可能性。在三维可视化软件中,透视矿山内部每一个震源发生的位置以及事件大小,再经过精密的算法处理后,便能显示出矿井中可能发生坍塌事故的区域。经过“大脑”处理,当该区域被认为有极大可能性发生事故时,“大脑”会立即通过“神经系统”向该区域的报警装置传输信号,提醒大家迅速离开危险区域。

来自远方的“体检报告”

矿山开采的发展一直在与时俱进,早已不是电影中表现的那样危机四伏。信息时代中,“互联网+”的概念也在矿山开采领域中得到实现,智能矿山的悄然崛起,更显示出中国矿业发展逐步走上了世界的舞台中央。

地压监测技术团队自主研发的设备产品默默守护着矿工朋友们,远在千里之外的工程师们也实时关注着矿井下的动态,通过远程控制来提供服务,建立了矿山安全监测云服务平台。

有了互联网,矿山现场的信息资源可以数字化处理,经过信息化整合上传至云平台。利用云平台技术,技术团队在自己实验室中可看到全国各地矿山地压监测数据,云计算技术应用大幅提高海量数据处理的时效性,实现实时监测预警。

通过云平台,技术团队还开创了灾源辨识、风险登记、指标评价、专家评估、灾害预警等运维云服务模式,基于地压灾害预警模型,建立了多维一体的风险评估体系,全面实现了矿山开采过程中“安全预警-灾害防控”的立体监管,给了矿山一份全面的“体检报告”。

 

在伸手不见五指的地底深处,不仅是矿工头上那束耀眼的灯光打破了黑暗,更有北京矿冶科技集团有限公司地压监测技术团队自主研发的设备产品为奋斗着的生命在息息守望。

 

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