呂衛(wèi)東

摘 要：針對(duì)采礦地球物理的發(fā)展前景問(wèn)題，通過(guò)對(duì)目前采礦地球物理的任務(wù)和技術(shù)應(yīng)用的分析，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)未來(lái)智能開(kāi)采領(lǐng)域采礦地球物理的應(yīng)用進(jìn)行預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：地球物理;智能開(kāi)采

引言：根據(jù)我國(guó)的能源儲(chǔ)備情況，在未來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，煤炭都將是我國(guó)最主要的能源[1]。采礦地球物理是地球物理在采礦領(lǐng)域的應(yīng)用，在礦壓測(cè)量、礦山動(dòng)力現(xiàn)象監(jiān)測(cè)等方面有著很大作用。隨著數(shù)據(jù)信息時(shí)代的到來(lái)，煤礦企業(yè)也在朝著自動(dòng)化智能化轉(zhuǎn)型，采礦地球物理和先進(jìn)科技相結(jié)合，必將是未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)。

一、采礦地球物理

采礦地球物理是將地球物理技術(shù)運(yùn)用到采礦行業(yè)當(dāng)中，能夠極大程度地方便采礦工作的順利進(jìn)行，在資源探測(cè)、礦壓測(cè)量、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)估等方面具有非常重要的意義。

（一）采礦地球物理任務(wù)

（1） 礦壓測(cè)量

可以采用震動(dòng)法進(jìn)行礦壓的測(cè)量，在不同的應(yīng)力狀態(tài)下，震動(dòng)波會(huì)以不同的速度進(jìn)行傳播，從而可以在區(qū)域范圍內(nèi)完成對(duì)應(yīng)力的簡(jiǎn)單探測(cè)，在煤礦巷道支護(hù)等過(guò)程中起到了非常重要的作用。相比于傳統(tǒng)鉆孔測(cè)量的方法，具有更高的效率，在很短的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，具有及時(shí)性。

（2）地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)

可以采用重力法、電磁波法、震動(dòng)法等完成煤礦地質(zhì)構(gòu)造的測(cè)量。進(jìn)行測(cè)量通過(guò)對(duì)反饋信息進(jìn)行分析，知道地下各種地質(zhì)構(gòu)造情況，然后按照方向和距離對(duì)其進(jìn)行定位，可以確定一定區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造。這種方法可以連續(xù)得到地質(zhì)信息，定位準(zhǔn)確，對(duì)地質(zhì)勘探具有長(zhǎng)足的影響力。

（3）動(dòng)力現(xiàn)象監(jiān)測(cè)

可以采用聲發(fā)射法、微震監(jiān)測(cè)法、震動(dòng)法等完成動(dòng)力現(xiàn)象監(jiān)測(cè)?？梢詸z測(cè)到巖體破裂、沖擊礦壓等各種危險(xiǎn)因素，對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估，并及時(shí)做好防范措施，從而解決礦山動(dòng)力問(wèn)題。這種方法能夠在不對(duì)巖體進(jìn)行破壞的情況下完成，實(shí)時(shí)高效地解決了煤礦開(kāi)采過(guò)程中存在的一些安全問(wèn)題。

（二）技術(shù)及應(yīng)用

（1）聲發(fā)射監(jiān)測(cè)

聲發(fā)射監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)巖石發(fā)生力學(xué)現(xiàn)象時(shí)所形成的信號(hào)，記錄發(fā)射頻度、阻尼等信息，對(duì)這些信息進(jìn)行分析處理，得到巖石的破壞變化，從而得到巖石的應(yīng)力情況。這一技術(shù)在采礦中主要應(yīng)用于分析評(píng)價(jià)井下的危險(xiǎn)狀況、監(jiān)測(cè)動(dòng)力現(xiàn)象等，在煤礦安全預(yù)測(cè)方面起到了不可忽視的作用。

（2）震動(dòng)波法探測(cè)

震動(dòng)波法探測(cè)是利用震動(dòng)波在不同介質(zhì)、不同應(yīng)力等情況下傳播速度以及波長(zhǎng)變化等，來(lái)分析所測(cè)巖體狀況的方法?？梢酝ㄟ^(guò)這種方法測(cè)出地下的裂隙發(fā)育情況、礦產(chǎn)分布情況、應(yīng)力情況等，在礦山開(kāi)采中得到較為廣泛的運(yùn)用。目前常用于礦壓測(cè)量、地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)等，為煤炭事業(yè)做出了較為突出的貢獻(xiàn)。

（3）電磁輻射監(jiān)測(cè)

電磁輻射是指監(jiān)測(cè)不均質(zhì)的材料在力的作用下破裂，從而向外發(fā)射的電磁輻射的過(guò)程。監(jiān)測(cè)到的信號(hào)，可以在處理、轉(zhuǎn)化之后變?yōu)樘攸c(diǎn)明顯的電壓信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析可得到一定區(qū)域內(nèi)巖層的活動(dòng)情況。

二、采礦科技

我國(guó)目前正面臨著能源轉(zhuǎn)型、勞動(dòng)力不足等問(wèn)題，煤礦生產(chǎn)智能化、少人化、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展迫在眉睫。接下來(lái)從物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、人工智能幾個(gè)方面對(duì)煤礦智能化現(xiàn)狀及未來(lái)進(jìn)行分析。

（一）礦山物聯(lián)網(wǎng)

物礦山物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合礦山生產(chǎn)工作的一項(xiàng)具體實(shí)踐，這一技術(shù)目前基本上得到了普及。礦山物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了信息快速傳遞分析調(diào)度，實(shí)時(shí)得到信息，對(duì)煤礦的生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)以及安全等產(chǎn)生了巨大作用，提高了煤礦開(kāi)采效率，給煤礦行業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少了冗雜的人員，一定程度上起到了少人化的作用。

（二）礦山大數(shù)據(jù)

礦山在生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)、安全等方面會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，人工進(jìn)行分析處理的話，這將會(huì)是一份浩大的工程。隨著大數(shù)據(jù)的到來(lái)，這些問(wèn)題在一定程度上可以有效得到解決，大量的數(shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)存儲(chǔ)到建立的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，對(duì)其中的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單處理建成數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，在海量繁雜的數(shù)據(jù)中得到有價(jià)值的信息，給最后的決策提供有用的信息。礦山大數(shù)據(jù)已經(jīng)得到了一定程度上的應(yīng)用，在少人化、自動(dòng)化方面有著較為顯著的成效。

（三）智能礦山

人工智能通俗講就是讓機(jī)器具有人的智慧，智能礦山就是指讓礦山中的各種機(jī)械設(shè)備具有“智慧”，能夠自行生產(chǎn)、檢測(cè)故障等，實(shí)現(xiàn)礦山無(wú)人化。目前人工智能還沒(méi)能發(fā)展到這種智慧的程度，但結(jié)合采礦，已經(jīng)可以初步實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、自動(dòng)化生產(chǎn)。榆家梁煤礦使用了人工智能中的優(yōu)化算法、智能巡檢機(jī)器人等，構(gòu)建綜采面三維模型，綜合分析煤層變化趨勢(shì)，制定未來(lái)幾刀的割煤策略，實(shí)現(xiàn)了綜采面開(kāi)采自動(dòng)化，代替了人力，減少了物力。這也是未來(lái)煤礦行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。

三、展望

采礦地球物理方法在應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，對(duì)于信息存儲(chǔ)、傳輸和分析處理等具有很高的要求。而當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，相對(duì)應(yīng)的，也有大量的人才被培養(yǎng)出來(lái)，地下礦山的開(kāi)采也在向信息化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展[2]?？梢詫⒉傻V地球物理與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，把設(shè)備收集到的信息通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)例如當(dāng)下新興的5G無(wú)線傳輸系統(tǒng)輸送到編譯好優(yōu)化算法的處理器當(dāng)中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、數(shù)據(jù)預(yù)處理以及各種智能算法，對(duì)所得到的信息進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、傳輸、分析處理一體化自動(dòng)化智能化。采礦地球物理和先進(jìn)科技相結(jié)合，發(fā)展信息時(shí)代下的智能化采礦地球物理。

四、結(jié)語(yǔ)

采礦地球物理和各種采礦科技在煤礦開(kāi)采中都有著十分重要的作用，目前采礦地球物理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)平緩的階段，只有與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，才能展現(xiàn)出新的生機(jī)和活力，在構(gòu)建自動(dòng)無(wú)人礦山的構(gòu)建上起到更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張驎，翁翼飛.煤炭資源產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)品市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制與供應(yīng)安全[J].管理學(xué)報(bào)，2008（05）：722-724.

[2]景占杰. 地下礦山智能化采掘基礎(chǔ)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

基金項(xiàng)目：本文系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2018年度大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201810290002