2023年采矿地球物理学在智能开采领域的前景.doc

采矿地球物理学在智能开采领域的前景采矿地球物理学在智能开采领域的前景 吕卫东 摘 要：针对采矿地球物理的发展前景问题，通过对目前采矿地球物理的任务和技术应用的分析，结合现有技术，对未来智能开采领域采矿地球物理的应用进行预测。关键词：地球物理;智能开采 引言：根据我国的能源储备情况，在未来很长的一段时间里，煤炭都将是我国最主要的能源1。采矿地球物理是地球物理在采矿领域的应用，在矿压测量、矿山动力现象监测等方面有着很大作用。随着数据信息时代的到来，煤矿企业也在朝着自动化智能化转型，采矿地球物理和先进科技相结合，必将是未来发展的大趋势。一、采矿地球物理 采矿地球物理是将地球物理技术运用到采矿行业当中，能够极大程度地方便采矿工作的顺利进行，在资源探测、矿压测量、风险预测评估等方面具有非常重要的意义。（一）采矿地球物理任务（1）矿压测量 可以采用震动法进行矿压的测量，在不同的应力状态下，震动波会以不同的速度进行传播，从而可以在区域范围内完成对应力的简单探测，在煤矿巷道支护等过程中起到了非常重要的作用。相比于传统钻孔测量的方法，具有更高的效率，在很短的时间内完成任务，具有及时性。（2）地质构造探测 可以采用重力法、电磁波法、震动法等完成煤矿地质构造的测量。进行测量通过对反馈信息进行分析，知道地下各种地质构造情况，然后按照方向和距离对其进行定位，可以确定一定区域的地质构造。这种方法可以连续得到地质信息，定位准确，对地质勘探具有长足的影响力。（3）动力现象监测 可以采用声发射法、微震监测法、震动法等完成动力现象监测。可以检测到岩体破裂、冲击矿压等各种危险因素，对其进行预测和评估，并及时做好防范措施，从而解决矿山动力问题。这种方法能够在不对岩体进行破坏的情况下完成，实时高效地解决了煤矿开采过程中存在的一些安全问题。（二）技术及应用（1）声发射监测 声发射监测是监测岩石发生力学现象时所形成的信号，记录发射频度、阻尼等信息，对这些信息进行分析处理，得到岩石的破坏变化，从而得到岩石的应力情况。这一技术在采矿中主要应用于分析评价井下的危险状况、监测动力现象等，在煤矿安全预测方面起到了不可忽视的作用。（2）震动波法探测 震动波法探测是利用震动波在不同介质、不同应力等情况下传播速度以及波长变化等，来分析所测岩体状况的方法。可以通过这种方法测出地下的裂隙发育情况、矿产分布情况、应力情况等，在矿山开采中得到较为广泛的运用。目前常用于矿压测量、地质构造探测等，为煤炭事业做出了较为突出的贡献。（3）电磁辐射监测 电磁辐射是指监测不均质的材料在力的作用下破裂，从而向外发射的电磁辐射的过程。监测到的信号，可以在处理、转化之后变为特点明显的电压信号，对其进行分析可得到一定区域内岩层的活动情况。二、采矿科技 我国目前正面临着能源转型、劳动力不足等问题，煤矿生产智能化、少人化、自动化技术的发展迫在眉睫。接下来从物联网、数据库、人工智能几个方面对煤矿智能化现状及未来进行分析。（一）矿山物联网 物矿山物联网是物联网技术结合矿山生产工作的一项具体实践，这一技术目前基本上得到了普及。矿山物联网通过感知层、网络层、应用层实现了信息快速传递分析调度，实时得到信息，对煤矿的生产、运营以及安全等产生了巨大作用，提高了煤矿开采效率，给煤矿行业带来了巨大的经济效益，同时减少了冗杂的人员，一定程度上起到了少人化的作用。（二）矿山大数据 矿山在生产、监测、安全等方面会产生大量的数据，人工进行分析处理的话，这将会是一份浩大的工程。随着大数据的到来，这些问题在一定程度上可以有效得到解决，大量的数据通过物联网传输技术存储到建立的数据库当中，对其中的数据简单处理建成数据仓库，在海量繁杂的数据中得到有价值的信息，给最后的决策提供有用的信息。矿山大数据已经得到了一定程度上的应用，在少人化、自动化方面有着较为显著的成效。（三）智能矿山 人工智能通俗讲就是让机器具有人的智慧，智能矿山就是指让矿山中的各种机械设备具有“智慧”，能够自行生产、检测故障等，实现矿山无人化。目前人工智能还没能发展到这种智慧的程度，但结合采矿，已经可以初步实现无人化、自动化生产。榆家梁煤矿使用了人工智能中的优化算法、智能巡检机器人等，构建综采面三维模型，综合分析煤层变化趋势，制定未来几刀的割煤策略，实现了综采面开采自动化，代替了人力，减少了物力。这也是未来煤矿行业发展的大趋势。三、展望 采礦地球物理方法在应用中会产生大量的数据信息，对于信息存储、传输和分析处理等具有很高的要求。而当下物联网、大数据、人工智能等技术发展势头迅猛，相对应的，也有大量的人才被培养出来，地下矿山的开采也在向信息化、自动化、智能化方向发展2。可以将采矿地球物理与物联网、大数据、人工智能等技术有机结合起来，把设备收集到的信息通过物联网传感技术例如当下新兴的 5G 无线传输系统输送到编译好优化算法的处理器当中，对数据进行挖掘、数据预处理以及各种智能算法，对所得到的信息进行融合，实现数据收集、存储、传输、分析处理一体化自动化智能化。采矿地球物理和先进科技相结合，发展信息时代下的智能化采矿地球物理。四、结语 采矿地球物理和各种采矿科技在煤矿开采中都有着十分重要的作用，目前采矿地球物理技术的发展进入了一个平缓的阶段，只有与物联网、大数据、人工智能等技术有机结合起来，才能展现出新的生机和活力，在构建自动无人矿山的构建上起到更大的作用。参考文献：1张驎，翁翼飞.煤炭资源产权、产品市场协调机制与供应安全J.管理学报，2008（05）：722-724.2景占杰.地下矿山智能化采掘基础系统的规划设计D.西安电子科技大学，2014.基金项目：本文系中国矿业大学 2018 年度大学生实践创新训练计划项目，项目编号：201810290002