摘 要：为了解决日益增长的煤能源的需求与愈加严重的矿山灾害这一矛盾，提出了建立新型的矿山灾害预警救助新技术体系。新体系以RFID与GIS技术为核心，以危险因子监测为重点，以新型救助技术为补充，结合现有监控系统形成一整套完善的矿山安全保证系统。
目前矿山灾害已经成为社会关注的焦点，如何加强矿山灾害预警与应急救援工作，把矿山灾害的不良影响与损失减少到最低程度，这不仅是矿山企业面临的重大问题，也是社会和国民经济可持续发展的重大问题。因此，建立适应社会主义市场经济体制要求的矿山灾害预警系统，进一步加强灾害救助技术的研究与开发是保障矿山安全生产的基础，对国家的稳定发展，建立和谐社会具有特殊的意义。
现有的矿山安全监控系统在一定程度上起到了减少事故发生的效果，但总的来说还存在很多不成熟不完善的地方，特别是现有矿山安全保障系统的预警功能不强，基本上停留在报警而不是预警这样的一个水平上，虽然各种灾害因子的监测和预报技术也有一定程度上的应用，到目前为止还没有形成成熟的技术，没有成为一个完整预警系统的一部分。因此搭建新型的矿山预警救助技术平台，融合现有矿山安全监控监测系统，建立完善成熟的矿山危险因子检测、预警技术以及先进的安全生产管理技术依然是亟待解决的问题。
矿山灾害预警与救助新技术体系的设计目标是为我国矿山安全生产建立一套既兼容现有设备又能提升性能的预警、应急及灾后救助新技术体系。主要包括灾害因子监测技术体系、灾害预警信息管理系统、灾害搜索救援新技术体系、矿山通讯新技术四大部分，另外还有新型矿山安全监控系统。整个系统将以RFID+GIS作为基础平台，将各部分统一管理起来(如图1所示)。
1 矿山灾害因素探测技术体系
矿山灾害因素主要包含以下两类：一类是由于地质灾害引起的矿山灾害，如地震、洪水、泥石流等引发的矿山灾害；另一类是与矿山生产条件相关的重大事故引起的灾害，在矿山开采过程中，随着开采和掘进工作面的推进，采场、顶底板、围岩、地表都在发生相应变化，矿山压力、矿井瓦斯、矿井涌水等属于主要危险因素。目前，能够用于矿山灾害因素探测技术体系包括：
(1)TSP(TST)及地质雷达超前预报技术。利用长隧道地震探测技术结合探地雷达电磁探测技术对采掘工作面前方进行超前监测、预测、预报。
(2)矿山开采区定点应力监测与塌陷区评估技术研究。利用现代电子、通信技术，结合物理实验，开发用于定点应力实时监控的设施，做到低成本、能传输、易监控。
(3)多种地下水探测与监控技术。在现有探测地下水仪器设备的基础上，采取动态(如跟随掘进或开采过程的监控)和静态(在主要坑道固定埋设探测仪器)方式，设计和研发新型的地下水探测与检测技术系统。力争使矿山开采过程中的水害问题得到很好改善。
(4)矿区地表形变及地质灾害监测与评价。利用遥感技术，通过GPS、卫星图像、雷达数据、合成孔径雷达干涉测量技术等对矿区地质作用，如：开采和挖掘、地下水运动、洪涝灾害以及其他应力或因素造成的地表坍塌、变形等进行监测与评价。
(5)矿山开采过程中瓦斯浓度快速检测技术。利用电子技术与化学检测技术结合，重点研制低成本、便捷、高效、可记录的瓦斯浓度快速检测与报警技术。
目前，物探技术在井下灾害超前预报方面的主要技术是：TSP地震波探测技术、TEM瞬变电磁探测技术、直流电法等技术。现实状况是三种主要探测方式的单独使用都不能很好地解释井下小区域的精细地质情况，只有将三种探测方法结合起来，配合矿区开采前期的大尺度物探资料才能更加合理地解释地质异常。
2 矿山灾害预警信息管理系统
高效的矿山灾害管理系统是矿山安全中一个重要的环节，它能够预防大多数的井下人为事故的发生，并在很大程度上能够实现灾害因子的可视化，监测井下灾害因子的变化，根据各灾害因子测量值综合分析灾害发生的可能性，给出相应灾害预警等级等功能。同时在灾害发生之后能够为救援工作提供大量的灾前资料以指导救援行动。
现有的矿山预警管理系统对井下人员的管理明显不足，对井下情况的掌握基本上依靠打电话讯问和有限的摄像机所得来的视频信息等初级手段。另外，现有管理系统预警功能的不完善导致预警管理系统成了报警管理系统，在灾害发生之后才给出报警，不能体现矿山安全系统“预防为主，防治结合”的指导原则。新型矿山安全预警管理技术平台将在井下人员及设备管理、井下重要参数的可视化技术、矿井管理电子地图管理、整合众多监测仪器功能实施灾害预测预报方面进行重大改进。
灾害预警管理系统包括前端数据采集、信号传输通道、综合预警算法研究、联动控制及信息发布。
整个预警管理系统的核心骨架RFID+GIS结合现有矿山安全监控系统和井下通讯系统搭建(如图2所示)。
近年来RFID(射频识别技术)的出现为井下安全生产管理以及灾后救援行动提供了一套全新的思路。RFID的定位识别功能、信息携带传递等功能使得井下人员分布、考勤管理、移动车辆管理、重要设备物资管理、灾后人员的快速搜救等成为可能。
RFID可以监测人员分布也可以监测人员及车辆的移动情况一RFID技术具有动态管理能力。
目前，国内已经有一些单位开始在井下试用RFID管理考勤系统，但是还存在两个方面的问题：首先是功能开发不完善，基本停留在考勤和人员查询功能上，没有将RFID作为一个平台来使用；其次是没有与现有监控管理系统以及地理信息系统结合起来，不能形成一个完整的系统，缺乏宏观的管理功能。
GIS地理信息系统是以地理信息为主要内容的数据库技术，它具有强大的空间管理和分析功能，并提供强大的可视化功能。GIS系统的优势在于静态管理和可视化技术，利用它我们可以在矿山开采过程中形成一个可视化的电子地图，形象直观地进行矿山生产管理。我国矿山生产管理研究中GIS的概念早有提出，然而在没有与其他相关技术融合的情况下，GIS技术并没有在矿山生产管理中取得很大的成功，因为它是静态的，缺乏了动态管理、监测功能。
将RFID的动态监测技术与GIS的静态管理技术相结合，整个矿山安全管理系统性能将会提升到一个新的水平。RFID技术与GIS技术相结合的灾害预警救援技术平台总结如下：①实现危险因子实时监测及可视化；②管理井下人员分布、人员经过路径查询、车辆跟踪、重要物品及设备管理；③利用空间分析功能，为灾后井下人员疏散提供最佳路径分析；④利用移动式RFID技术进行生命搜救；⑤ 自动统计每日煤产量；⑥结合现有监控系统实现重要设备运行参数可视化。
|
