“安全第一,預防為主,綜合治理”是我國安全生產(chǎn)的指導方針。作為礦山安全生產(chǎn)監測和隱患排查治理的預防性手段，微震監測預警技術(shù)在礦山地壓和巖爆監測等多方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。在非煤領(lǐng)域，長(cháng)沙迪邁數碼科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“迪邁科技”）在微震系統研究方面已有多年深耕，所開(kāi)發(fā)的MicroSeis微震監測系統從硬件到軟件取得了完全自主知識產(chǎn)權，并主導發(fā)布了國內首個(gè)微震監測技術(shù)行業(yè)標準，填補了業(yè)內空白。結合今年6月我國第21個(gè)“安全生產(chǎn)月”活動(dòng)，IntelMining智能礦業(yè)圍繞微震監測技術(shù)同迪邁科技進(jìn)行了深度交流，共同探索MicroSeis微震監測系統背后的秘密。
安全生產(chǎn)是礦山企業(yè)面臨的頭等大事。今年初召開(kāi)的全國礦山安全生產(chǎn)工作會(huì )議指出，2021年全國礦山共發(fā)生事故357起、死亡496人，煤礦較大事故、非煤礦山重大事故同比反彈，礦山安全生產(chǎn)形勢依然復雜嚴峻。
在非煤礦山面臨超深井、超大規模開(kāi)采帶來(lái)的巖爆、地熱、提升裝備等問(wèn)題越來(lái)越突出的形勢下，推動(dòng)包括重大災害治理預警預報等在內的智能化管理，成為防范礦山安全風(fēng)險明顯加劇的重要手段。今年2月，國家礦山安全監察局《關(guān)于加強非煤礦山安全生產(chǎn)工作的指導意見(jiàn)》即指出，開(kāi)采深度800米及以上的金屬非金屬地下礦山，應當建立在線(xiàn)地壓監測系統。由此可見(jiàn)，由于地壓作用導致的礦山安全生產(chǎn)隱患已成為各級主體不容忽視的重大問(wèn)題。
作為國內礦山信息化智能化領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，迪邁科技早已將科技服務(wù)礦山安全生產(chǎn)融入企業(yè)使命，率先研究布局微震監測系統國產(chǎn)化、標準化、自動(dòng)化，引領(lǐng)了微震監測系統在非煤礦山及相關(guān)工程領(lǐng)域的推廣應用。
MicroSeis微震監測系統
四年磨一劍，實(shí)現全國產(chǎn)化
長(cháng)沙迪邁數碼科技股份有限公司成立于2004年，是國內數字礦山科技的領(lǐng)導者。特別是在非煤礦山領(lǐng)域，迪邁科技有著(zhù)很深的技術(shù)背景。創(chuàng )始人王李管先生是讓國產(chǎn)Dimine軟件走向企業(yè)的中國數字礦山領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，同時(shí)他還是中南大學(xué)的教授、博士生導師。眾所周知的是，中南大學(xué)代表著(zhù)我國有色金屬礦業(yè)學(xué)科的最高水平?；谶@樣的專(zhuān)業(yè)背景，迪邁科技不僅是中南大學(xué)數字礦山研究中心的掛靠單位，而且還成為中國有色金屬學(xué)會(huì )礦山信息化智能化專(zhuān)業(yè)委員會(huì )主任單位，匯聚了礦業(yè)領(lǐng)域一大批優(yōu)秀人才，專(zhuān)注于打造數字礦山與智能開(kāi)采優(yōu)秀產(chǎn)品及解決方案。
2013年，迪邁科技再一次積極發(fā)揮國產(chǎn)化主力軍作用，對標微震領(lǐng)域國際廠(chǎng)商產(chǎn)品澳大利亞IMS微震系統、加拿大ESG微震系統等，牽頭立項研發(fā)全部國產(chǎn)化的MicroSeis微震監測系統。
這一次，重擔落在了微震監測系統產(chǎn)品研發(fā)團隊肩上。團隊由中國工程院古德生院士擔任產(chǎn)品資深顧問(wèn)，其中博士學(xué)歷6人、研究生學(xué)歷8人、高級職稱(chēng)以上人員5人，專(zhuān)業(yè)涵蓋了采礦工程、巖石力學(xué)、應用物理、計算機、通信工程、數學(xué)、機械工程等專(zhuān)業(yè)，是國內最早一批應用微震監測技術(shù)進(jìn)行礦山巖爆災害監測的科研隊伍。在國家“十五”、“十一五”科技攻關(guān)期間，他們便針對深井硬巖大規模地下開(kāi)采巖爆災害問(wèn)題，首次引進(jìn)了微震監測系統進(jìn)行巖爆活動(dòng)監測。通過(guò)對巖爆災害的監測、分析和預警研究，他們成功掌握了巖爆孕育發(fā)生規律，并因此獲得了國家科技進(jìn)步二等獎。
一般來(lái)說(shuō)，國產(chǎn)化微震監測產(chǎn)品研發(fā)基本走的都是“借鑒-模仿-吸收-創(chuàng )新”的技術(shù)路線(xiàn)，而迪邁科技顯然并不滿(mǎn)足于模仿和跟隨。在系統總體研發(fā)計劃上，他們確立了從硬件到軟件全部國產(chǎn)化的目標，具有完全的自主知識產(chǎn)權，絕對不受制于國外的技術(shù)封鎖；在部署架構上，他們力求簡(jiǎn)單實(shí)用，采用“1套數據采集分站+1套軟件+1臺服務(wù)器+N個(gè)傳感器”形式，實(shí)現多源參數一體化地壓監測，革新了傳感器以上多重部署的弊端；在特色創(chuàng )新上，迪邁科技基于深度學(xué)習算法、云計算和大數據技術(shù)，實(shí)現了微震監測數據采集、處理、分析和預警的全自動(dòng)化處理，解決了國外進(jìn)口產(chǎn)品沒(méi)有解決的問(wèn)題，為民族品牌超越進(jìn)口產(chǎn)品做出了有益的貢獻！
經(jīng)過(guò)各項難關(guān)的考驗和細致的產(chǎn)品打磨，MicroSeis微震監測系統實(shí)現了既定目標，并于2017年正式進(jìn)入市場(chǎng)，不斷在實(shí)踐中迭代升級。目前，迪邁科技及全資子公司長(cháng)沙施瑪特邁擁有MicroSeis微震監測系統軟著(zhù)、發(fā)明專(zhuān)利、論文等各類(lèi)知識產(chǎn)權二十余項，該系統還獲得國家專(zhuān)業(yè)檢測機構的礦安認證。其硬件產(chǎn)品能夠適應井下復雜環(huán)境并實(shí)現長(cháng)期穩定運行，使用的多通道數采基站、長(cháng)距離模擬信號傳輸增加了監測網(wǎng)絡(luò )布設的靈活性，降低了部署成本；軟件系統則大幅提升了監測數據處理的自動(dòng)化、集成化、可視化程度，并擁有專(zhuān)業(yè)數據分析團隊通過(guò)云服務(wù)遠程處理礦山監測數據，大幅降低了用戶(hù)的使用難度。
打破國外技術(shù)壟斷
自主技術(shù)實(shí)現“點(diǎn)-線(xiàn)-面”突破
MicroSeis微震監測系統通過(guò)埋置于圍巖內部的檢波器捕捉巖體微破裂過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)信號進(jìn)行分析和處理，獲得巖體破裂發(fā)生的時(shí)間、位置、震級、能量等“時(shí)、空、強”信息，并根據大量微震事件信息的融合與聚類(lèi)，評估巖體穩定性狀況，對礦山災害進(jìn)行預測、預報和預警的系統。針對常規地壓點(diǎn)監測技術(shù)存在布點(diǎn)盲區、監測數據單一等問(wèn)題，微震監測技術(shù)能夠實(shí)現礦山地壓三維實(shí)時(shí)監測，讓礦山大尺度區域監測與點(diǎn)監測數據相互印證，提高監測效果。
不同于澳大利亞IMS微震系統、加拿大ESG微震系統及波蘭SOS微震系統等全球應用較廣的微震監測系統，迪邁科技MicroSeis微震系統的自主創(chuàng )新之路，形成了自身鮮明的特色。
一是“點(diǎn)”的突破。在微震監測系統這一“點(diǎn)”上，相比國際廠(chǎng)商需要人工進(jìn)行信號分類(lèi)和P波到時(shí)拾取，MicroSeis微震系統基于深度學(xué)習算法、云技術(shù)和大數據分析實(shí)現各類(lèi)監測信號的自動(dòng)分類(lèi)和處理，進(jìn)而實(shí)現了微震監測從數據采集和處理、到分析和預警的全自動(dòng)化處理，這是國外同類(lèi)產(chǎn)品所不具備的能力。另外，MicroSeis微震監測系統對感知層以上匯聚和分析的簡(jiǎn)化，也使得整套系統更加輕便，減少了系統部署和維護成本。
二是“線(xiàn)”的突破。迪邁科技基于自主核心數字采礦軟件平臺DiMine，將MicroSeis微震監測系統與其數字化、智能化系統連成一“線(xiàn)”，同時(shí)兼容了市場(chǎng)上大多數三維模型格式。很好地實(shí)現了MicroSeis微震監測系統的監測信息三維化，提升了對礦山實(shí)際開(kāi)采的三維礦體模型、采場(chǎng)模型、巷道模型以及爆破活動(dòng)模型的綜合分析能力，能夠分析誘發(fā)地壓災害活動(dòng)的原因，為安全管理及作業(yè)人員提供了更加直觀(guān)的地壓活動(dòng)演化可視化信息和礦山地壓災害治理的決策依據。
三是“面”的突破?；凇包c(diǎn)”和“線(xiàn)”的突破，迪邁科技將引領(lǐng)優(yōu)勢拓展到行業(yè)標準這個(gè)“面”上。牽頭起草了我國首個(gè)微震監測技術(shù)標準《巖體工程微震監測技術(shù)規程》，不僅得到了中冶集團武漢勘察研究院有限公司、銅陵有色金屬集團控股有限公司、中南大學(xué)、云南迪慶有色金屬有限責任公司等行業(yè)重點(diǎn)單位的認可和支持，還為礦山、水利、建筑、交通等行業(yè)的巖體工程微震監測提供了全面、詳實(shí)的流程與方法依據。該《規程》于2021年9月1日起施行，填補了國內微震監測領(lǐng)域的空白，改變了微震監測技術(shù)無(wú)標準可依的現狀，有利于推進(jìn)我國微震監測技術(shù)的發(fā)展和應用。
MicroSeis微震系統智能預警
練就先知先覺(jué)的“火眼金睛”
我國西部以及西南部的礦山多位于活躍的地震帶內，天然地震的發(fā)生往往讓礦山作業(yè)人員產(chǎn)生安全顧慮。MicroSeis微震監測系統可以科學(xué)、客觀(guān)地評估天然地震對礦區地質(zhì)結構穩定性的影響，緩解作業(yè)人員的顧慮，確保礦山正常的安全開(kāi)采秩序。2022年1月，青海海北州門(mén)源縣發(fā)生矩震級6.9級地震，造成我國西部某大型鋼鐵集團下屬鐵礦停止生產(chǎn)。該礦部署的迪邁科技MicroSeis微震監測系統持續精準地監測到停產(chǎn)期間的微震事件，分析出能量釋放回歸穩定的規律，有效指導現場(chǎng)人員及時(shí)對出現大塊震落、巷道頂板可能存在松動(dòng)浮石的高風(fēng)險區進(jìn)行巡查和處理，很好地消除了人員和設備安全風(fēng)險。
如果說(shuō)天然地震的擾動(dòng)性大，不足以顯示MicroSeis洞察秋毫的能力，那么對正常生產(chǎn)礦井工程擾動(dòng)的微震監測成效則足見(jiàn)其察微知著(zhù)的實(shí)力。國外某深井礦體在走向和傾向上變化大，是世界級的采礦難題。該礦山年產(chǎn)量大，工作作業(yè)面多，安全風(fēng)險較高。MicroSeis微震監測系統對生產(chǎn)作業(yè)區域進(jìn)行全覆蓋、全時(shí)段監測，能夠精確地對各采場(chǎng)作業(yè)面的地壓活動(dòng)進(jìn)行量化分析和科學(xué)預警，及時(shí)發(fā)現地壓災害隱患，避免安全事故發(fā)生。在今年5月的監測中，MicroSeis通過(guò)連續性大數據分析，識別出生產(chǎn)強度提高導致的局部應力增加，提前給出了降低爆破對頂板穩定性影響的決策建議，預測了冒頂活動(dòng)的發(fā)生。
MicroSeis的實(shí)力并不局限于礦山。陜西省引漢濟渭工程某隧洞支洞號稱(chēng)亞洲第一長(cháng)斜井，高程落差640米，最大埋深達1320米。該支洞采用鉆爆法掘進(jìn)，巖爆災害頻發(fā)。迪邁科技在此構建了隨鉆爆進(jìn)尺推進(jìn)的移動(dòng)式MicroSeis微震監測系統，對支洞微震活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、分析、預警，現場(chǎng)監測效果明顯，多次預警巖爆等地壓災害，減少了巖爆等對人員和設備的威脅。
如今，MicroSeis已在金川集團、銅陵有色集團、西部礦業(yè)集團、酒鋼集團、中鋁集團、寶武集團、北方銅業(yè)、神華集團、中煤能源集團、贊比亞中色非洲礦業(yè)等國內外50余座礦山推廣應用，成功預警多次礦山安全隱患，為保障礦山生產(chǎn)安全做出了重要貢獻，可謂監測礦山災情的“火眼金睛”。
此外，國內眾多科研單位如中科院地理研究所、中南大學(xué)、馬鞍山礦山研究院、長(cháng)沙礦山研究院、中冶武勘院、中煤能源研究院、湖南科技大學(xué)、大理理工大學(xué)等同樣使用MicroSeis微震監測系統開(kāi)展科研工作。其應用場(chǎng)景覆蓋了礦山空采區冒頂、深部巖爆災害、地表塌陷、邊坡滑坡、能源水利工程以及礦產(chǎn)資源盜采定位等領(lǐng)域的監測，成為安全生產(chǎn)管理的忠誠守衛者。
安全生產(chǎn)密切關(guān)系著(zhù)員工福祉、企業(yè)發(fā)展和社會(huì )穩定。隨著(zhù)數字化、智能化礦山的深入推動(dòng)，科技應用將不斷為礦山安全生產(chǎn)帶來(lái)新的解題思路。微震監測系統可以很好地推動(dòng)安全風(fēng)險預防關(guān)口的前移，最大限度地保障人員和設備安全，為企業(yè)連續生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)保駕護航，為地方社會(huì )經(jīng)濟繁榮發(fā)展持續助力。?
文 | 冷鋒、鐵肩
文章轉自：IntelMining智能礦業(yè)
