孟珊珊

（山東省第一地質礦產勘查院，山東 濟南 250001）

隨著對礦山資源需求的增多，人們對礦山開采的安全程度也提出了新的要求。當前，我國進行采礦過程中，因為水文地質災害原因，而形成的安全事故不斷的增多。針對這個問題，不僅是開采人員缺乏一定的安全意識，還包括對于水文地質災害的預警系統(tǒng)設計不足的原因。在面對地質災害時，可以通過監(jiān)測來達到預警的目的，通過使用各種預防措施，從而防止更多的破壞產生。但是，預警系統(tǒng)在傳統(tǒng)的工程中，只是一個理論階段，對于實用性還需要完善。實現(xiàn)礦山開采工程的水文地質災害預警系統(tǒng)，對社會效益有極大的提升。

1 礦山開采水文地質災害類型

礦山工程的地質災害表現(xiàn)形式有許多種，其中可以分為三大類。

1.1 礦內成因

礦內災害主要形成的因素有礦井火災、瓦斯爆炸等。瓦斯爆炸的主要原因是因為內部環(huán)境比較惡劣，缺乏一定的通風，從而是瓦斯距離導致爆炸而形成。另外，因為一些煤體碳化的程度較低，其中所含的水分較多，所以當水分蒸發(fā)后，而出現(xiàn)自燃情況，而產生火災。在礦產資源的開發(fā)過程中的出現(xiàn)爆炸、火災等情況，都比較致命，這種事件的發(fā)生了極容易導致人員傷亡，因此做好這類事故的防范措施十分重要。

1.2 巖體變形

巖體變形主要是因為采空區(qū)地面塌陷等。采取空區(qū)地面塌陷是因為礦住被破壞而導致，這種情況的出現(xiàn)，會對建筑、道路等造成一定的破壞?？觾葞r爆炸則是坑內圍巖遭受地殼應力而被劇烈壓縮，當采掘挖空后巖石地應力面對釋放點，從而壓碎了巖體，并進行噴射，形成爆炸，這種情況嚴重影響了礦山的安全開采。

1.3 水位改變

由水位改變而形成災害有涌水災害、礦坑突水災害。這種災害的規(guī)模大、突發(fā)性較強。主要出現(xiàn)這種原因是因為企業(yè)在施工時，對礦坑的涌水量預估失誤，從而導致開采時貫穿透水斷層，再遇暗河等，使得地下積水涌入到礦井之中，從而造成人員事故。

2 面對礦山開采工程的水文地質災害預警系統(tǒng)設計

通過利用災害監(jiān)測平臺進行數(shù)據(jù)的收集，然后進行分析和研究，從而運用水文地質災害模型進行對比，從而達到對水文地質災害預測的目的。形成預警系統(tǒng)設計的內容有兩個方面。第一，在硬件的設計上，包括信息收集的感知器和數(shù)據(jù)反饋的顯示屏。第二，軟件系統(tǒng)有處理水文地質災害預測的算法以及系統(tǒng)。

在相應的地點，災害預警系統(tǒng)使用相應的災害探測器，然后在對傳感器所收集而來的信息進行分析，從而形成整個框架結構，已達到對水文地質災害進行預測的目標。在對警戒參數(shù)設計時要進行最高和最低值的設置。通過將傳感器所收集來的數(shù)據(jù)在顯示器上實時反映，利用軟件對項數(shù)據(jù)進行分析，然后再將整理所得的數(shù)據(jù)反映到設備中，與預先設置好的參數(shù)進行比較，倘若數(shù)據(jù)過高，則啟動預警，告知工作人員出現(xiàn)問題，從而讓其及時的采取措施進行應對。倘若參數(shù)處于最低值，那么數(shù)據(jù)便會被當做無效數(shù)值。即當前的水文地質災害，不會對該區(qū)域造成過大的傷害。

2.1 系統(tǒng)運行環(huán)境及探測器設置

水文地質災害預警系統(tǒng)有突發(fā)因素報警器、天氣預警管理站等設備。以下對集中地質災害特點進行簡要的劃分。根據(jù)地板移動，以及人口密度等情況，預警點以自動化為主，通過搖感的形式，達到資源共享的目的，從而對信息進行反饋，實現(xiàn)預警的條件。當前所使用的系統(tǒng)有兩種，第一是集成式結構系統(tǒng)，第二，是集客戶端瀏覽器和服務端口、檢測站點的三層結構和服務器的雙層結構。兩種模式，建成了礦山開采工程水文地質災害預警系統(tǒng)的局域網。在這個局域網中有信息感知器、等網關設備。為了防止信息系統(tǒng)不被外界條件所影響，確保實現(xiàn)資源共享的目的，可以多添加一個層次結構，對系統(tǒng)硬件安全進行維持。災害信號器作為預警系統(tǒng)的主要元件，能夠利用信號采集器對信號的收集進行判斷，從而確定是否存在危險的信號，倘若信號安全，則將數(shù)據(jù)儲存與數(shù)據(jù)庫中，如果存在危險，便會啟動預警。

2.2 開發(fā)預警系統(tǒng)運行軟件

進行預警系統(tǒng)的設計，包含突發(fā)性災害機制預測法以及災害預警法[1]。如果在預警系統(tǒng)中，使用較為單一的方法，那么預警結果可能較為簡單，所以在此系統(tǒng)上加上突發(fā)性預警系統(tǒng)，既能夠使得計算變得系統(tǒng)化，而且又沒有將操作難度提高。其中包含板塊型論證法、突發(fā)災害系數(shù)法等作為關鍵元素。

在災害預警系統(tǒng)中，需要表達的信息較多，其中有網絡數(shù)據(jù)等，所以，對于計算機嗎運行環(huán)境有較高的要求，倘若在相同的時間中，過多的進行信息的顯示，極其容易使系統(tǒng)出現(xiàn)卡頓的情況[2]。因此，可以將處理數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)加入其中，當遇到超負荷的數(shù)據(jù)時，可以根據(jù)系統(tǒng)的需求，對數(shù)據(jù)進行刪除或緩存，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在進行數(shù)據(jù)的管理時可以適當?shù)慕?shù)據(jù)庫，當前多以原始水文地質災害數(shù)據(jù)庫為主，當設備滿足對數(shù)據(jù)的搜集后，便能夠對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的分析[3]。在文件的格式設置上，要保證格式的統(tǒng)一，一般設置為txt格式。在對數(shù)據(jù)庫的建立時，要遵循整體性的原則，通過Matlab等軟件格式，通過數(shù)據(jù)所反映的危害程度進行劃分，其中可分為三層[4]，有危害層、輕度危害層以及中度危險信號等。不同的層級間，相互獨立不干擾。所以建立相應的數(shù)據(jù)庫，能夠實現(xiàn)硬件設備數(shù)據(jù)收集的實時處理功能。

2.3 水文地質災害預警系統(tǒng)

在對預警系統(tǒng)的設計時，要結合設計的需求，設計系統(tǒng)可以實時的將圖像和音頻進行反映，并對整體的變化規(guī)律進行反映。并對整個地區(qū)的地質災害數(shù)據(jù)能夠進行更新、分析，在相應的平臺上公布災害信息，從而滿足信息的查詢。

2.4 仿真實驗

為了保證預警系統(tǒng)設計的有效性，需要統(tǒng)一地區(qū)進行多次的實驗，從而確保系統(tǒng)的科學性、嚴謹性。

3 面對礦山水文地質災害的預防措施

礦山開采屬于一門特殊的工程，所以，想要預防好地質災害，就需要對礦山的實際情況進行分析，并根據(jù)不同的情況進行預防措施。根據(jù)礦山的地質特點可以分為三個層次，分別是“重點防治區(qū)”、“次重點防治區(qū)”、“一般防治區(qū)”。

3.1 重點防治區(qū)

對于重點防治區(qū)，歸納了以下幾點內容。首先，合理的對礦區(qū)的邊坡參數(shù)進行設計，加強對其的檢測力度，使用擋墻對邊坡的狀態(tài)進行穩(wěn)固，倘若在開挖后，產生了變形，那么要停止施工，并請專業(yè)的工作人員進行地質勘察。面對渣場廢棄殘渣等，做好邊坡坡度的設計，另外設置攔渣壩，對泥石流災害進行防治，另外，增強對渣場的利用率，防治廢渣亂擺亂放?？茖W的進行排水設置的構建，做好監(jiān)測記錄的工作。

3.2 次重點防治區(qū)

在進行礦山生活區(qū)的建設時，會形成大量的殘渣，從而出現(xiàn)滑坡等情況，如果不對這些垃圾進行處理，那么未來很可能會出現(xiàn)滾石、飛石等災害。

在進行公路輔助性的建設工作時，為了保證對礦山行使有效的保護，要設置合理的邊坡參數(shù)。并對其進行加固。在邊坡周圍建設排水溝，確保地表水的排放。對與廢棄殘渣等，要有組織的進行堆放。

3.3 一般防治區(qū)

一般的防治區(qū)域內，沒有工程開采的主要場所，該區(qū)域所要防止的災害主要有水土流失，產生這種的情況的原因是因為地表巖體的破碎，所以，對與這個地區(qū)，要進行明令禁止，越界開采，減少人為活動，做好植物的水分養(yǎng)護工作。

4 結語

綜上所述，上述對礦山開采所面臨的地質災害進行了分析，并提出了解決措施，一些預警系統(tǒng)的設計。在實際的工作中，開采企業(yè)要做好前期的勘測工作，做好科學全面的進行分析，從而做到有效的防治。一來是為了保護礦山，二來是為了保證企業(yè)能夠在開采中順利的進行。本文簡要的對礦山開采工程的水文地質災害預警系統(tǒng)的設計進行了研究，通過對軟硬件兩方面的開法，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化。未來，隨著礦山資源的不斷開發(fā)，礦山的開采量不斷增高，所以，對于預警系統(tǒng)的研究十分重要。希望本文對開采人員的安全，以及資源的開發(fā)能夠提供些許的幫助。