張 揚

（阜新市清河門區(qū)應(yīng)急管理局，遼寧 阜新 123000）

自古以來，礦業(yè)一直是人類經(jīng)濟發(fā)展的重要部分。從鐵器時代的鐵礦石開采到現(xiàn)代的稀土元素提取，礦產(chǎn)資源一直是支持技術(shù)和工業(yè)進步的基礎(chǔ)。然而，隨著社會的發(fā)展和對環(huán)境保護意識的增強，傳統(tǒng)的礦山采礦方法逐漸面臨挑戰(zhàn)。高風險、低效率和環(huán)境破壞成為這一行業(yè)亟待解決的問題。幸運的是，隨著技術(shù)的進步，智能化采礦技術(shù)應(yīng)運而生。通過整合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)和自動化技術(shù)，這種新的采礦方法不僅能夠顯著提高生產(chǎn)效率，還能有效減少工作風險和環(huán)境影響，為礦業(yè)行業(yè)帶來前所未有的機遇和挑戰(zhàn)[1]。

1 關(guān)于智能化礦山采礦技術(shù)的概述

1.1 采礦概念

采礦歷史悠久，可以追溯到古代文明，當時人們用簡單的工具從地面和河床中挖掘金屬和寶石。隨著時間的推移，為了滿足對資源的不斷增長的需求，人們開始探索更深層次的地下礦藏，并開發(fā)出更為復雜的開采技術(shù)。采礦不僅僅是簡單地從地下提取礦物，它還涉及礦體的探測、評估、選礦、提煉和運輸?shù)纫幌盗袕碗s的過程。

礦產(chǎn)資源的價值不僅取決于其本身的特性，還與其在地殼中的位置、深度和純度有關(guān)。因此，為了有效地提取這些資源，需要對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行深入的研究，選擇合適的開采方法。隨著科技的進步，地球物理和地球化學探測技術(shù)能夠更準確地確定礦藏的位置和規(guī)模。此外，現(xiàn)代采礦技術(shù)，如遠程控制、自動化和數(shù)字化技術(shù)，使采礦變得更為高效和安全，大大提高了資源的利用率和經(jīng)濟效益。

1.2 智能化礦山采礦技術(shù)的介紹

智能化礦山采礦技術(shù)是基于信息技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、云計算、人工智能等現(xiàn)代技術(shù)手段對傳統(tǒng)采礦技術(shù)進行的升級和優(yōu)化。它通過自動化、遠程控制和智能決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)對礦山的實時監(jiān)控和管理，從而提高礦山的生產(chǎn)效率和安全性。

1.2.1 平坑施工方法

平坑施工方法與傳統(tǒng)的深地下礦業(yè)作業(yè)不同，主要在地面或其附近進行開采活動。在智能化礦山環(huán)境中，這種施工方法的優(yōu)勢愈發(fā)明顯。利用自動化和智能化技術(shù)，如無人駕駛挖掘機、自動化裝卸系統(tǒng)以及智能傳感技術(shù)，不僅能提高工作效率，還能確保作業(yè)的安全性。據(jù)統(tǒng)計，通過引入自動化裝備，可以使采礦效率提高20%以上，同時由于人為因素的減少，事故率降低了約30%。

然而，隨著開采活動的進行，礦體的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性可能會發(fā)生變化。為了確保采礦活動的持續(xù)和安全，高精度的地質(zhì)傳感器和實時數(shù)據(jù)分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用。這些技術(shù)可以實時監(jiān)測土壤濕度、礦石應(yīng)力、地質(zhì)斷裂等數(shù)據(jù)，從而及時預測和警告潛在的風險，如滑坡和地質(zhì)變動。數(shù)據(jù)顯示，通過實時監(jiān)測技術(shù)，能夠在大約80%的情況下預測到潛在的風險，為決策者提供寶貴的時間來采取預防措施。

1.2.2 天井施工方法

天井施工方法是礦業(yè)中一個傳統(tǒng)的深部開采技術(shù)。其特點在于鉆穿地殼，直接進入豐富的礦藏，尤其是在地表以下幾百米到幾千米的深度。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的天井采礦方法正逐步被現(xiàn)代化和智能化技術(shù)所取代。

在智能化礦山應(yīng)用中，天井施工技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了深刻的變革。首先，自動化掘進機的使用，使得掘進速度提高了約20%～30%。與此同時，它的精確度也得到了明顯的增強，誤差率低于1%。這種高效率的施工不僅減少了項目的時間成本，而且確保了工程的質(zhì)量和安全性。

另外，隨著無線通信技術(shù)和遠程監(jiān)控技術(shù)的進步，現(xiàn)場工程師可以在地面實時查看地下的工作情況，避免了許多傳統(tǒng)上需要進入井下進行的檢查和維護工作。據(jù)統(tǒng)計，這種智能監(jiān)控方法使得事故率降低了近50%。地下定位系統(tǒng)也使得在復雜的地質(zhì)環(huán)境中，設(shè)備和人員的位置能夠被精確追蹤，減少了迷失和碰撞的風險。

針對天井施工中可能遇到的地下水泛濫、有毒氣體泄露等問題，現(xiàn)代天井施工已經(jīng)廣泛應(yīng)用智能傳感器進行實時監(jiān)測。這些傳感器可以在氣體濃度超出安全標準時立即發(fā)出預警，使得工作人員有足夠的時間采取應(yīng)對措施。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，這種技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)將地下水和有毒氣體事故的發(fā)生率降低了約70%[2]。

2 智能化采礦安全管理存在的問題

2.1 管理人員法律意識淡薄

隨著技術(shù)進步和工業(yè)革命的發(fā)展，智能化采礦已經(jīng)成為礦山行業(yè)的重要趨勢。但是，在這種技術(shù)進步的背后也存在一些管理上的問題。其中之一便是管理人員的法律意識淡薄。智能化采礦涉及大量的新技術(shù)和新方法，很多管理人員可能并不完全了解這些新技術(shù)背后所涉及的法律風險和責任。例如，智能設(shè)備的數(shù)據(jù)安全、無人設(shè)備的操作責任等問題，很多礦山的管理層可能沒有足夠的法律培訓和教育，導致在面對具體問題時無法做出合法、合理的決策。此外，一些管理人員可能過于追求經(jīng)濟效益，忽略了法律規(guī)定和風險，從而增加了企業(yè)的法律風險。

2.2 責任機制不明確

在智能化采礦的環(huán)境下，責任機制的不明確成為一個嚴重的問題。傳統(tǒng)的礦山作業(yè)中，人為操作和決策在很大程度上決定了安全性。但在智能化環(huán)境下，很多操作和決策都由機器自動完成。當發(fā)生事故或安全問題時，很難判定責任歸屬，是人為的操作失誤、機器的故障還是系統(tǒng)的設(shè)計缺陷？這種模糊的責任界定為礦山企業(yè)帶來了巨大的法律和道德挑戰(zhàn)。此外，由于技術(shù)不斷更新和迭代，責任機制可能需要不斷地進行調(diào)整和完善，但當前很多礦山企業(yè)還沒有建立起有效的、與技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的責任機制。

2.3 安全設(shè)備落后

盡管智能化采礦技術(shù)在很多方面都表現(xiàn)出其先進性，但在安全管理上，尤其是安全設(shè)備方面，仍存在許多問題。有些礦山在引入智能化技術(shù)時，過于注重生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，而忽略了對安全設(shè)備的更新和升級。例如，盡管采用了智能化控制系統(tǒng)，但地下的通風、排水、防爆等基礎(chǔ)設(shè)施可能仍然使用老舊的設(shè)備和技術(shù)，這在某種程度上抵消了智能化技術(shù)帶來的安全優(yōu)勢。此外，新型的智能設(shè)備和系統(tǒng)可能需要與現(xiàn)有的安全設(shè)備進行集成和協(xié)同工作，但由于技術(shù)和標準的不匹配，這種集成往往面臨諸多困難，導致安全設(shè)備的效能大打折扣。

3 智能化礦山采礦技術(shù)中的安全管理措施

3.1 人工智能降低開采作業(yè)風險

人工智能技術(shù)正逐漸滲透到全球的各個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，為日常工作流程帶來巨大的變革。在礦業(yè)中，這些先進的技術(shù)提供了前所未有的機會，以增強采礦的效率和安全性。深度學習，作為機器學習的一個子集，通過復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對大量數(shù)據(jù)進行訓練，使得系統(tǒng)可以自動識別和預測潛在風險。這種技術(shù)在處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如圖像和聲音時尤為出色。

機器視覺技術(shù)，則讓機器可以“看”并理解其視野內(nèi)的物體和場景。在礦山環(huán)境中，機器視覺可以通過高分辨率攝像頭實時監(jiān)測巖體裂紋的變化、支架的穩(wěn)定性以及任何可能導致滑坡或坍塌的異常移動。模式識別技術(shù)進一步加強了這種能力，使系統(tǒng)能夠識別和分類各種不同的地質(zhì)和環(huán)境模式，從而預測可能的危險。

另外，數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策是當今工業(yè)界的核心組成部分。在礦山環(huán)境中，無處不在的傳感器可以實時收集關(guān)于巖石穩(wěn)定性、有害氣體濃度、地下壓力等的數(shù)據(jù)。通過機器學習模型，這些數(shù)據(jù)可以被實時分析，預測礦井內(nèi)的變化趨勢，并為操作人員提供關(guān)于何時、如何介入的建議。這種預測能力在應(yīng)對礦井中的危險氣體積聚或巖層移動時尤為寶貴[3]。

人工智能的這些應(yīng)用不僅為礦業(yè)帶來了更高的效率，更重要的是，它們大大降低了事故的發(fā)生可能性，保護了礦工的生命安全。同時，通過監(jiān)測和維持礦井內(nèi)的空氣質(zhì)量和環(huán)境標準，人工智能也確保了工人在良好的工作條件下進行作業(yè)，進一步減少了職業(yè)病的風險。

3.2 完善安全管理制度

在礦業(yè)中，尤其是智能化采礦環(huán)境中，安全管理制度的完善是至關(guān)重要的。隨著技術(shù)的不斷進步，傳統(tǒng)的安全措施可能不再適用，新的風險和挑戰(zhàn)也隨之而來。為此，礦山企業(yè)需要進行持續(xù)的制度修訂和更新，以確保與時俱進。

明確的責任分工確保了每一位工作人員都知道自己的職責和期望。在智能化礦山中，包括管理和監(jiān)控自動化設(shè)備、響應(yīng)人工智能系統(tǒng)的警報，或者操作特定的軟件工具。每個崗位的明確定義不僅提高了工作效率，還避免了因為職責不清導致的安全事故。

操作準則是每個礦工的日常工作指南。隨著新技術(shù)的引入，這些準則需要定期更新以確保其準確性和相關(guān)性。例如，對于新引進的自動化鉆探設(shè)備，操作員需要明確的指導和操作流程，以確保機器的正確、安全使用。同時，操作準則也要涵蓋非常規(guī)情況，為工人在面對突發(fā)狀況時提供指導。

故障應(yīng)急流程在任何安全管理制度中都占有舉足輕重的地位。在智能化礦山中，需要有專門針對新技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)急響應(yīng)計劃，這包括數(shù)據(jù)中斷、自動化設(shè)備失效或人工智能系統(tǒng)誤報等情況。在這些情況下，快速、準確的響應(yīng)不僅可以避免財產(chǎn)損失，更能確保工人的生命安全。這要求礦山企業(yè)在制定應(yīng)急流程時，深入研究新技術(shù)的特點和可能的風險，以確保應(yīng)對措施的實用性和有效性[4]。

3.3 提高開采作業(yè)現(xiàn)場的技術(shù)安全管理

在當今數(shù)字化和連接性迅速增強的時代，現(xiàn)代化技術(shù)已經(jīng)成為礦山開采作業(yè)安全管理的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)，允許設(shè)備間的無縫連接和通信，從而使得大量的傳感器和監(jiān)控設(shè)備可以在礦井中相互交流。例如，一個傳感器可能會檢測到某個區(qū)域的有害氣體濃度增加，然后立即通知中央控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)再進一步指導通風系統(tǒng)調(diào)整，確保礦工的安全。

無線傳感器技術(shù)，特別是在廣大、復雜的礦山環(huán)境中，為安全管理帶來了方便。傳統(tǒng)的有線傳感器安裝復雜，維護困難，而現(xiàn)代的無線傳感器不僅安裝簡單，而且可以輕松移動，適應(yīng)不斷變化的礦山布局。這些傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測一系列關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如礦井的濕度、地下壓力和震動等，并在檢測到異常時迅速發(fā)出警報。

遠程監(jiān)控技術(shù)進一步加強了礦山的安全管理。借助高清攝像頭和其他高端設(shè)備，管理人員可以從地面或遠程控制中心實時監(jiān)視礦井內(nèi)的所有活動，從而迅速識別并解決潛在的問題。同時，與高精度GPS 和地下定位系統(tǒng)結(jié)合，這種技術(shù)確保了設(shè)備和人員的精確跟蹤。例如，當挖掘機在礦井中工作時，定位系統(tǒng)可以確保它不會與其他機器或工作人員相撞，從而避免可能的事故。

除了上述技術(shù)，現(xiàn)場的數(shù)據(jù)分析和預測模型也是技術(shù)安全管理的核心部分。利用大數(shù)據(jù)分析，可以從大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)中挖掘出潛在的安全隱患，如地質(zhì)結(jié)構(gòu)的微小變化，這些微小變化可能預示著大的地質(zhì)移動，從而為預防性措施提供了寶貴的時間。

3.4 強化對采礦工作人員的安全培訓

隨著新設(shè)備和新技術(shù)的引入，礦工需要接受針對性的培訓，以確保他們可以正確、安全地操作這些設(shè)備。例如，新型的自動化采礦設(shè)備具有與傳統(tǒng)設(shè)備完全不同的操作界面和操作邏輯，沒有足夠的培訓，工人可能會面臨使用困難，甚至導致誤操作和事故。

其次，除了硬件和設(shè)備的培訓，工作人員還需要接受有關(guān)風險識別和風險應(yīng)對的培訓。這包括但不限于：如何識別礦井中的各種安全隱患，如何在發(fā)現(xiàn)有害氣體或其他風險時迅速疏散，以及如何使用各種安全設(shè)備和急救工具。

現(xiàn)代的培訓方法，如模擬訓練和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為礦工提供了更為真實、身臨其境的訓練體驗。例如，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，工人可以模擬進入真實的礦井環(huán)境，面對各種可能的緊急情況，如巖層坍塌、有害氣體泄漏等。在這種模擬環(huán)境中，工人可以反復練習應(yīng)對措施，從而在真實環(huán)境中更有信心和能力處理這些緊急情況。

最后，實地演練也是安全培訓的重要組成部分。與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相比，實地演練提供了真實的環(huán)境感受，工人可以實際操作設(shè)備，與團隊成員協(xié)同合作，應(yīng)對模擬的緊急情況。這種培訓方法確保了工人在真實環(huán)境中可以迅速、有效地響應(yīng)各種可能的危機[5]。

4 結(jié)語

智能化采礦技術(shù)正為礦業(yè)開創(chuàng)新的時代，其所帶來的效率、經(jīng)濟和安全益處顯而易見。但正如任何技術(shù)進步都會帶來其特定的挑戰(zhàn)，我們必須認識到并積極應(yīng)對這些風險和挑戰(zhàn)。結(jié)合高度的技術(shù)實力、完善的管理制度和對工人的持續(xù)培訓，可以確保智能化采礦既能提高效率又能確保安全。只有全面、系統(tǒng)地理解和應(yīng)用這些措施，才能充分釋放智能化礦業(yè)的潛力，為可持續(xù)的未來鋪設(shè)堅實的基礎(chǔ)。