采矿工程中的智能化技术应用与发展趋势研究

3 采矿工程中的智能化技术应用

3.1 监测监控系统

3.1.1 有毒有害气体监（检）测

地下矿山需配备便携式气体检测报警仪，用于测量一氧化碳、氧气、二氧化氮浓度，并具备报警参数设置及声光报警功能。生产班组、矿山安全员、带班下井矿长及外来安全检查人员下井时均应携带该设备。矿山需配置一定数量的便携式气体检测报警仪。每个生产中段的进风巷靠近采场位置应安装一氧化碳或二氧化氮传感器。本矿在多个生产中段分别设置了一氧化碳传感器，以确保作业环境安全。

3.1.2 通风系统监测

井下总回风巷需安装风速传感器，用于监测风流状态。主要通风机应配备风压传感器，以实时监测通风系统运行状态。同时，主要通风机需安装开停传感器，用于监测风机运行状态。本矿在总回风巷及主扇风机安装地点设置了相应的传感器，确保通风系统稳定运行。

3.1.3 视频监控

提升人员的井口信号房、提升机房、井口、马头门等人员进出场所应安装视频监控设备。紧急避险设施、井下爆破器材库、油库、中央变电所等主要硐室也需设置视频监控。本矿在多个关键位置增设了摄像机，以增强安全监控能力，确保作业过程可视化。

3.1.4 地表沉降观测和井下地压监测

（1）地表沉降观测

在采空区附近布设沉降观测基准点，以矿区控制点为基础进行点位测放。采空区地表中间布设一条控制基线作为沉降观测点，其他观测点根据采空区实际范围合理布置。由于采空区地表多为山坡地形，采用全站仪进行三角高程测量替代水准测量。沉降基准点和观测点需确保牢固，并进行坐标测量以确定相对位置。每次观测后，根据测得的高程数据绘制变化曲线，分析沉降规律和速度，针对沉降量大的区域采取相应措施，如加强顶板支护。

（2）井下地压监测

地压监测旨在掌握采空区变化规律，预测冒落时间，为人员设备撤离提供预警。监测需关注顶板冒落征兆，如底板开裂、矿柱位移、片帮及岩体破坏时的声发射现象。监测点应选在变形明显区域，如新开裂的底板或矿柱，并合理控制监测密度和范围。数据整理需及时准确，以图表形式反映地压动态变化。监测方法包括人工观测和声发射监测技术。人工监测主要记录底板开裂、矿柱变形等数据；声发射监测仪通过接收岩体内部声学信号，分析岩音变化，实现分级报警，为安全撤离提供依据。

3.2 井下人员定位系统

金属非金属地下矿山应建设完善紧急避险系统，并随井下生产系统的变化及时调整。紧急避险系统建设的内容包括：为入井人员提供自救器、建设紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。紧急避险应遵循“ 撤离优先，避险就近” 的原则。紧急避险系统应进行设计，并按照设计要求进行建设。应为入井人员配备额定防护时间不少于 30min 的自救器，并按入井总人数的 10% 配备备用自救器。所有入井人员必须随身携带自救器。在自救器额定防护时间内不能到达安全地点或及时升井时，避灾人员应就近撤到紧急避险设施内。紧急避险设施的额定防护时间应不低于 96h。紧急避险系统的配套设备应符合相关标准的规定，救生舱及其他纳入安全标志管理的设备应取得矿用产品安全标志。紧急避险系统建设完成，经验收合格后方可投入使用。

3.3 紧急避险系统

金属非金属地下矿山应建立完善的紧急避险系统，并随井下生产系统的变化及时调整。该系统包括为入井人员配备自救器、建设紧急避险设施、合理设置避灾路线及制定应急预案。紧急避险应遵循“ 撤离优先，避险就近” 的原则，系统需进行专项设计并按设计要求建设。所有入井人员必须随身携带自救器，并配备一定比例的备用自救器。在自救器防护时间内无法到达安全地点时，避灾人员应就近进入紧急避险设施。紧急避险设施的防护时间需符合规定，配套设备应符合相关标准，救生舱等纳入安全标志管理的设备应取得矿用产品安全标志。

3.4 压风自救系统

压风自救系统由空气压缩机、送风管路、阀门、高精度油气分离器及压风自救装置组成，灾害发生时可为井下人员提供自救条件。各主要生产中段和分段进风巷道的压风管道上需按一定间距设置三通及阀门，独头掘进巷道应在工作面附近安装压风自救装置。压风空压机站必须设在地面，自救装置应安装在支护良好、无杂物堆放的宽敞位置，便于人员操作。主压风管道需配备油水分离器。改扩建工程在各生产中段按标准间距安装压风自救装置，接入压风系统。灾害发生时，避灾人员可迅速打开装置箱门，启动阀门，使用自吸过滤式面罩进行呼吸自救。

3.5 供水施救系统

供水施救系统是地下矿山灾害事故时为井下重点区域提供生活饮用水的设施，由水源、管道、阀门及过滤装置等组成。该系统可与生产供水系统共用，但施救时水质需符合生活饮用水标准。主要生产中段和分段进风巷道的供水管道按间距设置三通及阀门，独头掘进巷道在掘进面附近及向外分段设置阀门。改扩建工程在指定中段按间距布置供水施救装置，采用独立支状管网静压供水，通过地表高位水池经竖井铺设加厚钢管至各中段施救点，确保灾害时可靠供水。

3.6 通信联络系统

通信联络系统通过有线及无线设备实现生产调度与应急救援通信，终端覆盖井底车场、机电硐室、避险设施等关键区域。矿山已部署数字程控交换机及部分电话终端，本次设计在盲斜井硐室、马头门、水泵房等新增7 台电话机，强化中段间通信能力，满足安全监控与应急联络需求。系统建设遵循全面覆盖原则，确保井下各作业点与调度中心实时联通。

4 采矿工程智能化技术未来发展趋势

4.1 无人化与自主化开采趋势

智能采矿装备通过集成先进传感技术、自动控制技术和远程通信技术，实现开采作业的远程操控和自主运行。无人驾驶矿用卡车、自动化钻机、智能装载设备等新型装备将逐步替代传统人工操作设备，形成完整的无人化开采系统。自主导航技术的突破使采矿设备具备环境感知和路径规划能力，能够在复杂工况下实现精准定位和自主运行。智能决策系统的应用进一步提升了开采过程的自主性，使整个采矿系统能够根据地质条件和生产需求自动调整作业参数。

4.2 与新兴技术融合发展趋势

5G 通信技术为矿山设备提供了高速、低延迟的数据传输通道，实现了设备间的实时互联互通。物联网技术构建了覆盖全矿区的感知网络，实现了对设备状态、环境参数和生产过程的全面监测。人工智能技术在采矿工程中的应用不断深化，机器学习算法优化了开采方案，深度学习技术提升了矿石识别精度。数字孪生技术建立了矿山的虚拟映射，实现了从规划设计到生产运营的全生命周期管理。区块链技术为矿产资源追溯和交易提供了可信平台。

结束语

智能化技术为采矿工程带来质的飞跃，推动行业向安全、高效、绿色方向发展。技术应用不仅提升单点作业效能，更实现全流程的系统优化。未来需要持续完善技术标准体系，加强跨领域协同创新。人才培养与组织变革将成为智能化落地的关键支撑。采矿工程的智能化转型是长期演进过程，需保持技术创新与产业实践的动态平衡。

参考文献

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