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“安全第一,预防为主,综合治理”是我国安全生产的指导方针。作为矿山安全生产监测和隐患排查治理的预防性手段,微震监测预警技术在矿山地压和岩爆监测等多方面发挥着重要作用。在非煤领域,长沙jxf吉祥坊数码科技股份有限公司(以下简称“jxf吉祥坊科技”)在微震系统研究方面已有多年深耕,所开发的MicroSeis微震监测系统从硬件到软件取得了完全自主知识产权,并主导发布了国内首个微震监测技术行业标准,填补了业内空白。结合今年6月我国第21个“安全生产月”活动,IntelMining智能矿业围绕微震监测技术同jxf吉祥坊科技进行了深度交流,共同探索MicroSeis微震监测系统背后的秘密。

安全生产是矿山企业面临的头等大事。今年初召开的全国矿山安全生产工作会议指出,2021年全国矿山共发生事故357起、死亡496人,煤矿较大事故、非煤矿山重大事故同比反弹,矿山安全生产形势依然复杂严峻。

在非煤矿山面临超深井、超大规模开采带来的岩爆、地热、提升装备等问题越来越突出的形势下,推动包括重大灾害治理预警预报等在内的智能化管理,成为防范矿山安全风险明显加剧的重要手段。今年2月,国家矿山安全监察局《关于加强非煤矿山安全生产工作的指导意见》即指出,开采深度800米及以上的金属非金属地下矿山,应当建立在线地压监测系统。由此可见,由于地压作用导致的矿山安全生产隐患已成为各级主体不容忽视的重大问题。

作为国内矿山信息化智能化领域的领军企业,jxf吉祥坊科技早已将科技服务矿山安全生产融入企业使命,率先研究布局微震监测系统国产化、标准化、自动化,引领了微震监测系统在非煤矿山及相关工程领域的推广应用。

MicroSeis微震监测系统
四年磨一剑,实现全国产化

长沙jxf吉祥坊数码科技股份有限公司成立于2004年,是国内数字矿山科技的领导者。特别是在非煤矿山领域,jxf吉祥坊科技有着很深的技术背景。创始人王李管先生是让国产Dimine软件走向企业的中国数字矿山领域的领军人物,同时他还是中南大学的教授、博士生导师。众所周知的是,中南大学代表着我国有色金属矿业学科的最高水平。基于这样的专业背景,jxf吉祥坊科技不仅是中南大学数字矿山研究中心的挂靠单位,而且还成为中国有色金属学会矿山信息化智能化专业委员会主任单位,汇聚了矿业领域一大批优秀人才,专注于打造数字矿山与智能开采优秀产品及解决方案。

2013年,jxf吉祥坊科技再一次积极发挥国产化主力军作用,对标微震领域国际厂商产品澳大利亚IMS微震系统、加拿大ESG微震系统等,牵头立项研发全部国产化的MicroSeis微震监测系统。

这一次,重担落在了微震监测系统产品研发团队肩上。团队由中国工程院古德生院士担任产品资深顾问,其中博士学历6人、研究生学历8人、高级职称以上人员5人,专业涵盖了采矿工程、岩石力学、应用物理、计算机、通信工程、数学、机械工程等专业,是国内最早一批应用微震监测技术进行矿山岩爆灾害监测的科研队伍。在国家“十五”、“十一五”科技攻关期间,他们便针对深井硬岩大规模地下开采岩爆灾害问题,首次引进了微震监测系统进行岩爆活动监测。通过对岩爆灾害的监测、分析和预警研究,他们成功掌握了岩爆孕育发生规律,并因此获得了国家科技进步二等奖。

一般来说,国产化微震监测产品研发基本走的都是“借鉴-模仿-吸收-创新”的技术路线,而jxf吉祥坊科技显然并不满足于模仿和跟随。在系统总体研发计划上,他们确立了从硬件到软件全部国产化的目标,具有完全的自主知识产权,绝对不受制于国外的技术封锁;在部署架构上,他们力求简单实用,采用“1套数据采集分站+1套软件+1台服务器+N个传感器”形式,实现多源参数一体化地压监测,革新了传感器以上多重部署的弊端;在特色创新上,jxf吉祥坊科技基于深度学习算法、云计算和大数据技术,实现了微震监测数据采集、处理、分析和预警的全自动化处理,解决了国外进口产品没有解决的问题,为民族品牌超越进口产品做出了有益的贡献!


经过各项难关的考验和细致的产品打磨,MicroSeis微震监测系统实现了既定目标,并于2017年正式进入市场,不断在实践中迭代升级。目前,jxf吉祥坊科技及全资子公司长沙施玛特迈拥有MicroSeis微震监测系统软著、发明专利、论文等各类知识产权二十余项,该系统还获得国家专业检测机构的矿安认证。其硬件产品能够适应井下复杂环境并实现长期稳定运行,使用的多通道数采基站、长距离模拟信号传输增加了监测网络布设的灵活性,降低了部署成本;软件系统则大幅提升了监测数据处理的自动化、集成化、可视化程度,并拥有专业数据分析团队通过云服务远程处理矿山监测数据,大幅降低了用户的使用难度。


打破国外技术垄断
自主技术实现“点-线-面”突破

MicroSeis微震监测系统通过埋置于围岩内部的检波器捕捉岩体微破裂过程中产生的震动信号进行分析和处理,获得岩体破裂发生的时间、位置、震级、能量等“时、空、强”信息,并根据大量微震事件信息的融合与聚类,评估岩体稳定性状况,对矿山灾害进行预测、预报和预警的系统。针对常规地压点监测技术存在布点盲区、监测数据单一等问题,微震监测技术能够实现矿山地压三维实时监测,让矿山大尺度区域监测与点监测数据相互印证,提高监测效果。
不同于澳大利亚IMS微震系统、加拿大ESG微震系统及波兰SOS微震系统等全球应用较广的微震监测系统,jxf吉祥坊科技MicroSeis微震系统的自主创新之路,形成了自身鲜明的特色。

一是“点”的突破。在微震监测系统这一“点”上,相比国际厂商需要人工进行信号分类和P波到时拾取,MicroSeis微震系统基于深度学习算法、云技术和大数据分析实现各类监测信号的自动分类和处理,进而实现了微震监测从数据采集和处理、到分析和预警的全自动化处理,这是国外同类产品所不具备的能力。另外,MicroSeis微震监测系统对感知层以上汇聚和分析的简化,也使得整套系统更加轻便,减少了系统部署和维护成本。
二是“线”的突破。jxf吉祥坊科技基于自主核心数字采矿软件平台DiMine,将MicroSeis微震监测系统与其数字化、智能化系统连成一“线”,同时兼容了市场上大多数三维模型格式。很好地实现了MicroSeis微震监测系统的监测信息三维化,提升了对矿山实际开采的三维矿体模型、采场模型、巷道模型以及爆破活动模型的综合分析能力,能够分析诱发地压灾害活动的原因,为安全管理及作业人员提供了更加直观的地压活动演化可视化信息和矿山地压灾害治理的决策依据。
三是“面”的突破。基于“点”和“线”的突破,jxf吉祥坊科技将引领优势拓展到行业标准这个“面”上。牵头起草了我国首个微震监测技术标准《岩体工程微震监测技术规程》,不仅得到了中冶集团武汉勘察研究院有限公司、铜陵有色金属集团控股有限公司、中南大学、云南迪庆有色金属有限责任公司等行业重点单位的认可和支持,还为矿山、水利、建筑、交通等行业的岩体工程微震监测提供了全面、详实的流程与方法依据。该《规程》于2021年9月1日起施行,填补了国内微震监测领域的空白,改变了微震监测技术无标准可依的现状,有利于推进我国微震监测技术的发展和应用。

MicroSeis微震系统智能预警
练就先知先觉的“火眼金睛”

我国西部以及西南部的矿山多位于活跃的地震带内,天然地震的发生往往让矿山作业人员产生安全顾虑。MicroSeis微震监测系统可以科学、客观地评估天然地震对矿区地质结构稳定性的影响,缓解作业人员的顾虑,确保矿山正常的安全开采秩序。2022年1月,青海海北州门源县发生矩震级6.9级地震,造成我国西部某大型钢铁集团下属铁矿停止生产。该矿部署的jxf吉祥坊科技MicroSeis微震监测系统持续精准地监测到停产期间的微震事件,分析出能量释放回归稳定的规律,有效指导现场人员及时对出现大块震落、巷道顶板可能存在松动浮石的高风险区进行巡查和处理,很好地消除了人员和设备安全风险。
如果说天然地震的扰动性大,不足以显示MicroSeis洞察秋毫的能力,那么对正常生产矿井工程扰动的微震监测成效则足见其察微知著的实力。国外某深井矿体在走向和倾向上变化大,是世界级的采矿难题。该矿山年产量大,工作作业面多,安全风险较高。MicroSeis微震监测系统对生产作业区域进行全覆盖、全时段监测,能够精确地对各采场作业面的地压活动进行量化分析和科学预警,及时发现地压灾害隐患,避免安全事故发生。在今年5月的监测中,MicroSeis通过连续性大数据分析,识别出生产强度提高导致的局部应力增加,提前给出了降低爆破对顶板稳定性影响的决策建议,预测了冒顶活动的发生。

MicroSeis的实力并不局限于矿山。陕西省引汉济渭工程某隧洞支洞号称亚洲第一长斜井,高程落差640米,最大埋深达1320米。该支洞采用钻爆法掘进,岩爆灾害频发。jxf吉祥坊科技在此构建了随钻爆进尺推进的移动式MicroSeis微震监测系统,对支洞微震活动进行实时监测、分析、预警,现场监测效果明显,多次预警岩爆等地压灾害,减少了岩爆等对人员和设备的威胁。

如今,MicroSeis已在金川集团、铜陵有色集团、西部矿业集团、酒钢集团、中铝集团、宝武集团、北方铜业、神华集团、中煤能源集团、赞比亚中色非洲矿业等国内外50余座矿山推广应用,成功预警多次矿山安全隐患,为保障矿山生产安全做出了重要贡献,可谓监测矿山灾情的“火眼金睛”。

此外,国内众多科研单位如中科院地理研究所、中南大学、马鞍山矿山研究院、长沙矿山研究院、中冶武勘院、中煤能源研究院、湖南科技大学、大理理工大学等同样使用MicroSeis微震监测系统开展科研工作。其应用场景覆盖了矿山空采区冒顶、深部岩爆灾害、地表塌陷、边坡滑坡、能源水利工程以及矿产资源盗采定位等领域的监测,成为安全生产管理的忠诚守卫者。

安全生产密切关系着员工福祉、企业发展和社会稳定。随着数字化、智能化矿山的深入推动,科技应用将不断为矿山安全生产带来新的解题思路。微震监测系统可以很好地推动安全风险预防关口的前移,最大限度地保障人员和设备安全,为企业连续生产经营保驾护航,为地方社会经济繁荣发展持续助力。‍



文 | 冷锋、铁肩

文章转自:IntelMining智能矿业


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