吕卫东

摘 要：针对采矿地球物理的发展前景问题，通过对目前采矿地球物理的任务和技术应用的分析，结合现有技术，对未来智能开采领域采矿地球物理的应用进行预测。

关键词：地球物理;智能开采

引言：根据我国的能源储备情况，在未来很长的一段时间里，煤炭都将是我国最主要的能源[1]。采矿地球物理是地球物理在采矿领域的应用，在矿压测量、矿山动力现象监测等方面有着很大作用。随着数据信息时代的到来，煤矿企业也在朝着自动化智能化转型，采矿地球物理和先进科技相结合，必将是未来发展的大趋势。

一、采矿地球物理

采矿地球物理是将地球物理技术运用到采矿行业当中，能够极大程度地方便采矿工作的顺利进行，在资源探测、矿压测量、风险预测评估等方面具有非常重要的意义。

（一）采矿地球物理任务

（1） 矿压测量

可以采用震动法进行矿压的测量，在不同的应力状态下，震动波会以不同的速度进行传播，从而可以在区域范围内完成对应力的简单探测，在煤矿巷道支护等过程中起到了非常重要的作用。相比于传统钻孔测量的方法，具有更高的效率，在很短的时间内完成任务，具有及时性。

（2）地质构造探测

可以采用重力法、电磁波法、震动法等完成煤矿地质构造的测量。进行测量通过对反馈信息进行分析，知道地下各种地质构造情况，然后按照方向和距离对其进行定位，可以确定一定区域的地质构造。这种方法可以连续得到地质信息，定位准确，对地质勘探具有长足的影响力。

（3）动力现象监测

可以采用声发射法、微震监测法、震动法等完成动力现象监测。可以检测到岩体破裂、冲击矿压等各种危险因素，对其进行预测和评估，并及时做好防范措施，从而解决矿山动力问题。这种方法能够在不对岩体进行破坏的情况下完成，实时高效地解决了煤矿开采过程中存在的一些安全问题。

（二）技术及应用

（1）声发射监测

声发射监测是监测岩石发生力学现象时所形成的信号，记录发射频度、阻尼等信息，对这些信息进行分析处理，得到岩石的破坏变化，从而得到岩石的应力情况。这一技术在采矿中主要应用于分析评价井下的危险状况、监测动力现象等，在煤矿安全预测方面起到了不可忽视的作用。

（2）震动波法探测

震动波法探测是利用震动波在不同介质、不同应力等情况下传播速度以及波长变化等，来分析所测岩体状况的方法。可以通过这种方法测出地下的裂隙发育情况、矿产分布情况、应力情况等，在矿山开采中得到较为广泛的运用。目前常用于矿压测量、地质构造探测等，为煤炭事业做出了较为突出的贡献。

（3）电磁辐射监测

电磁辐射是指监测不均质的材料在力的作用下破裂，从而向外发射的电磁辐射的过程。监测到的信号，可以在处理、转化之后变为特点明显的电压信号，对其进行分析可得到一定区域内岩层的活动情况。

二、采矿科技

我国目前正面临着能源转型、劳动力不足等问题，煤矿生产智能化、少人化、自动化技术的发展迫在眉睫。接下来从物联网、数据库、人工智能几个方面对煤矿智能化现状及未来进行分析。

（一）矿山物联网

物矿山物联网是物联网技术结合矿山生产工作的一项具体实践，这一技术目前基本上得到了普及。矿山物联网通过感知层、网络层、应用层实现了信息快速传递分析调度，实时得到信息，对煤矿的生产、运营以及安全等产生了巨大作用，提高了煤矿开采效率，给煤矿行业带来了巨大的经济效益，同时减少了冗杂的人员，一定程度上起到了少人化的作用。

（二）矿山大数据

矿山在生产、监测、安全等方面会产生大量的数据，人工进行分析处理的话，这将会是一份浩大的工程。随着大数据的到来，这些问题在一定程度上可以有效得到解决，大量的数据通过物联网传输技术存储到建立的数据库当中，对其中的数据简单处理建成数据仓库，在海量繁杂的数据中得到有价值的信息，给最后的决策提供有用的信息。矿山大数据已经得到了一定程度上的应用，在少人化、自动化方面有着较为显著的成效。

（三）智能矿山

人工智能通俗讲就是让机器具有人的智慧，智能矿山就是指让矿山中的各种机械设备具有“智慧”，能够自行生产、检测故障等，实现矿山无人化。目前人工智能还没能发展到这种智慧的程度，但结合采矿，已经可以初步实现无人化、自动化生产。榆家梁煤矿使用了人工智能中的优化算法、智能巡检机器人等，构建综采面三维模型，综合分析煤层变化趋势，制定未来几刀的割煤策略，实现了综采面开采自动化，代替了人力，减少了物力。这也是未来煤矿行业发展的大趋势。

三、展望

采礦地球物理方法在应用中会产生大量的数据信息，对于信息存储、传输和分析处理等具有很高的要求。而当下物联网、大数据、人工智能等技术发展势头迅猛，相对应的，也有大量的人才被培养出来，地下矿山的开采也在向信息化、自动化、智能化方向发展[2]。可以将采矿地球物理与物联网、大数据、人工智能等技术有机结合起来，把设备收集到的信息通过物联网传感技术例如当下新兴的5G无线传输系统输送到编译好优化算法的处理器当中，对数据进行挖掘、数据预处理以及各种智能算法，对所得到的信息进行融合，实现数据收集、存储、传输、分析处理一体化自动化智能化。采矿地球物理和先进科技相结合，发展信息时代下的智能化采矿地球物理。

四、结语

采矿地球物理和各种采矿科技在煤矿开采中都有着十分重要的作用，目前采矿地球物理技术的发展进入了一个平缓的阶段，只有与物联网、大数据、人工智能等技术有机结合起来，才能展现出新的生机和活力，在构建自动无人矿山的构建上起到更大的作用。

参考文献：

[1]张驎，翁翼飞.煤炭资源产权、产品市场协调机制与供应安全[J].管理学报，2008（05）：722-724.

[2]景占杰. 地下矿山智能化采掘基础系统的规划设计[D].西安电子科技大学，2014.

基金项目：本文系中国矿业大学2018年度大学生实践创新训练计划项目，项目编号：201810290002