金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术现状与展望

金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术现状与展望的思维导图，金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术是保障矿山安全生产的关键技术之一，是岩石力学应用于矿山安全领域研究的热点问题。

金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术现状与展望

• 金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术是保障矿山安全生产的关键技术之一，是岩石力学应用于矿山安全领域研究的热 点问题。
  • 金属矿山地质灾害风险是对地质灾害的特征表述或度量，具有普遍性、随机性和时滞性三方面特征
    • 普遍性。金属矿山地质灾害是地质活动与人类生产活动相互作用的结果[13]，复杂地质条件使得岩体产 生渐进蠕变损伤，地震等天然扰动及人类生产等人为扰动不断打破岩体的平衡状态，加剧岩体的损伤程度，随着 损伤的不断积聚，地质灾害便会应运而生。
    • 随机性。虽然金属矿山地质灾害风险具有普遍性，但灾害的形成和发展受多种自然条件和生产因素影 响，致使地质灾害发生的时间、空间、强度以及灾害带来的损失均具有不确定性。该特征主要归因于岩体的非均 质性、各向异性以及外界扰动的随机性。
    • 金属矿山地质灾害发生的时间往往与矿山开采活动相关，开采的推进会改变地质环境和地应力状态，导致灾害发生时间的变化，但工程实践表明，地质灾害的发生往往滞后于爆破等开采活动[14]，具有显著 的时滞性，其本质为蠕变损伤累积和裂隙网络发育的过程[
• 金属矿山地质灾害类型及影响
  • 滑坡
  • 突涌水
  • 冒顶片帮
  • 岩爆
• 金属矿山地质灾害风险监测技术
  • 变形监测技术
    • 岩体变形是灾害发生最直观的特征，几乎所有岩体稳定性的影响因素最终都会反映在岩体变形之中[21]，因 此，变形监测对于分析地质灾害风险与演化规律至关重要[22]。岩体变形监测设备根据施测方式可分为测点型、测 线型和测面型 3 类，三者在监测精度、覆盖范围等方面具有显著差异
  • 应力监测技术
    • 地质灾害的本质是外界扰动或内部构造变化等因素改变了地质体内部应力状态，使某位置岩体的应力达到或 超过强度极限，进而造成损伤积聚，最终出现宏观破坏，因此，监测岩体的应力状态极其重要。相较于变形监测 设备，应力监测设备类型有限，且露天与地下灾害监测设备基本一致。
  • 水文监测技术
    • 矿山地质灾害的发生往往与区域内水分布特性有密切联系，资源开采造成的水系统失衡（水源、水位及水压 异常等）极易诱发水土流失、突水溃砂、滑坡泥石流等地质灾害[41]，强化对水文信息的实时监测有助于避免灾害 的发生。
  • 微震监测技术
    • 工程尺度上，岩体在变形破坏过程中，局部微破裂的产生往往伴 随着弹性波的释放，这种现象通常被称为微震[50]。微震监测技术具有监测范围广、时效性强等优点，是当前面向 金属矿山灾害监测设备中最为有效且流行的技术[51]。
  • 视频监控技术
    • 视频监控是最为传统的矿山生产安全监管技术，常被用于实时监控矿山各个区域的生产活动情况，便于及时 发现潜在风险和安全隐患，以确保矿工安全
  • 采动岩体力学响应多源协同监测技术
    • 金属矿山岩层形态多样、地质灾害突出、力学响应信息复杂，单一、传统的监测手段难以实现多维度、跨尺 度岩体力学响应信息的动态追踪，无法满足灾害预测预警的需要[64]。
• 金属矿山地质灾害风险预警方法与技术
  • 灾害风险精准预警已成为工矿企业的迫切需求及科研单位的研究热点。监测 数据挖掘、数值模拟分析等方法因具有独特优点，已成为灾害预警的重要手段。
  • 基于监测数据挖掘的地质灾害风险预警方法
    • 指标判据法
    • 数学模型法
    • 综合评判法
    • 机器学习法
    • 基于数值模拟分析的地质灾害风险预警方法
    • 监测—模拟相结合的灾害预警方法
    • 灾害风险云端管控技术
  • 灾害风险监测预警技术在金属矿山的应用
    • 金属矿山地质灾害风险的动态监测与精准预警是实现矿产资源安全高效回收的重要保障。本研究团队在上述 成果的基础上，从采动岩体力学响应协同监测、监测—模拟多源数据融合的灾害风险评价、灾害风险云端管控等 方面出发，围绕现场监测和数值模拟相结合的灾害预测预警学术思想，形成了“四位一体”的灾害风险监测预警 方法。本节以弓长岭露天矿浅层隐伏空区稳定性监测预警工作为例，介绍本研究团队近年来针对灾害风险智能监 测预警研究的思考及主要进展。
      • 地质灾害案例匹配。
      • 多源异构监测数据挖掘
      • 力学机理分析
      • 专家系统诊断
  • 金属矿山灾害风险监测预警技术发展趋势
    • 多灾种高性能、专用特种智能感知技术与装备
    • 标准化数据通信协议与架构。
    • 监测—模拟相结合的灾害智能预警技术。
    • 地质灾害监测预警平台与数字孪生技术
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