朱超祁-地下工程監(jiān)測與評價.doc

地下工程監(jiān)測與評價課程論文班級：2012級城市地下空間姓名：何一兵學號：201200202040日期：2015/7/1地下工程風險管理新發(fā)展摘 要：工程項目建設(shè)過程是一個周期長、投資多、技術(shù)要求高、系統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)消費過程，尤其是地下工程建設(shè)，其工程類型之眾多、規(guī)模之巨大為世界工程界所矚目。與此同時，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，地下工程與地下空間建設(shè)過程中巖爆、大變形與大面積塌方、突水、地表沉陷等地質(zhì)與工程災(zāi)害事故頻發(fā)，造成人員傷亡、設(shè)備損失、工期延誤和工程失效等，給人民的生命財產(chǎn)安全帶來了巨大的損失，在該過程中，未確知因素、隨機因素和模糊因素大量存在，并不斷變化，由此而造成的風險直接威脅工程項目的順利實施和成功?，F(xiàn)在我國工程項目普遍存在投資失控現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有管理不善和手段落后的原因，更主要的是對影響和制約工程項目的風險因素估計不足，導致在工程項目建設(shè)中由風險引起大量的損失。對工程項目的風險加以認識、判斷、評價和控制成為一項迫切的任務(wù)。關(guān)鍵詞：地下工程；地質(zhì)災(zāi)害；風險評價；風險管理1 前言 中國地下工程安全風險管理的必要性和緊迫性是由中國地下工程建設(shè)規(guī)模大、發(fā)展快的客觀以及地下工程安全形勢嚴峻所決定的。中國是目前世界上地下空間開發(fā)利用大國。我國城市地下空間的總體規(guī)模和總量也即將居世界首位。以北京為例，北京地下空間建成面積已達3000萬m2，全市地下空間今后平均每年將增加建筑面積約300萬m2，占總建筑面積的10%，到2020年，北京市地下空間總面積將達9000萬m2。中國已成為世界上隧道最多，建設(shè)發(fā)展最快的國家。據(jù)規(guī)劃，中國在21世紀前20年要建設(shè)6000km隧道，10年內(nèi)建設(shè)155km長的城市公路隧道，其中許多是長大和深埋隧道。地下工程建設(shè)是一項高風險建設(shè)工程；地下工程建設(shè)事故頻發(fā)、形勢嚴峻、令人堪憂；城市軌道交通和運營的風險正在進一步加大。在地下工程建設(shè)中實行安全風險管理的必要性和緊迫性十分明顯?！敖L險管理制度，對擬建和在建的城市地鐵工程項目進行風險評估，繼而進行風險控制十分必要”的要求是十分必然的，并應(yīng)擴大到整個地下工程建設(shè)領(lǐng)域。2 工程風險管理現(xiàn)狀及發(fā)展2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外安全風險管理應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：自2004年以來，安全、費用與風險已成為國際隧協(xié)每年年會的主題。地下工程安全風險管理在地下工程中的應(yīng)用研究在美國、歐洲正在積極開展，歐共體行政院于1992年，意大利政府于1996年由總統(tǒng)簽字發(fā)布了相應(yīng)的指令。有些國家已編寫出隧道工程風險管理的規(guī)范和法規(guī)。國際隧協(xié)2004 年發(fā)布了風險管理的指導方法；英國隧協(xié)和保險業(yè)協(xié)會于2003 年9 月聯(lián)合發(fā)布了英國隧道工程建設(shè)風險管理聯(lián)合規(guī)范；國際隧道工程保險集團 （ITIG）2006 年1 月發(fā)布了隧道工程風險管理實踐規(guī)程。在實際工程應(yīng)用方面，主要由各個巖土工程咨詢公司進行。意大利GeoDATA公司針對地下工程施工風險管理推出了名為GDMS（Geodata Master System）的信息化管理平臺；臺灣亞新工程顧問股份有限公司開發(fā)出IDEAL-監(jiān)測資料處理系統(tǒng)。在國際上，安全風險管理的以下發(fā)展趨勢越來越明顯：風險管理正成為大型項目發(fā)展中的一個例行程序；風險管理與項目管理日趨結(jié)合；為風險管理制定強制性的法規(guī)，特別是針對施工安全的法規(guī)。 國內(nèi)安全風險管理的現(xiàn)狀和特點：2005年中國土木工程學會召開了中國第一次全國范圍的地下工程安全風險分析研討會，推動了地下工程安全風險研究的全面開展。安全風險管理的實際應(yīng)用在近兩年得到迅速發(fā)展，特別是在地鐵建設(shè)方面，新建地鐵項目大都進行了風險分析與評估?？傮w上，我國地下工程安全風險管理研究與實踐已經(jīng)得到了實質(zhì)性進展，但遠遠沒有達到“風險管理化解地下工程建設(shè)之痛”的程度。其特點：1、發(fā)展不平衡；2、主要開展的是風險分析和風險評估，并局限于定性分析或者未定量分析；3、對風險預(yù)警和控制方法沒有深入研究，僅實現(xiàn)監(jiān)測功能，而不能“控”，沒有整合成統(tǒng)一的安全風險管理系統(tǒng)；4、缺乏堅實的地質(zhì)地理信息系統(tǒng)和符合工程實際地質(zhì)、水文地質(zhì)和環(huán)境條件的風險閾值數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 2.2工程風險管理原則 首先，要對工程風險進行合理的分配。工程項目風險是時刻存在的，這些風險必須在項目參加（包括投資者、業(yè)主、項目管理者、承包商、供應(yīng)商等）之間進行合理的分配，只有每個參加者都有一定的風險責任，他才有對項目管理和控制的積極性和創(chuàng)造性，只有合理的分配風險才能調(diào)動各方面的積極性，才能有項目的高效益。合理分配風險要依照以下幾個原則進行： （1）從工程整體效益的角度出發(fā)，最大限度地發(fā)揮各方面的積極性。因為項目參加者如果都不承擔任何風險，則他也就沒有任何責任，當然也就沒有控制的積極性，就不可能搞好工作。如采用成本加酬金合同，承包商則沒有任何風險責任，承包商也會千方百計地提高成本以爭取工程利潤，最終將損害工程的整體效益；如果承包商承擔全部的風險也是不可行的，為防備風險，承包商必須提高要價，加大預(yù)算，而業(yè)主也因不承擔風險將決策隨便，盲目干預(yù)，最終同樣會損害整體效益。因此只有讓各方承擔相應(yīng)的風險責任，通過風險的分配以加強責任心和積極性，達到能更好地計劃與控制。 （2）公平合理，責、權(quán)、利平衡。一是風險的責任和權(quán)力應(yīng)是平衡的。有承擔風險的責任，也要給承擔者以控制和處理的權(quán)力，但如果已有某些權(quán)力，則同樣也要承擔相應(yīng)的風險責任；二是風險與機會盡可能對等，對于風險的承擔者應(yīng)該同時享受風險控制獲得的收益和機會收益，也只有這樣才能使參與者勇于去承擔風險；三是承擔的可能性和合理性，承擔者應(yīng)該擁有預(yù)測、計劃、控制的條件和可能性，有迅速采取控制風險措施的時間、信息等條件，只有這樣，參與者才能理性地承擔風險。 （3）符合工程項目的慣例，符合通常的處理方法。如采用國際慣例FIDIC合同條款，就明確地規(guī)定了承包商和業(yè)主之間的風險分配，比較公平合理。 其次，不同風險采用不同的對策。任何項目都存在不同的風險，風險的承擔者應(yīng)對不同的風險有著不同的準備和對策，這應(yīng)把它列入計劃中的一部分，只有在項目的運營過程中，對產(chǎn)生的不同風險采取相應(yīng)的風險對策，才能進行良好的風險控制，盡可能地減小風險可能產(chǎn)生的危害，以確保效益。通常的風險對策有： （1）權(quán)衡利弊后，回避風險大的項目，選擇風險小或適中的項目。這在項目決策中就應(yīng)該提高警惕，對于那些可能明顯導致虧損的項目就應(yīng)該放棄，而對于某些風險超過自己承受能力，并且成功把握不大的項目也應(yīng)該盡量回避，這是相對保守的風險對策。 （2）采取先進的技術(shù)措施和完善的組織措施，以減小風險產(chǎn)生的可能性和可能產(chǎn)生的影響。如選擇有彈性的、抗風險能力強的技術(shù)方案，進行預(yù)先的技術(shù)模擬試驗，采用可靠的保護和安全措施。對管理的項目選派得力的技術(shù)和管理人員，采取有效的管理組織形式，并在實施的過程中實行嚴密的控制，加強計劃工作，抓緊階段控制和中間決策等。 （3）購買保險或要求對方擔保，以轉(zhuǎn)移風險。對于一些無法排除的風險，可以通過購買保險的辦法解決；如果由于合作伙伴可能產(chǎn)生的資信風險，可要求對方出具擔保，如銀行出具的投標保函，合資項目政府出具有保證，履約的保函以及預(yù)付款保函等。 （4）提出合理的風險保證金，這是從財務(wù)的角度為風險作準備，在報價中增加一筆不可預(yù)見的風險費，以抵消或減少風險發(fā)生時的損失。 （5）采取合作方式共同承擔風險。因為大部分項目都是多個企業(yè)或部門共同合作，這必然有風險的分擔，但這必須考慮尋找可靠的即抗風險能力強、信譽好的合作伙伴，以及合理明確的分配風險（通過合同規(guī)定）。 （6）可采取其他的方式以減降風險。如采用多領(lǐng)域、多地域、多項目的投資以分散風險，因為這可以擴大投資面及經(jīng)營范圍，擴大資本效用，能與眾多合作企業(yè)共同承擔風險，進而降低總經(jīng)營風險。 再者，在工程實施中進行全面的風險控制工程實施中的風險控制貫穿于項目控制（進度、成本、質(zhì)量、合同控制等）的全過程中，是項目控制中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，也影響項目實施的最終結(jié)果。首先，加強風險的預(yù)控和預(yù)警工作。在工程的實施過程中，要不斷地收集和分析各種信息和動態(tài)，捕捉風險的前奏信號，以便更好地準備和采取有效的風險對策，以抗可能發(fā)生的風險。 第二，在風險發(fā)生時，及時采取措施以控制風險的影響，這是降低損失，防范風險的有效辦法。第三，在風險狀態(tài)下，依然必須保證工程的順利實施，如迅速恢復(fù)生產(chǎn)，按原計劃保證完成預(yù)定的目標，防止工程中斷和成本超支，唯有如此才能有機會對已發(fā)生和還可能發(fā)生的風險進行良好的控制，并爭取獲得風險的賠償，如向保險單位、風險責任者提出索賠，以盡可能地減少風險的損失。 總之，工程風險管理在現(xiàn)代工程建設(shè)中是相當重要的，因此，應(yīng)該引起足夠的重視。在工程建設(shè)中，要建立起一整套的工程風險防范系統(tǒng)以防范和消除風險。工程風險總的來說，加強風險的事前，事中，和反饋控制，結(jié)合先進的管理方法，把工程中的風險扼殺在搖籃之中。 2.2 工程風險管理方案近年來，隨著監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)發(fā)展，人們逐步開始對礦山開釆的環(huán)境因素、設(shè)備設(shè)施等進行實時的監(jiān)測，為實時掌握井下生產(chǎn)的安全狀態(tài)提供了技術(shù)支持。但是，對于監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)獲取的海量數(shù)據(jù)，僅憑作業(yè)人員主觀地判斷，無法準確把握危險源的安全狀態(tài)及發(fā)展趨勢，使大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)不能被有效利用。因此，依據(jù)預(yù)測預(yù)報理論，針對各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立科學的預(yù)測分析模型，實現(xiàn)災(zāi)變進行實時預(yù)警，對礦山災(zāi)害的預(yù)防有著至關(guān)重要的作用。礦山災(zāi)害預(yù)警的實現(xiàn)過程的核心是依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行安全預(yù)測預(yù)報，安全預(yù)測過程是依據(jù)經(jīng)驗及對預(yù)警對象的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用合適的預(yù)測預(yù)報理論構(gòu)筑預(yù)測模型，預(yù)測其在將來某時刻的變化狀態(tài)。在礦山災(zāi)害預(yù)警方面，目前被廣泛應(yīng)用于礦山災(zāi)害預(yù)測預(yù)報的理論有很多，如回歸分析法、經(jīng)驗公式法、臨界值法、時間序列預(yù)測模型、灰色系統(tǒng)理論、分形理論預(yù)測模型、突變理論預(yù)測模型(尖點突變模型)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、非線性動力學理論等等。 （1）突變理論突變理論是法國數(shù)學家Rene Thorn于1972年提出的，它是以奇點理論、拓撲學、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性理論等為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一個新興的非線性理論分支目前，突變理論由于其自身解決非線性突變問題的優(yōu)越性，已廣泛應(yīng)用于各類學科領(lǐng)域，特別是尖點突變模型，被主要用于計算機系統(tǒng)設(shè)計、電力系統(tǒng)評價、交通運輸安全分析、水資源綜合評價、災(zāi)害預(yù)測等方面。 （2）時間序列分析法時間序列分析法是通過預(yù)測時間序列數(shù)據(jù)的變化趨勢、揭示數(shù)據(jù)變化規(guī)律從而導出預(yù)測模型的一種有效分析方法。該分析方法種類很多，常用的有指數(shù)平滑法、季節(jié)分解法、季節(jié)調(diào)整法、自回歸分析法(AR)、滑動平均分析法(MA)、自動回歸滑動平均 ARMA(Autoregressivem Qvingaverage)方法、ARIMA、ARCH等，被廣泛用于經(jīng)濟分析、統(tǒng)計分析、工程監(jiān)測預(yù)報等很多領(lǐng)域。時間序列分析法對數(shù)據(jù)列有很強的平穩(wěn)性要求且為線性分析法，應(yīng)用范圍具有很大局限性。在實際工程中，許多監(jiān)測對象的數(shù)據(jù)序列都具有趨勢項或者季節(jié)項，不能近似為一個平穩(wěn)序列，同時數(shù)據(jù)波動幅度不定，呈現(xiàn)強烈的非線性，對于此類數(shù)據(jù)列，時間序列分析法不能進行有效的預(yù)測。 （3）回歸分析預(yù)測法回歸分析預(yù)測法是應(yīng)用回歸分析理論，研究預(yù)測變量與有內(nèi)在關(guān)系的某一變量或某組變量之間的因果關(guān)系，進而建立回歸模型進行分析預(yù)測變量變化規(guī)律及變化趨勢的一種定量分析方法。回歸分析預(yù)測法與時間序列分析法一樣，具有其使用的限制性，該方法具有慣性原理思想，即依據(jù)已有數(shù)據(jù)構(gòu)建固定預(yù)測模型預(yù)測發(fā)展趨勢，其忽略了預(yù)測對象的突變性等因素。地下礦山災(zāi)害的發(fā)育過程是復(fù)雜的過程，其表現(xiàn)有較高的非線性特性，簡單的預(yù)測模型難以精確的表達其復(fù)雜的變化，因此回歸分析預(yù)測模型對災(zāi)害預(yù)測不具有較好的擬合性，很難實現(xiàn)準確預(yù)測。 （4）灰色系統(tǒng)理論灰色預(yù)測是運用灰色系統(tǒng)模型依據(jù)已知信息進行現(xiàn)狀分析，并進行將來狀態(tài)預(yù)測的過程?；疑A(yù)測理論中的灰色預(yù)測模型主要有GM(1，1)模型，Verhulst等模型，其中GM(1，1)模型被廣泛用于各領(lǐng)域的灰色預(yù)測過程。該模型的預(yù)測基本方法為： 1）數(shù)據(jù)處理 2）構(gòu)建預(yù)測模型依據(jù)生成序列X建立一階線性微分方程 3）計算參數(shù) 4）求解時間預(yù)測公式及模型離散化 5）還原預(yù)測值灰色預(yù)測過程需要的數(shù)據(jù)量較少，同時通過對原始隨機數(shù)列的累加數(shù)據(jù)處理，生成新的數(shù)據(jù)列弱化了原數(shù)據(jù)序列的隨機性，可在少樣本條件下進行較高精度的預(yù)測，因此被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。但是，由于灰色預(yù)測模型為一階線性微分方程，是連續(xù)預(yù)測模型，灰色預(yù)測數(shù)據(jù)的離散化過程將使預(yù)測數(shù)據(jù)有一定的不可控誤差。 （5）BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種運用數(shù)學方法對人腦的結(jié)構(gòu)與功能進行模擬與仿真而形成的非線性信息處理系統(tǒng)，具有高速的并行處理能力、高維非線性特性、很強的容錯性和魯棒性，同時還有自組織、自適應(yīng)、自學習能力，可以解決傳統(tǒng)方法無法解決的復(fù)雜問題，由于其多方面的優(yōu)點，該方法在自然科學和社會科學等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)種類很多，其中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是被應(yīng)用較為廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。 1）BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是基于誤差反向傳播算法(BP算法)的多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其模型主要由輸入層(input)、隱含層(hide layer)和輸出層(output layer)構(gòu)成，其中每層有若干神經(jīng)元構(gòu)成，同時隱含層可以是一個也可包含多個(BP算法一般采用一個隱含層)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，輸入層神經(jīng)元與隱含層神經(jīng)元、隱含層神經(jīng)元與輸出層神經(jīng)元之間通過相應(yīng)傳遞強度逐個相互聯(lián)結(jié)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型圖 2）BP算法的數(shù)學描述 在如圖1-1的模型中，假設(shè)該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)為Xi(i=l、2a)，輸入層神經(jīng)元i至隱含層神經(jīng)元j的連接為Wij，隱含層激勵函數(shù)為fi，閥值為Pi；隱含層神經(jīng)元j至輸入層神經(jīng)元Z的連接為Wjz，隱含層激勵函數(shù)f2，閥值p2。 3）BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習與預(yù)測BP算法的學習過程有正向、反向雙向傳播構(gòu)成，輸入信息首先從輸入層沿正向傳播至隱含層，經(jīng)隱含層處理后生成隱含層輸出信息，該信息繼續(xù)傳播到輸出層，再次對信息處理后輸出最終結(jié)果，此時的輸出結(jié)構(gòu)若不滿足要求，則進行信息的反向傳播，誤差信號沿原有通路返回，該過程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)依據(jù)誤差信號不斷修改各層神經(jīng)元的權(quán)值與閥值，使得誤差最小。地下礦山災(zāi)害的監(jiān)測數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型繁多，同時各類數(shù)據(jù)受復(fù)雜因素的影響具有高度的非線性，而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對非線性數(shù)據(jù)具有較好的預(yù)測能力，故BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用于礦山災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報。2.3 系統(tǒng)總體構(gòu)建原則要針對多災(zāi)源地下礦山的種類繁多、分布廣、危險大的各種危害因素，建立科學、有效的災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，應(yīng)遵循以下幾方面的原則。 （1）系統(tǒng)性在多災(zāi)源地下礦山安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建之初，應(yīng)全面掌握多災(zāi)源礦山的各種災(zāi)害及孕育條件，并充分分析多災(zāi)源地下礦山開釆過程中可能衍生的災(zāi)害、危險點、危險程度等因素，進而建立井下監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)各種災(zāi)害多角度、全方面、各方位的監(jiān)測。監(jiān)測對象的不同導致監(jiān)測數(shù)據(jù)各異，因此應(yīng)依據(jù)數(shù)據(jù)類型、災(zāi)害機理及相關(guān)參數(shù)等構(gòu)建針對各種災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報模式，實現(xiàn)災(zāi)害的有效監(jiān)測及預(yù)警。 （2）先進性多災(zāi)源地下礦山環(huán)境惡劣、災(zāi)害多發(fā)，應(yīng)采用先進的監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)、通訊技術(shù)、預(yù)測預(yù)報方法等構(gòu)建安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，以實現(xiàn)多災(zāi)源地下礦山不良環(huán)境中災(zāi)害的有效監(jiān)測及預(yù)警。 （3）可靠性可靠性是指系統(tǒng)在給定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成預(yù)定任務(wù)的能力，是構(gòu)建多災(zāi)源地下礦山監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)必須考慮的第一要素。這里的可靠即要求監(jiān)測監(jiān)控結(jié)果可以反映井下災(zāi)害的狀態(tài)及變化、監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、傳輸過程數(shù)據(jù)無誤，監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)運行穩(wěn)定，又要求各類預(yù)測模型科學，預(yù)測結(jié)果可信。（4） 實時性 在井下開采擾動的因素影響下，多災(zāi)源地下礦山的各種災(zāi)害處于動態(tài)的變化狀態(tài)，要實現(xiàn)災(zāi)害的有效監(jiān)測與預(yù)警，就要對災(zāi)害進行實時監(jiān)測，并通過可靠的傳輸途徑將監(jiān)測結(jié)果高速上傳至主處理器，經(jīng)快速有效預(yù)測后及時作出反饋。因此，多災(zāi)源地下礦山的安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)的災(zāi)害監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)測及反饋的速度應(yīng)滿足一定要求。（5）可擴展、易維護任何礦山的生產(chǎn)都處于逐步推進的過程中，井下監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)隨著生產(chǎn)的推進而需要相應(yīng)的調(diào)整；同時，隨著開采深度的增加、巖層構(gòu)造的變化、地下水分布等影響，井下生產(chǎn)系統(tǒng)可能面臨新的災(zāi)害的威脅，因此需要對新的危險有害因素進行監(jiān)測及預(yù)警。綜合兩種情況的考慮，安全監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)能夠支持規(guī)模擴展與應(yīng)用擴展。地下礦山危險有害因素監(jiān)測點一般處于淋水、有毒有害氣體分布、應(yīng)力集中等危險的場所或惡劣的環(huán)境中，監(jiān)測儀器的安裝及維護難度大，因此要求監(jiān)測儀器等可靠度高且易于維護。 （6）經(jīng)濟性從礦山的角度出發(fā)，系統(tǒng)建設(shè)所選用的監(jiān)測儀器、傳輸通道、預(yù)測分析硬軟件等應(yīng)具有良好的性價比，同時，在許可條件下，系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)選擇性地利用礦山原有的工程，以降低系統(tǒng)構(gòu)建的費用。2.3 系統(tǒng)總體構(gòu)建模式多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)是集傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、地理信息技術(shù)、礦山安全等多門技術(shù)于一體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，其涉及安全科學、系統(tǒng)論、協(xié)同與預(yù)警等理論，學科交叉性強。 （1）構(gòu)建設(shè)計通過對多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害及開采過程危險有害因素的分析可知，多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害種類繁多，對井下生產(chǎn)威脅大，安全無保障，因此多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)具有以下三個方面的功能：對井下各種災(zāi)害及危險有害因素進行在線監(jiān)測，實時掌握井下安全狀態(tài)及變化；預(yù)測模型對各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預(yù)測，分析災(zāi)害變化趨勢，評價災(zāi)害的危險性；發(fā)布預(yù)測預(yù)報結(jié)果，并對預(yù)測超限的災(zāi)害進行報警。考慮礦井監(jiān)測監(jiān)控環(huán)境的特殊性，依據(jù)多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建原則及系統(tǒng)功能，對多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建進行設(shè)計。 1）監(jiān)測對象、監(jiān)測內(nèi)容的確定監(jiān)測對象及內(nèi)容是災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警的基礎(chǔ)，通過災(zāi)害及危險有害因素的分析，從可能造成嚴重后果的角度出發(fā)，確定多災(zāi)源地下礦山的監(jiān)測對象。因災(zāi)害發(fā)展受復(fù)雜因素的影響，為更準確的預(yù)測災(zāi)害，對災(zāi)害進行多角度監(jiān)測，如對地壓進行應(yīng)變、位移、微震監(jiān)測技術(shù)或聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)同時監(jiān)測，以獲取更全面的地壓災(zāi)變信息。 2）通信方式、監(jiān)測儀器設(shè)備的選定井下作業(yè)環(huán)境高溫潮濕，同時，受供電電纜、高壓電器設(shè)備、運輸車輛、作業(yè)人員、狹窄的井巷空間等因素的影響，監(jiān)測儀器及數(shù)據(jù)傳輸受電磁干擾影響嚴重，為提高系統(tǒng)準確性，應(yīng)選擇適應(yīng)的監(jiān)測儀器及通信方式。再者，井下工程空間分布，導致監(jiān)測點分散、通信覆蓋范圍廣，應(yīng)充分考慮有線傳輸與無線傳輸?shù)膬?yōu)缺點，進行合理選擇。 3）監(jiān)測點布設(shè)監(jiān)測點的選擇直接影響著監(jiān)測數(shù)據(jù)能否準確反映井下生產(chǎn)系統(tǒng)的安全狀態(tài)及災(zāi)變情況，因此各災(zāi)害監(jiān)測點應(yīng)依據(jù)有關(guān)法律要求、本礦地質(zhì)、水文、生產(chǎn)系統(tǒng)、以往災(zāi)害統(tǒng)計分析、斷層、破碎帶與空區(qū)分布資料以及地壓、井下通風等數(shù)值模擬分析結(jié)果進行布設(shè)。 4）預(yù)測模型構(gòu)建監(jiān)測內(nèi)容不同導致監(jiān)測數(shù)據(jù)類型的多樣，同時，每種災(zāi)害的災(zāi)變機理不同，對于各類災(zāi)害無法或很難采用同一預(yù)測預(yù)報理論進行有效預(yù)測，因此應(yīng)依據(jù)災(zāi)害的災(zāi)變機理及各類預(yù)測預(yù)報理論的適用情況選擇并設(shè)計合理的預(yù)測預(yù)報模型。 5）預(yù)警指標警限設(shè)定警限決定著災(zāi)變報警的執(zhí)行，影響著災(zāi)害控制行為的響應(yīng)，也是災(zāi)害預(yù)警成功的關(guān)鍵，其設(shè)定應(yīng)依據(jù)有關(guān)規(guī)范對粉塵、有毒有害氣體的規(guī)定、地壓等災(zāi)害數(shù)值模擬或數(shù)學計算結(jié)果、工程經(jīng)驗等資料。（2） 災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警的實現(xiàn)多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)的核心是實現(xiàn)對多災(zāi)源地下礦山的各類災(zāi)害及危險有害因素進行實時的監(jiān)測及預(yù)警，監(jiān)測儀器準確獲取數(shù)據(jù)、無誤差傳輸、科學預(yù)測預(yù)報、合理警限判斷決定著整個系統(tǒng)對災(zāi)變的有效預(yù)警。 （3）系統(tǒng)調(diào)試及優(yōu)化多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建完成后，在投入使用的初期應(yīng)先進行系統(tǒng)調(diào)試，檢驗系統(tǒng)的運行情況，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)警結(jié)果的可靠性，以保障系統(tǒng)的安全可靠運行。由于災(zāi)害受多種因素影響而表現(xiàn)出高度非線性的復(fù)雜變化，災(zāi)變規(guī)律難于得到精確描述，在構(gòu)建階段，系統(tǒng)設(shè)計的預(yù)測模型、警限、評價方法等不可避免的存在一定誤差，為提高系統(tǒng)對多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警的可靠性，在系統(tǒng)運行過程中，應(yīng)循環(huán)優(yōu)化監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)。3 對本課程的認識通過李利平、張乾青兩位老師的講解，地下工程監(jiān)測與評價課程順利結(jié)課。老師們的講解都是結(jié)合自己的研究方向，重點突出，各有特色。相對于對課本知識的教授，更喜歡穿插在課堂中的案例講解，通過一些具體的案例，觸目驚心的圖片與數(shù)字，讓我們認識更加深刻，更體會到工程災(zāi)害的破壞性與巖土工作者的責任。 本課程的學習，無論對今后的工作還是學習，都有一定的幫助。尤其對于將來從事地下工程的工作以及科研都有大有裨益。暑假在煙臺梁家煤礦實習，剛下礦時，心里還是有點害怕的，期間劉聰還在井下中暑，所以這次論文結(jié)合了煤礦監(jiān)測的新方法與技術(shù)。在國內(nèi)大宗礦種儲量不足而國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展對大宗礦種需求日益增多的形勢下，在國內(nèi)重特大事故頻發(fā)，國家對高危險行業(yè)的安全問題日益關(guān)注并不斷提出更高要求的環(huán)境下，立足國內(nèi)金屬非金屬礦山行業(yè)，分析了國內(nèi)多災(zāi)源地下礦山的災(zāi)害特點，提出了針對多災(zāi)源礦山災(zāi)害的監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)的總體構(gòu)建思路，探究其科學性及可行性。4、結(jié)論和展望(1) 隨著探礦、采礦等技術(shù)的發(fā)展，多災(zāi)源地下礦山的范疇將不斷擴大，從而致使多災(zāi)源地下礦山面臨更多的災(zāi)害種類，不同礦山因其地質(zhì)、水文等因素不同，從而造成在開采擾動條件下災(zāi)害衍生的方式及形成災(zāi)害鏈千差萬別，故多災(zāi)源地下礦山的范疇、多災(zāi)源地下礦山災(zāi)害衍生等有待進一步研究。(2) 災(zāi)害監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測點布設(shè)主要是依據(jù)經(jīng)驗以及現(xiàn)有的地質(zhì)、模擬分析資料等，在整個系統(tǒng)中，監(jiān)測儀器一旦安裝即固定不斷，而實際工程中，隨著開采的推進井下生產(chǎn)系統(tǒng)災(zāi)害狀態(tài)處于變化中，為了使監(jiān)測系統(tǒng)能夠獲取真實可靠的災(zāi)變數(shù)據(jù)，應(yīng)進一步探討如何隨著監(jiān)測系統(tǒng)的運行，依據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控結(jié)果不斷優(yōu)化井下系統(tǒng)災(zāi)害監(jiān)測點的布置，以指導監(jiān)測系統(tǒng)的后續(xù)擴展過程中災(zāi)害監(jiān)測的布設(shè)。(3) 災(zāi)害預(yù)測預(yù)報模型是依據(jù)系統(tǒng)運行初期的數(shù)據(jù)進行構(gòu)建的，預(yù)測模型訓練好后，模型參數(shù)即固定不斷，而多災(zāi)源地下礦山開釆擾動下的生產(chǎn)系統(tǒng)是一個典型的灰色系統(tǒng)，隨著生產(chǎn)的推進，井下生產(chǎn)系統(tǒng)不斷接受著新的隨機擾動、復(fù)雜驅(qū)動因素的影響，從而致使災(zāi)害自身變化狀態(tài)不斷改變，采用固定不斷的參數(shù)預(yù)測模型對處于變化狀態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預(yù)測，隨著時