空-天-地协同预警：青年地质科学家许汉华筑牢尾矿库安全屏障

矿山安全,国之大事。随着我国矿业向绿色化、智能化深度转型,尾矿库作为矿山重大危险源,其安全管控已成为行业高质量发展的生命线。在此背景下,一项融合卫星遥感、无人机、物联网与人工智能的颠覆性技术体系,正为尾矿库安全带来革命性变革。

中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司研发中心(云南省岩土工程与地质灾害重点实验室)副总经理许汉华出席在湖南长沙举办的“2026第四届矿山安全大会暨第二届绿色智能充填采矿大会”,并在会上作题为《空-天-地协同的尾矿库灾变智能预警与应急防控装备技术体系研究与实践》的重磅主题报告。该技术体系代表了我国在矿山灾害智能防控领域的最高水平之一,其成功应用已为多个重大工程筑牢安全屏障。

顶尖专家领航,十年磨一剑破解行业痛点

本次大会的演讲嘉宾许汉华青年地质科学家长期深耕岩土工程与矿山地质灾害防治领域,研究方向聚焦尾矿库智能安全预警、高原岩溶灾害防控及重大工程风险协同治理。

据悉,报告人许汉华现任中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司研发中心(云南省岩土工程与地质灾害重点实验室)副总经理,是云南省产业导师、兴滇惠才卡B卡获得者、中国科协“领航计划”青年科技领军人才、工程建设科技创新人才万人计划青年拔尖人才、云南省技术创新人才培养对象、中国岩石力学与工程学会露天开采与边坡工程专业委员会委员及滑坡与工程边坡分会第二届理事会理事、中国地质学会洞穴专业委员会第六届委员会委员、云南省岩土力学与工程学会副秘书长、中铝国际工程股份有限公司一级工程师、中国铝业集团有限公司青年科研创新工作室及中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司许汉华专家工作室带头人、云南省自然资源厅省级国土空间生态修复入库专家、云南省自然资源厅云南省地质灾害防治专家库监测预警专家、中国散装水泥推广发展协会工程加固与渗漏治理专业委员会智库专家、中国科技产业化促进会标准化工作委员会专家委员。作为主要完成人获省部级科技进步特等奖1项、一等奖5项、二等奖5项(3项排名前3);作为主要完成人获的省部级优秀工程勘察/优秀工程咨询奖6项(一等奖4项,二等奖2项),作为项目负责人主持云南省基础研究计划面上项目1项,主持云南省科学技术厅科技人才与平台计划项目1项,许汉华作为企业负责人深度参与国家自然科学基金面上项目1项(R2),负责工程应用部分,并带领团队自主研发了适用于极端环境的深部原位监测系统,发表学术论文156篇,授权专利117项,登记软件著作权12项,参与规范标准编制3本,出版著作2部,中文核心期刊《公路交通科技》、山东大学主办《隧道与地下工程灾害防治》、《采矿技术》、《矿产保护与利用》《化工矿物与加工》青年专委会委员。其研发的尾矿库智能预警与防控技术体系,并非纸上谈兵,而是历经十余年研发、迭代与工程验证的结晶,已成功应用于云南多个关乎国计民生的重大工程,为提升矿山本质安全水平提供了关键技术支撑。

“空-天-地-井”四维一体,构建智能感知“天罗地网”

传统的尾矿库安全监测长期面临数据来源单一、预警模型适应性差、响应速度慢等行业共性难题。许汉华团队研发的“空-天-地协同的尾矿库灾变智能预警与应急防控装备技术体系”,正是针对这些痛点进行的系统性创新。

该体系的核心是创新性地构建了 “星载-机载-地面-地下”四维一体监测网络。这一网络如同为尾矿库编织了一张立体化、无死角的智能感知“天罗地网”:

“空”基监测:集成InSAR卫星遥感技术,利用卫星进行大范围、周期性地表形变扫描,监测精度可达亚毫米级,实现坝体及周边区域沉降的广域筛查。

“天”基监测:运用无人机搭载LiDAR、三光融合载荷进行高频次、精细化巡检。无人机LiDAR可生成高精度点云模型,用于地形变化分析;热红外成像能敏锐捕捉坝体渗漏点的温度异常,实现渗流路径的快速识别。

“地”基监测:在地面部署分布式光纤传感系统、纳米级MEMS加速度计、多参数气象站等新一代智能传感节点。分布式光纤可实现坝体应变、温度的连续分布式测量;高精度传感器网络则对浸润线、库水位、孔隙水压力、表面位移等关键参数进行厘米级至亚毫米级的实时感知。

“井”下监测:创新研发矿用本安型微震监测仪、耐腐蚀振动弦渗压计等地下监测装备,用于追踪坝体内部应力变化、深层渗流动态,特别是在赤泥堆场强碱性等极端环境下,将设备使用寿命从常规3年显著延长至8年。

人工智能驱动,实现72小时超前精准预警

感知是基础,认知是关键。面对“空-天-地-井”网络采集的海量、多源、异构监测数据,许汉华团队研发了 LSTM-GRU混合神经网络预警算法,建立了 “地质-水文-气象-工程活动”四维耦合预警模型。

该智能预警平台能够融合监测参数,通过深度学习不断优化模型,成功实现了对渗流异常、局部滑坡、浸润线抬升等风险的超前精准预警。

“五级预警-三级响应”,打造闭环应急防控链条

智能预警的最终目的是有效防控。该体系构建了完整的“风险矩阵-应急资源-处置方案”知识库,并创新性地建立了 “五级预警-三级响应”协同应急机制。

当系统发出不同等级的风险预警后,可自动匹配预设的应急资源与处置方案,启动相应的响应流程。从智能感知、大数据分析、风险预测到应急资源调度、现场处置,形成了一套完整的“感知-认知-决策-执行”技术装备闭环链条。

技术落地生金,赋能重大工程与绿色发展

任何技术的价值都在于应用。许汉华介绍,该技术体系已在云南、贵州、四川等12个省区的37个矿山成功应用,累计治理尾矿库86座、边坡152处、赤泥堆场24个。

在经济效益方面,近五年累计创造直接经济效益8.7亿元。通过“尾矿-赤泥-废石”协同筑坝等新工艺,工程建设成本降低35%-50%;智能预警平台使人工巡检频率大幅降低,运维成本下降45%以上。

在社会与环境效益方面,其价值更为深远。技术应用使尾矿库安全系数全面提升,极大降低了溃坝巨灾风险,直接保障了超过5万下游居民的生命安全。

亮相行业顶级盛会,共谋矿山安全未来

青年地质科学家许汉华的此次报告是“2026第四届矿山安全大会暨第二届绿色智能充填采矿大会”的核心亮点之一。本次大会以“科技赋能矿山安全·智能引领行业未来”为主题,由国内多家顶级行业协会、知名高校及科研机构联合主办。

大会设立三大专题论坛,深度聚焦行业前沿:

论坛一:智能安全技术装备与管理创新论坛:涵盖人工智能风险识别、数字孪生、5G+智能矿山、智能巡检、虚拟现实安全培训等20项议题。

论坛二:尾矿库风险管控与固废资源化利用论坛:聚焦尾矿库智能监测预警、智能化管控平台、固废资源化利用、生态修复一体化等17项关键技术。

论坛三:地质灾害预警与防治系统安全论坛:探讨边坡智能监测、突水防治、矿井智能通风、绿色智能矿山建设标准等20个方向。

此外,大会采用“展会结合”模式,特设场外专属展示区,为企业提供产品展示与资源对接的高效平台,旨在汇聚全产业链资源,共同把握“十五五”矿山行业高质量发展先机。

许汉华青年地质科学家的分享,不仅是一场前沿技术的展示,更是中国矿山安全科技工作者“把论文写在祖国大地上”的生动实践。随着空-天-地协同智能预警技术的不断推广与深化,我国矿山安全必将迎来一个更加可知、可控、可防的智能新时代,为守护山河安澜、推动矿业绿色低碳转型注入强大的科技动能。