數(shù)字化礦山技術(shù)在煤礦安全管理中的應(yīng)用

李成林，杜厚霖，馮昌如山東科技大學(xué)

數(shù)字化礦山技術(shù)在煤礦安全管理中的應(yīng)用

李成林，杜厚霖，馮昌如
山東科技大學(xué)

數(shù)字化礦山技術(shù)的應(yīng)用，能夠大大提升我國(guó)煤礦安全管理的效率，為我國(guó)礦山企業(yè)的發(fā)展提供了更多動(dòng)力支持。本文首先分析了數(shù)字化礦山技術(shù)的概念和意義，然后選取四維地理信息、生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員與設(shè)備管理和綜合調(diào)度等不同技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行了分析，有效的推動(dòng)了我國(guó)數(shù)字化礦山技術(shù)的智能化發(fā)展。

數(shù)字化礦山；技術(shù)路線(xiàn)；智能化

眾所周知，礦山工業(yè)是緩解我國(guó)能源緊張且發(fā)展極為迅速的支柱型產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。現(xiàn)如今，隨著數(shù)字化礦山技術(shù)的廣泛推廣，射頻技術(shù)、模糊算法等各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)被綜合的應(yīng)用于礦山的開(kāi)采、控制及遙感預(yù)警當(dāng)中，只需通過(guò)各類(lèi)智能終端設(shè)備，就能輕松的完成各類(lèi)井下數(shù)據(jù)和設(shè)備控制信息的監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，有效的提升煤礦安全管理精細(xì)化和智能化水平，也為打造安全型煤礦奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)，成為提升煤礦安全管理的一項(xiàng)重大舉措。

1.數(shù)字化礦山技術(shù)的概念

數(shù)字化礦山技術(shù)是實(shí)現(xiàn)礦山三維數(shù)字鏡像、安全監(jiān)控和生產(chǎn)管理的一種應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，來(lái)實(shí)現(xiàn)礦業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化與可視化。數(shù)字化礦山的建造是一個(gè)龐大的工程，從基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)到安全保障體系再到統(tǒng)一的指揮調(diào)度系統(tǒng)，數(shù)字化礦山技術(shù)以高精準(zhǔn)的數(shù)字建模和逼真的視覺(jué)畫(huà)面，從而真正確保煤礦安全管理的管控一體化。對(duì)于數(shù)字化礦山的理解可以是多個(gè)層面的，如果從管理角度來(lái)看，數(shù)字化礦山技術(shù)的應(yīng)用，能夠很好的實(shí)現(xiàn)煤礦安全的多元化動(dòng)態(tài)監(jiān)管，大量的信息資源可以通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行顯示，使得礦井下的設(shè)備、人員都處于安全監(jiān)控的范圍下，有效的提升了煤礦管理的安全級(jí)別。

2.數(shù)字化礦山技術(shù)在煤礦安全管理的意義

隨著時(shí)間的推移，對(duì)于煤炭開(kāi)采的安全性要求也變得越來(lái)越高，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的礦山企業(yè)在傳統(tǒng)安全管理過(guò)程中，還普遍存在管理信息化水平較低以及安全事故較多兩大主要問(wèn)題。從目前絕大多數(shù)煤礦企業(yè)的信息化建設(shè)現(xiàn)狀來(lái)看，各種各樣的井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在煤礦安全管理方面發(fā)揮了一定的作用，但這些系統(tǒng)往往各自獨(dú)立，造成了信息孤島和資源的浪費(fèi)。同樣的，頻頻發(fā)生的煤炭安全事故，不僅會(huì)造成慘重的人員傷亡事故，也會(huì)為煤炭企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

造成上述問(wèn)題的原因在于缺乏一套行之有效的安全防控技術(shù)，重復(fù)信息化建設(shè)，造成了企業(yè)資金的浪費(fèi)，而缺乏穩(wěn)定可靠的監(jiān)測(cè)技術(shù)，則不能準(zhǔn)確的對(duì)礦山災(zāi)害進(jìn)行辨識(shí)與預(yù)測(cè)，更不能及時(shí)消除因設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境、人員等因素造成的事故隱患。鑒于此，數(shù)字化礦山技術(shù)的使用，為解決上述安全管理問(wèn)題提供了很好的解決之道，它存在的意義在于：

首先，數(shù)字化礦山技術(shù)能夠大大降低煤炭安全事故的發(fā)生幾率。它的應(yīng)用可以將煤礦的地質(zhì)狀況、設(shè)備使用情況、生產(chǎn)環(huán)境信息等完整的表達(dá)出來(lái)，避免了安全管理信息之間的孤立，整合信息孤島，徹底改善了傳統(tǒng)安全管理模式；其次，數(shù)字化礦山技術(shù)還能夠適應(yīng)日益復(fù)雜的煤炭開(kāi)采要求，煤炭開(kāi)采勢(shì)必會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境帶來(lái)一定的負(fù)面影響，通過(guò)將地表形態(tài)、水土信息、礦井滑坡等數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理，能夠?yàn)槊禾科髽I(yè)提供更為科學(xué)的安全管理策略，滿(mǎn)足現(xiàn)代煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求。

3.數(shù)字化礦山技術(shù)在煤礦安全管理中的應(yīng)用

在我國(guó)，煤炭作為一種不可替代的主體能源，每年都需要投入大量的資金用于安全生產(chǎn)，數(shù)字化礦山技術(shù)的應(yīng)用就是其中重要一項(xiàng)，這也成為實(shí)現(xiàn)礦山信息化、智能化的必經(jīng)之路。其中，綜合集成技術(shù)是打造數(shù)字化礦山安全管理體系的一項(xiàng)重要技術(shù)，它更為強(qiáng)調(diào)頂層設(shè)計(jì)，將整個(gè)煤礦企業(yè)當(dāng)做一個(gè)整體，在綜合考慮安全管理系統(tǒng)之間的銜接與整體設(shè)計(jì)前提下，更加突出數(shù)字化礦山技術(shù)的實(shí)用性，主要才采取的技術(shù)路線(xiàn)如下所示：

3.1四維地理信息技術(shù)

數(shù)字礦山作為數(shù)字地球的一種重要的應(yīng)用分支，是通過(guò)在整個(gè)礦山范圍內(nèi)建立三維地理坐標(biāo)，并綜合礦山的各種數(shù)據(jù)而構(gòu)建的一種信息模型，能夠清晰、完整的表達(dá)與礦山相關(guān)的各類(lèi)地理信息，這種技術(shù)被稱(chēng)為GIS（地理信息系統(tǒng)技術(shù)）。由于煤炭安全管理工作具有連續(xù)性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，近些年來(lái)，在三維地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以加入空間和時(shí)間的維度，來(lái)豐富數(shù)字化礦山技術(shù)的層次，構(gòu)造全新的四維地理信息數(shù)據(jù)模型，這一技術(shù)的應(yīng)用代表了數(shù)字化礦山的未來(lái)發(fā)展方向，除了具備地理信息的檢索、分析、顯示等功能外，還能夠?qū)崿F(xiàn)視頻互動(dòng)、編輯管理等操作，在煤礦安全動(dòng)態(tài)化管理方面發(fā)揮了重要的實(shí)用價(jià)值。

3.2煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)

煤礦是以自然資源為生產(chǎn)對(duì)象，礦山資源的分布十分復(fù)雜與隨意，這也進(jìn)一步加劇了礦山生產(chǎn)環(huán)境的惡劣性，不利于生產(chǎn)過(guò)程的控制。因此，采用先進(jìn)的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)，其安全管理功能主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一是完成井下生產(chǎn)過(guò)程中有害氣體、火災(zāi)等的監(jiān)測(cè)，通過(guò)各類(lèi)傳感器采集井下甲烷、一氧化碳、水位等多個(gè)環(huán)境指，形成統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，一旦超標(biāo)則立即發(fā)出警報(bào)并自動(dòng)通知相關(guān)人員，確保煤礦生產(chǎn)的安全與高效；二是要實(shí)現(xiàn)井下視頻的監(jiān)控，綜合利用視頻監(jiān)控、信號(hào)傳輸?shù)认冗M(jìn)技術(shù)，監(jiān)視和記錄井下現(xiàn)場(chǎng)情況，并通過(guò)專(zhuān)用客戶(hù)端或手機(jī)完成遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制操作，大大消除了煤礦事故的安全隱患。

3.3煤礦井下人員與設(shè)備定位技術(shù)

煤礦生產(chǎn)安全的核心為人員的生命安全，以RFID為代表的無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)在井下人員定位方面有突出的優(yōu)勢(shì)，能夠以?xún)?yōu)異的防水、防靜電、防磁等性能適應(yīng)井下惡劣環(huán)境，并具備同時(shí)識(shí)別多個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，既能完成對(duì)井下礦工與設(shè)備的分布情況和區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)控，又可以形成齊備的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)軌跡記錄，成為構(gòu)建數(shù)字化礦山的首選技術(shù)。借助于人員與設(shè)備定位技術(shù)，調(diào)度中心能夠迅速獲得事故發(fā)生區(qū)域人員和設(shè)備信息，自動(dòng)制定出最佳的避災(zāi)方案，為救援工作提供了更多參考數(shù)據(jù)，有效提高了事故救援的成功率。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字化礦山技術(shù)的應(yīng)用，是強(qiáng)化煤礦安全管理工作的有力措施，礦業(yè)安全管理朝綜合化、多元化方向發(fā)展成為一種必然的趨勢(shì)，只有讓數(shù)字化礦山技術(shù)覆蓋到煤礦生產(chǎn)、監(jiān)控、調(diào)度等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)安全管理的精細(xì)化，才能真正為礦山安全管理工作保駕護(hù)航。

[1]張宗紅.數(shù)字化礦山技術(shù)在煤礦安全管理中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì).2015(01)

[2]呂志強(qiáng).煤礦安全管理中數(shù)字化礦山技術(shù)的應(yīng)用分析[J].科技與創(chuàng)新.2015(12)

[3]于振華.數(shù)字礦山安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安科技大學(xué)2014