礦山大巷運輸安全評價及可視化分析

高忠良

（山西汾西正佳煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西　臨汾　041300）

引言

礦業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱型產(chǎn)業(yè)，礦業(yè)及以礦業(yè)為基礎(chǔ)的原材料生產(chǎn)業(yè)和加工業(yè)創(chuàng)造的利潤占工業(yè)生產(chǎn)總值的一半以上，對社會安定發(fā)展有著深遠影響，因此加強礦業(yè)的安全管理十分有必要。礦山大巷運輸是礦井生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，其安全性對礦山開采的效率有著巨大影響，開礦企業(yè)需利用安全評價和可視化分析提高軌道運輸系統(tǒng)的安全性和可靠性，降低運輸故障的發(fā)生概率，提高開礦企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

1　安全評價概述

1.1　安全評價的內(nèi)容和程序

一般來說，安全評價的定義為通過對系統(tǒng)的危險進行定性、定量的分析，找出引發(fā)事故的原因，消除或者減少危險的發(fā)生，把危險降低到人們能夠接受的范圍。隨著時代的發(fā)展，安全評價在礦業(yè)開采中已經(jīng)不可或缺，可以對系統(tǒng)危險進行客觀評價，指導(dǎo)人們做出最合理的決定。安全評價的內(nèi)容主要包括兩個方面，分別是危險性確認和危險性評價。危險性確認就是反復(fù)核對危險，然后根據(jù)安全指標做出判斷。礦山開采過程的安全評價有一個大致程序，主要包括準備階段、危險及有害因素辨識與分析、定性與定量的安全評價、制定安全措施、總結(jié)安全評價結(jié)論和編制安全評價報告。礦山開采過程中的安全評價內(nèi)容有開采機械設(shè)備、開采環(huán)境等[1]。

1.2　安全評價的原理

盡管安全評價有多種方式，但其應(yīng)用的原理大多一致，主要包括以下四種原理。其一是相關(guān)性原理。導(dǎo)致礦山運輸事故的原因之間存在著相關(guān)性，對各種危險因素之間的相互聯(lián)系加以評價才能提高生產(chǎn)過程的安全性。其二是類推原理。根據(jù)以往相似事故的情況對大巷運輸?shù)倪^程加以防范，提高礦業(yè)開采的安全性。其三是慣性原理。該項原理主要用來評估系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，以便決策者做出風(fēng)險最小的決定。其四是量變到質(zhì)變原理。礦山開采企業(yè)必須熟練掌握安全評價的原理，進而建立正確的安全評價程序，同時選擇適當(dāng)?shù)陌踩u價方法。

1.3　安全評價的分類

工程與系統(tǒng)的生命周期和評價目的是進行安全評價分類的重要依據(jù)，可以將安全評價分為安全預(yù)評價、安全驗收評價、安全現(xiàn)狀評價和專項安全評價四個方面。安全預(yù)評價先對事故發(fā)生的原因、時間等具體內(nèi)容進行分析，然后提出可行的安全方案，降低風(fēng)險因素的影響，其核心為定性、定量的評估大巷道運輸中的不安全因素。安全驗收評價是在項目完成之后對設(shè)備及其他內(nèi)容進行安全評價。安全現(xiàn)狀評價指的是對項目運行過程中的風(fēng)險因素進行安全評價，將生產(chǎn)過程中的安全隱患降到最低。專項安全評價是對某一項目過程或設(shè)備進行單獨評價，具有較強的針對性[2]。

1.4　安全評價方法的選擇原則

安全評價的方法眾多，開礦企業(yè)只有掌握安全評價方法的選擇原則才能對大巷運輸過程進行更全面的安全評價。充分性原則是選擇安全評價方法最重要的一項原則，評價人員需做好充分的準備，對評價系統(tǒng)和生產(chǎn)過程進行充分了解，為接下來的安全評價提供最翔實的資料。適應(yīng)性原則是指進行安全評價方法選擇時要考慮每種方法的優(yōu)缺點和使用范圍，進而找到最合適的評價方法。系統(tǒng)性原則指的是安全評價的結(jié)果要以實際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，評價方法要符合系統(tǒng)性原則。針對性原則也是選擇安全評價方法的重要原則，針對具體的生產(chǎn)過程選擇合適的安全評價方法。合理性原則指的是選擇安全評價方法時要保證評價結(jié)果的合理性，不能與實際偏差過大。

2　礦山大巷運輸?shù)陌踩u價

2.1　軌道運輸?shù)陌踩u價

軌道運輸是礦山大巷運輸?shù)闹匾绞?，是運輸系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，對礦山的生產(chǎn)力有著重要影響。軌道運輸具有生產(chǎn)量大、運輸不受限制、調(diào)度靈活等特點，可以有效控制礦山開采過程的經(jīng)濟成本，但該種運輸方式屬于間斷式運輸，工作組織水平對運送效率有著較大影響。影響軌道運輸安全性的因素較多，軌距、最小曲線半徑、道岔的類型等都影響著礦山大巷運輸?shù)陌踩訹3]，如果軌距加寬或外軌超高較多，將對礦山的安全生產(chǎn)造成巨大威脅，因此礦業(yè)公司需對軌道運輸進行全面的安全評價，確保大巷運輸?shù)馁|(zhì)量與效率。

2.2　大巷運輸跑車事故的安全評價

礦山開采大多在戶外作業(yè)，屬于高危行業(yè)，生產(chǎn)過程中的危險因素和有害因素給礦業(yè)公司造成了嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。大巷運輸跑車事故的安全評價對礦山生產(chǎn)安全有著重要意義，評價人員首先要了解井下電機車礦石運輸過程中的危險因素，例如軌道鋪設(shè)質(zhì)量差或損壞、運輸巷道照明不足等都容易造成大巷運輸跑車事故。然后評價人員應(yīng)進行評價單元的劃分，劃分時需要注意人身傷害的設(shè)備和場所等因素。最后評價人員確定最終的安全評價方法，將礦山大巷運輸跑車事故的威脅降到最低。

2.3　礦山大巷運輸機械的安全評價

礦山生產(chǎn)中運輸機械起到十分重要的作用，對礦山大巷運輸機械進行安全評價是必要的。對礦山大巷運輸機械的安全評價有很多方面，大致如下：首先是提升機械設(shè)備的選型和主要參數(shù)，礦井提升主要裝置和設(shè)備有提升機及其電控系統(tǒng)、井塔、鋼絲繩、連接裝置等，使用到提升設(shè)備的位置有主井、副井、北風(fēng)井、盲豎井、以及其他設(shè)施，這些位置使用的提升設(shè)備在選型時需要根據(jù)位置的具體情況進行選擇，每個位置的功能和所要完成的任務(wù)也不同，所以提升設(shè)備在參數(shù)的設(shè)置上也要考慮到實際的情況。井口設(shè)施不全、提升機安全裝置失靈等情況都會導(dǎo)致提升系統(tǒng)出現(xiàn)危險，所以需要根據(jù)相應(yīng)的安全操作規(guī)程對各種裝置和連接處做好安全防范措施，滿足設(shè)計規(guī)范要求。第二是井口機械化設(shè)備、安全門、防過卷、防斷繩保險、防誤操作裝置的安全性分析，這些設(shè)備都是礦產(chǎn)運輸系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，在設(shè)計中，必須在天井、漏斗處等位置設(shè)置安全標志，做好照明措施，防止人員墜井，在井口上方作業(yè)時一定要系好安全帶，對于上述的防過卷、防斷繩保險、安全制動等設(shè)備要進行定期檢修，使其處于良好的工作狀態(tài)，經(jīng)常檢查各個機械設(shè)備的安全防護措施，避免機械設(shè)備對人身產(chǎn)生傷害。

2.4　大巷運輸事故可靠性計算

礦車的安全性直接影響著礦山大巷運輸?shù)男屎唾|(zhì)量，礦車運行的穩(wěn)定性受多種因素共同影響。當(dāng)軌道鋪設(shè)完成時，軌道彎道的半徑、軌道的軌距、外軌超高、道岔等因素都已經(jīng)確定，這時導(dǎo)致大巷運輸事故的影響因素為礦車的載重和運行速度。礦業(yè)公司應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行可靠性計算，在保證安全運輸?shù)幕A(chǔ)上盡可能地提高運輸效率，促進礦業(yè)公司的健康發(fā)展。

3　礦山大巷運輸安全的可視化分析

3.1　基于Open GL的可視化研究

Open GL是圖形硬件的一種軟件接口，能夠迅速生成形象真實的三維圖形，實現(xiàn)高效的復(fù)雜3D場景的繪制，具有投影變換、紋理映射等多種實用性功能。Open GL主要依據(jù)函數(shù)據(jù)庫進行工作，用多個有序的頂點集合構(gòu)造幾何圖形，進而通過坐標變化、裁剪變換等步驟形成三維立體圖，實現(xiàn)礦山大巷運輸安全的可視化研究。

3.2　三維數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

三維數(shù)據(jù)模型是描述三維實體的重要工具，主要包括線框模型、表面模型和實體模型這三種類型。線框模型在礦業(yè)生產(chǎn)運輸中有著較多應(yīng)用，可以詳細地記錄幾何元素之間的關(guān)系。表面模型是在線框模型的基礎(chǔ)上添加面的信息，以此實現(xiàn)面面求交、消隱、潤色等功能，更清晰地表現(xiàn)三維圖形。實體模型存儲了物體的全部信息，廣泛地應(yīng)用于巷道采空區(qū)、斜井、豎井的設(shè)計，對礦山的生產(chǎn)運輸安全有著至關(guān)重要的影響。

3.3　巷道三維模型建立方法

巷道是礦山生產(chǎn)運輸過程中的重要建設(shè)內(nèi)容，同時也是礦山信息系統(tǒng)的重要研究對象，因此建立巷道三維模型具有重要的實用價值。首先技術(shù)人員要確定巷道建模數(shù)據(jù)來源，實際生產(chǎn)中的巷道空間相對較小，無法利用大型儀器進行測量，需要使用傳統(tǒng)導(dǎo)線測量的方法獲得可靠的數(shù)據(jù)。導(dǎo)線要始終沿著巷道的掘進方向布置。為了實現(xiàn)巷道的三維顯示，技術(shù)人員應(yīng)選擇合適的巷道建模方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，并利用體可視化技術(shù)和Open GL技術(shù)實現(xiàn)建模。

4　結(jié)語

近年來，我國已經(jīng)加強了礦業(yè)大巷運輸?shù)陌踩u價和可視化分析，但由于我國這項工作起步較晚，安全評價的效果仍存在一定缺陷，因此應(yīng)加大對大巷安全運輸評價方法和可視化分析的研究，選擇更合理的安全評價方法，從而更好地為安全生產(chǎn)服務(wù)。礦山開采行業(yè)應(yīng)明確安全評價的具體內(nèi)容，并結(jié)合實際提高礦山開采的信息化與現(xiàn)代化程度，降低甚至是杜絕礦山開采中的高風(fēng)險、高危害因素，進而促進礦業(yè)公司更快更好地發(fā)展。

[1]郭玉新.地下礦山巷道運輸事故的原因分析[J].信息系統(tǒng)工程，2012（1）：107-108.

[2]馬八生.高產(chǎn)高效礦井機電運輸安全管理措施研究[J].科技視界，2015（6）：266.

[3]董濤.淺談?chuàng)犴槚|露天礦電鐵運輸安全評價方法的應(yīng)用[J].露天采礦技術(shù)，2013（3）：77-79.