地理信息系統(tǒng)在礦山安全管理的應(yīng)用

王之威 趙佳豪 胡晴妍

【摘?要】本文主要分析了礦山安全監(jiān)管過程中存在的問題，闡述了礦山安全地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)過程中需要設(shè)計的主要模塊，以及礦山安全地理信息系統(tǒng)圖形處理。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng);礦山開采;安全管理;圖形處理

在礦山開采過程中，安全管理是礦山開采管理中非常重要的一環(huán)。礦山開采環(huán)境復(fù)雜，在開采的過程中可能出現(xiàn)坍塌、一氧化碳有毒氣體、機(jī)電以及通風(fēng)等危險因素，因此對礦山開采過程進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)危險因素，并在危險發(fā)生時對礦山開采作業(yè)人員進(jìn)行及時救援非常必要。而地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用能夠為礦山三維立體空間系統(tǒng)的可視化管理提供了強(qiáng)有力的工具，通過對地理信息系統(tǒng)的使用，能夠及時更新礦山的相關(guān)地理信息，并分析其中可能出現(xiàn)的問題，除此之外，將傳統(tǒng)的礦山開采安全信息輸入地理信息系統(tǒng)后，能夠?qū)⑾嚓P(guān)信息進(jìn)行可視化處理，進(jìn)而使礦山開采過程中可能出現(xiàn)的危險因素得到更直觀的呈現(xiàn)。

一、礦山安全監(jiān)管過程中存在的問題

過去我國主要采用人工方式對礦山安全問題進(jìn)行分析和監(jiān)管，而傳統(tǒng)人工對礦山安全問題進(jìn)行監(jiān)管存在以下幾方面的問題：首先，人工檢測和處理礦山安全問題往往憑借直覺和經(jīng)驗進(jìn)行，這導(dǎo)致礦山在開采過程中許多隱藏的危險因素難以被發(fā)現(xiàn)，在這樣的背景下，難以對潛在的危險因素進(jìn)行預(yù)防，從而使安全管理效果大打折扣;其次，傳統(tǒng)人工難以對礦山安全管理相關(guān)信息進(jìn)行精準(zhǔn)地定量分析，難以對相關(guān)危險因素進(jìn)行明確的判斷，例如對危險因素出現(xiàn)的幾率、危險因素造成的危害大小等情況都難以進(jìn)行判定;最后，傳統(tǒng)人工難以對礦山安全程度進(jìn)行明確的判斷，在礦山開采過程中危險因素是不可避免的，礦山安全監(jiān)管工作應(yīng)該是將礦山危險因素降低到可以控制的范圍內(nèi)，但傳統(tǒng)的人工無法判斷做到什么程度才算安全？基于上述原因，傳統(tǒng)人工對礦山安全進(jìn)行管理越來越難以應(yīng)對當(dāng)前的安全管理要求，礦山安全地理信息系統(tǒng)成為了當(dāng)前礦山安全監(jiān)管發(fā)展中的一大趨勢。

二、礦山安全地理信息系統(tǒng)開發(fā)

（一）通風(fēng)檢測系統(tǒng)

目前礦山通風(fēng)檢測系統(tǒng)主要由兩個部分組成，其中一部分位于礦山中，主要用于采集礦山相關(guān)數(shù)據(jù)信息，而另一部分則位于礦山安全監(jiān)管中心，主要用于顯示采集到的礦山數(shù)據(jù)信息，然而這樣的檢測系統(tǒng)只能夠顯示檢測相關(guān)數(shù)據(jù)，而不能夠顯示其他相關(guān)信息，而使用礦山安全地理信息系統(tǒng)后，礦山安全地理信息系統(tǒng)能夠?qū)z測和收集到的礦山數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視化圖形顯示，通過點(diǎn)擊圖形位置可以獲得相關(guān)位置的所有數(shù)據(jù)信息及其數(shù)據(jù)屬性，例如：點(diǎn)擊礦山開采設(shè)備時，將顯示設(shè)備的規(guī)格、型號、使用年限等所有相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

（二）工作面安全評估系統(tǒng)

工作面安全評估是對整個礦山開采的安全情況進(jìn)行全面的分析和判斷的安全管理流程，過去由于信息系統(tǒng)只能夠顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，不能夠直觀地了解礦山安全情況，而使用地理信息系統(tǒng)后，整個礦山的開采信息將得到直觀地呈現(xiàn)，并且能夠隨時查看相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，并對各個設(shè)備的安全程度進(jìn)行評定，其具體的操作流程如下：首先安全檢測人員拿著打印好的表格對礦山各處可能存在安全隱患的位置進(jìn)行注意檢查，并對檢查結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄，接著在檢查完畢后，對比計算機(jī)安全評估系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與實際檢測的數(shù)據(jù)，查看兩者是否一致，當(dāng)計算機(jī)安全評估系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤時，及時進(jìn)行修正，最后對相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行評估，全面評價礦山安全情況，并對各處可能存在安全風(fēng)險的位置進(jìn)行評級，A等級為最高安全等級，從A等級開始，B、C、D等級安全程度依次減弱，當(dāng)出現(xiàn)C、D安全等級時，相關(guān)檢測人員需要對C、D等級出現(xiàn)的位置進(jìn)行再次檢測，找出其中存在的安全隱患，并采取相應(yīng)的措施處理，避免出現(xiàn)安全事故。

三、礦山安全地理信息系統(tǒng)圖形處理

（一）通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)

使用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)有的礦山安全數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)連接起來，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析和處理。在礦山開采過程中，一氧化碳濃度、礦山通風(fēng)情況以及礦山塵土是影響礦山安全的主要因素，而對一氧化碳、礦山風(fēng)力、礦山主機(jī)風(fēng)門開關(guān)等進(jìn)行詳細(xì)的檢測能夠?qū)ι鲜霭踩蛩氐那闆r進(jìn)行判斷，并采取相關(guān)措施進(jìn)行處理。

（二）避災(zāi)路線圖

避災(zāi)路線圖主要的功能在于當(dāng)?shù)V山發(fā)生安全事故后，地面人員能夠迅速指揮礦山開采作業(yè)人員以最快的方式撤離礦山，以確保礦山開采人員的安全，減少甚至避免出現(xiàn)人員傷亡情況，增強(qiáng)礦山開采的安全程度。

（三）電力調(diào)度及井下變電配電系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)能夠?qū)ΦV山運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的電壓、電流等情況進(jìn)行實時監(jiān)測，并以波形圖進(jìn)行顯示，使井下電配電系統(tǒng)始終處于有效監(jiān)管下，不僅如此，一旦井下配電系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，地理信息系統(tǒng)將迅速切斷電源，避免因電流異常情況引起安全事故發(fā)生。

（四）井下運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)

根據(jù)地理信息系統(tǒng)的顯示情況對礦山開采出來的礦山資源運(yùn)輸路線進(jìn)行優(yōu)化，以確保礦產(chǎn)運(yùn)送安全程度，避免出現(xiàn)意外事故，不僅如此，當(dāng)?shù)V山在開采過程中，部分環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題而停止運(yùn)行時，地理信息系統(tǒng)能夠迅速進(jìn)行反饋和報警，使相關(guān)安全監(jiān)管人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)異常情況，并指揮礦山開采其他環(huán)節(jié)停止工作和運(yùn)轉(zhuǎn)，避免礦物空轉(zhuǎn)產(chǎn)生浪費(fèi)。

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（作者單位：西安科技大學(xué)）