采礦和安全設備技術研究分析

李未琳

（遵義市播州區(qū)應急管理局，貴州 遵義 563100）

現(xiàn)代化采礦工程的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，尤其是對于采礦安全技術以及安全設備技術的發(fā)展，帶來了全新的改變和突破，不僅有效提升采礦工作的作業(yè)效率，實現(xiàn)更為良好的經(jīng)濟價值，同時還實現(xiàn)安全采礦的核心宗旨，避免相關安全事故帶來人員的損傷。

1 礦用安全設備技術應用發(fā)展

礦用安全設備，主要是為了應對水災、火災、粉塵、瓦斯爆炸、頂板脫落、地震等相關災害的發(fā)生為設定的安全設備，可以在災害發(fā)生時，起到緊急避險的作用。

1.1 智能預警系統(tǒng)

1.1.1 智能預警系統(tǒng)的優(yōu)勢

智能預警系統(tǒng)是將不同災害發(fā)生時，其災害初始階段的重要參數(shù)進行收集和梳理，當災害數(shù)據(jù)收集越多，系統(tǒng)所能預警的內(nèi)容就更為真實，因此借助大數(shù)據(jù)技術，將大量的采礦災害的數(shù)據(jù)信息進行有效匯總，當相關事故發(fā)生時，智能預警系統(tǒng)可以在第一時間，完成對采礦工程的報警和提醒，為采礦作業(yè)人員提供必要的生存自救時間，另外借助智能預警系統(tǒng)的架設，進一步提升了工程的安全等級，為更多相關人員，提供必要的保障。例如，瓦斯爆炸時，借助智能預警系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對瓦斯泄漏等相關數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，另外將相關信息第一時間傳輸?shù)讲傻V工程數(shù)據(jù)控制中心，實現(xiàn)對事故的精準把握。利用智能預警系統(tǒng)，幫助地面人員、地下人員進行良好的溝通，確保相關事故可以有效避免，從而提升采礦工程的安全性和穩(wěn)定性。

智能預警系統(tǒng)，包括空氣檢測儀、瓦斯檢測儀、煤層壓力檢測儀、樣品檢測儀等相關設備，借助采礦工程系統(tǒng)5軟件，實現(xiàn)將檢測設備有效連接，不僅能夠彰顯出更為凸顯單一設備使用價值，還能夠借助系統(tǒng)的連接，將所有預警檢測設備有效連接，保障采礦工程日常作業(yè)的安全運行。隨著當前安全采礦設備的應用和發(fā)展，對于傳統(tǒng)礦用檢測設備進行了有效的升級和改善，尤其是在一些礦層深度較大的采礦區(qū)域，應用智能預警系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對礦層24h不間斷的分析和預測，保障礦產(chǎn)施工作業(yè)的安全性。另外，根據(jù)不同礦區(qū)的需求和標準，可以對智能預警系統(tǒng)進行相關設備的變更和升級，一方面，可以保障相關采礦工作的需求，另一方面，靈活化的升級模式可以降低采礦企業(yè)的安全成本，保障相關安全工作的順利開展。

1.1.2 智能預警系統(tǒng)的局限性

雖然對于地下礦層的分析和研究，已經(jīng)取得了一系列的實踐成果與科學研究，但是面對極為復雜的地下環(huán)境，提升智能化預警系統(tǒng)的準確率和預測時間，是當前采礦工程發(fā)展的重要內(nèi)容，一方面，當前預警系統(tǒng)的準確率還有極高的提升空間，漏報、錯報都會對采礦工程的運行帶來一系列的困惱和問題，為此提升預警系統(tǒng)的準確率極為重要，另一方面，預測時間提升的研究更為艱難，由于地震等相關災害在發(fā)生初期的預報極為困難，同時即便進行精準的預報，其預報的時間極短，對于身處于地下上千米的工作人員，根本無法進行有效逃脫。因此采礦工程開展預警系統(tǒng)的研究，還需要大量的科學研究；另外，地下礦層空間復雜，傳統(tǒng)的信號傳輸設備數(shù)據(jù)丟失的幾率較大，進而造成數(shù)據(jù)信息收集不足等問題產(chǎn)生，加強對于相關信號傳輸設備的研究，也是當前行業(yè)重要的研究方向，眾所周知，信號數(shù)據(jù)的缺失是造成當前智能預警系統(tǒng)失效的重要原因之一，因此開展相關設備信號的研究成為當前制約預警系統(tǒng)發(fā)展的重要內(nèi)容。除上述相關改進內(nèi)容之外，對于采礦工程智能預警系統(tǒng)的研究和發(fā)展，還需要不斷地創(chuàng)新和發(fā)展，進而實現(xiàn)對安全采礦技術的升級和優(yōu)化。

1.2 緊急避險系統(tǒng)

緊急避險系統(tǒng)是由安全救生設備與安全避難場所共同組成。以安全救生設備為例，在采礦工程發(fā)生安全事故時，相關施工人員可以借助安全救生設備，進行長時間的緊急避難，而安全救生可以提供7天左右的食物和水源、足夠的氧氣、定位裝置等相關設施，保障施工人員可以在固定時間內(nèi)的生命安全。由于安全救生設備極為昂貴，不少礦產(chǎn)企業(yè)無法進行大面積的應用和推廣，進而造成緊急避險設備的存在價值過低。為了改變當前問題的影響，提升采礦人員的安全性，一方面，需要相關法律的介入，采用強制性的措施和辦法要求采礦企業(yè)提供必要的安全救生設備，另一方面，政府與相關設備制造企業(yè)進行設備升級與設備創(chuàng)新，降低設備的市場價值，結合相關免稅措施，實現(xiàn)對采礦安全設備的普及化，從而保障采礦作業(yè)人員的安全。對于安全避難場所，是指在采礦施工作業(yè)區(qū)域建立局部穩(wěn)定的安全區(qū)域，進而保障施工作業(yè)人員的安全，可以為施工作業(yè)人員提升有效的安全保護，同時該安全區(qū)域與地面數(shù)據(jù)控制中心相連，可以隨時掌握地下礦層的災害發(fā)展程度，及時制定行之有效的解救措施，保障采礦工程的順利開展。

緊急避險系統(tǒng)的發(fā)展和創(chuàng)新，不斷提升系統(tǒng)中相關設備或者場所的建設標準，以安全救生設備為例，最新型的安全救生系統(tǒng)，同時攜帶了智能攝像的功能，可以借助信號傳輸裝置，及時傳輸受災人員的具體位置信息以及周邊環(huán)境的畫面，為后續(xù)的救援工作提升必要的保障和依據(jù)。眾所周知，當?shù)叵碌V層發(fā)生坍塌等事故時，地下環(huán)境以及所在位置都可能發(fā)生一系列的變化和影響，從而加劇了救援工作的復雜性，為了避免相關問題延伸和影響，借助攝像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，可以進一步精確救援區(qū)域的地理位置。

1.3 無人化智能采礦機械的應用

2019年4 月1 日，國內(nèi)首例無人采礦5G技術在河南順利應用，不僅創(chuàng)造了世界無人采礦技術的先例，同時應用5G技術的應用發(fā)展，提升信號的傳輸效率與準確效率。如圖1所示，為無人采礦設備施工作業(yè)圖，圖2為遠程監(jiān)控系統(tǒng)圖。一方面，無人采礦技術的應用，有效降低人工采礦作業(yè)的風險性和高危性，而且人工采礦作業(yè)主觀問題的產(chǎn)生，是大多數(shù)采礦事故發(fā)生主要原因，因此開展無人化采礦技術，可以極大提升采礦工程的安全性和高效性，有效降低人為主觀因素的影響，例如：人工疲勞作業(yè)引發(fā)的安全事故等，由此帶來了采礦領域的質(zhì)的蛻變。無人采礦技術的應用，可以實現(xiàn)24h的高效作業(yè)，同時對于采礦工作的具體內(nèi)容，可以利用遠程操控系統(tǒng)進行全方位的調(diào)整和控制，進而實現(xiàn)無人采礦作業(yè)效率的最大化，實現(xiàn)采礦價值的同時，還能夠降低人工成本的消耗，為采礦企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益；另一方面，5G技術的應用，實現(xiàn)了采礦工程信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高效性，由于5G技術帶來的帶寬與速率的提升，可以同時滿足地下多臺采礦設備的信號傳輸，另外還能夠?qū)崿F(xiàn)對傳輸數(shù)據(jù)的有效分析，眾所周知，智能預警系統(tǒng)的短板，正是由于數(shù)據(jù)遺失或者數(shù)據(jù)過少所造成的預警失誤，而利用5G技術可以保障信息傳輸延遲低、穩(wěn)定強、速度快等優(yōu)勢，保障采礦工程信息傳輸?shù)挠行訹1]。

圖1 無人采礦設備施工作業(yè)圖

圖2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)圖

無人化智能采礦設備，包括采礦機、掘進機、液壓支架、輸送機、提升機等相關設備，借助智能AI系統(tǒng)，對傳統(tǒng)采礦設備進行升級和改造，實現(xiàn)采礦設備的無人化操作，同時結合5G通信系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行精準的傳送，以保障地面工作人員開展對設備的遠程操控，隨著采礦工程機械設備的升級和優(yōu)化，未來開展相應的工作內(nèi)容，即將以集成化、高效化、智能化的發(fā)展路徑，滿足相關采礦工作的技術需求，提供更為安全可靠的保障體系，促進采礦工程的順利推進。

2 采礦和安全設備技術發(fā)展方向

2.1 照明系統(tǒng)

地下礦層中的照明系統(tǒng)，采用的熱性光源是大多數(shù)采礦工程火災發(fā)生的根本性原因，借助當前技術的發(fā)展，采用冷光源，可以強化對于采礦工程的安全系數(shù)，同時冷光源引發(fā)火災的幾率較小，不會對采礦工作帶來不必要的麻煩和問題。眾所周知，在煤礦工程開采作業(yè)過程中，極容易引發(fā)瓦斯泄漏問題的產(chǎn)生，而瓦斯泄漏后，遇到明火會產(chǎn)生爆炸和火災，不僅威脅采礦人員的生命安全，還會對相關設備帶來巨大經(jīng)濟損失，從而引發(fā)一系列的連鎖反應。照明系統(tǒng)的發(fā)展，一方面，要體現(xiàn)光源的舒適程度，在滿足基本的工作需求之外，還要保障光源的自然和穩(wěn)定，另一方面，光源不存在熱能的釋放，因而會引發(fā)對應的安全事故。開展固定電源的移動光源，是當前照明系統(tǒng)的另一個發(fā)展研究方向，移動光源可以實現(xiàn)隨時使用隨時安全的優(yōu)勢，滿足采礦作業(yè)的基本需求[2]。

2.2 智能排查系統(tǒng)的創(chuàng)新

智能排查系統(tǒng)，是將施工作業(yè)的機械設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行有效收集，與正常生產(chǎn)的數(shù)據(jù)內(nèi)容進行全方位的對比和分析，從而了解到數(shù)據(jù)存在的差異性，有助于相關技術人員及時發(fā)現(xiàn)施工作業(yè)設備的問題，開展對應的維修養(yǎng)護工作，確保施工作業(yè)的安全性。由于采礦工程中的作業(yè)設備造價極為高昂，借助智能排查系統(tǒng)，可以有效提升采礦設備的使用年限，從而保障工程的順利開展。現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，對于采礦設備的數(shù)據(jù)分析，不僅僅包括數(shù)據(jù)運行的相關參數(shù)分析，同時結合設備的運行狀態(tài)、發(fā)動機聲音、運行效率等一系列內(nèi)容進行參考和分析，進而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的精準排查，實現(xiàn)對相關采礦設備的保駕護航，從而實現(xiàn)對采礦工程安全運行的有效保障[3]。

智能排查系統(tǒng)發(fā)展和創(chuàng)新，還需要大量的技術創(chuàng)新和理論依據(jù)，需要對相關內(nèi)容開展更為精細化的研究和實驗，從而為智能排查系統(tǒng)的安全運行提供技術保障，隨著未來相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新，對于該技術的廣泛應用，受到社會大眾的重視和關注，尤其對于采礦機械的有效維護手段，可以促進采礦工程領域的常態(tài)發(fā)展。

3 結論

綜上所述，對于采礦工程安全設備技術的研究，會朝向更為先進和科學的發(fā)展道路，同時對于相關設備技術的應用和創(chuàng)新，必然帶來行業(yè)發(fā)展的關鍵改變，從而反哺采礦領域的可持續(xù)性發(fā)展，注重安全意識，提升安全保障，是采礦工程發(fā)展的重要內(nèi)容，也是確保工程健康發(fā)展的核心保障。