淺析金屬非金屬礦山露天開采中智能礦山建設(shè)對重大事故隱患預(yù)防的作用

楊 強

（西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，西藏 昌都 854000）

礦山工程一直是支撐我國工業(yè)發(fā)展與社會經(jīng)濟建設(shè)的重點工程，在進行金屬礦山與非金屬礦山的露天開采時，由于礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致礦山工程在實施過程中，極易出現(xiàn)嚴重的礦山事故。為了降低礦山事故的發(fā)生概率，有關(guān)地質(zhì)勘查人員在進行礦山工程的研究中發(fā)現(xiàn)，部分礦區(qū)，在地表層已裸露顯著的危險因素，對外部危險地質(zhì)樣本進行采樣分析發(fā)現(xiàn)，大部分裸露在地表層的危險因素之間并沒有直接的關(guān)聯(lián)[1]。但追溯其根源可知，產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因為礦山內(nèi)部存在大量有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)受到地質(zhì)遷移或多種客觀因素的影響發(fā)生泄漏，或礦層底部能量受到礦山過度開發(fā)等人為操作的影響，其中有害物質(zhì)失去控制。無論是上述提出的任何一個原因，均是誘發(fā)重大礦山事故的主要因素，尤其在現(xiàn)如今人們安全意識逐步提升時，越來越多的礦山工程技術(shù)單位，開始在相關(guān)作業(yè)行為中關(guān)注到礦山工程存在的安全隱患[2]。與此同時，智能礦山的建設(shè)成為了技術(shù)單位的關(guān)注重點，即在地質(zhì)勘查或礦山開采作業(yè)中，將智能化技術(shù)與信息化技術(shù)進行融合，在實際工作前，使用技術(shù)定位礦區(qū)內(nèi)隱患點，并采用繪制三維地質(zhì)圖像的方式，對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境進行定點測繪，從而為礦山工作者在作業(yè)過程中，提供輔助作業(yè)支撐。

1 重大事故類型

為了降低金屬非金屬礦山露天開采過程中發(fā)生安全事故的概率，應(yīng)提前掌握造成礦山工程重大事故的安全隱患因素，并在此基礎(chǔ)上劃分重大事故類型。相關(guān)方面的具體內(nèi)容如下。

其一為礦山工程中的墜落類事故，此種事故通常是指技術(shù)人員在礦區(qū)內(nèi)進行高空作業(yè)時，由于操作不當或安全防護裝備受損導(dǎo)致事故。此種事故一旦發(fā)生，不僅會造成人員的傷亡，同時也會對工程實施進度造成負面影響。同時，在高空作業(yè)過程中，當前端人員信號接收設(shè)備出現(xiàn)故障，導(dǎo)致其無法與后端管理人員進行實時交流，也會出現(xiàn)此種類型的事故。

其二為礦山工程中的機械損傷事故，此種事故通常是指在工程實施時，技術(shù)人員與機械設(shè)備運行直接接觸，從而出現(xiàn)夾擊、碰撞、碾壓等方面的事故，與此相關(guān)的機械設(shè)備包括送料設(shè)備、運輸設(shè)備、裝貨車等。產(chǎn)生此種事故的原因包括：操作大型設(shè)備的流程不規(guī)范、維護人員沒有及時對現(xiàn)場作業(yè)人員進行安全維護、直接接觸人員身上沒有足夠的保護措施等。

其三為礦山工程中的爆破事故，此種事故通常是指在進行礦山開采時，由于山體爆破導(dǎo)致的人員傷亡事故。誘發(fā)事故的原因包括：爆破行為沒有按照標準文件執(zhí)行、操作行為不當、違規(guī)點火、爆破后沒有對現(xiàn)場進行及時處理，導(dǎo)致山體坍塌，從而出現(xiàn)二次事故、部分炸藥由于放置時間過長，已經(jīng)出現(xiàn)變質(zhì)問題，而現(xiàn)場爆破人員無法對此種情況進行及時反應(yīng)，造成重大的礦山工程安全事故。

2 現(xiàn)行重大事故隱患預(yù)防策略存在的不足

盡管現(xiàn)如今我國針對礦山重大事故隱患預(yù)防工作的實施方案建設(shè)已相對完善，但隨著近年來礦山工程被推上社會熱門行業(yè)，越來越多的單位參與到與此方面相關(guān)的工作中[3]。但在此過程中，一些單位為了獲取個人利益與收益，一味的開發(fā)礦產(chǎn)資源，卻沒有考慮到此種過度開發(fā)行為會對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境與生態(tài)結(jié)構(gòu)造成破壞。因此，可以認為我國大部分礦山企業(yè)在作業(yè)過程中，技術(shù)人員的主觀思想認知仍存在問題。在對相關(guān)產(chǎn)業(yè)進行市場調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，一些企業(yè)單位甚至在沒有獲取開發(fā)證件的情況下，便開始經(jīng)營礦產(chǎn)資源買賣交易，而有關(guān)監(jiān)管部門針對此種現(xiàn)象，也沒有對其進行針對性的管理。

除上述提出的內(nèi)容，在金屬非金屬礦山露天開采中，最顯著的問題仍是開發(fā)技術(shù)不足。一些技術(shù)單位將大部分科研技術(shù)調(diào)研資金，應(yīng)用到了雇用人力開發(fā)資源方面，卻沒有重視起在此過程中，對現(xiàn)代化技術(shù)與輔助性設(shè)備的應(yīng)用，導(dǎo)致技術(shù)人員在作業(yè)過程中，缺少實時通信設(shè)備作為支撐，也沒有現(xiàn)代化的勘探設(shè)備對其進行輔助。而在此過程中，一旦出現(xiàn)安全隱患，作業(yè)人員反饋的信息無法及時被處理，最終便會誘發(fā)重大的安全事故。

3 金屬非金屬礦山露天開采中智能礦山建設(shè)對重大事故隱患預(yù)防的作用

3.1 為金屬非金屬礦山露天開采提供危險源評估依據(jù)

在完成上述相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，開展金屬非金屬礦山露天開采中智能礦山建設(shè)對重大事故隱患預(yù)防作用的分析，綜合我國地質(zhì)相關(guān)工作者的反饋數(shù)據(jù)可知，在礦山工程中，智能礦山建筑工作的實施，對于重大事故隱患預(yù)防起到了提供前者危險源評估依據(jù)的作用。為了進一步掌握其作用，可從智能礦山建設(shè)層面入手，對智能礦山處理地質(zhì)數(shù)據(jù)的架構(gòu)進行描述，如下圖1 所示。

圖1 智能礦山處理地質(zhì)數(shù)據(jù)的架構(gòu)

如上述圖1 所示，智能礦山主要由三層構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)層內(nèi)包含了大量礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中不僅含有危險數(shù)據(jù)集合，同時也含有大規(guī)模地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)集合。在礦山工程實施前，相關(guān)地質(zhì)工作者需要將智能礦山模型導(dǎo)入計算機設(shè)備，使用客戶端設(shè)備，作為金屬非金屬礦山露天開采的支撐，按照預(yù)設(shè)的礦山工程實施流程，操作計算機，在云端進行預(yù)設(shè)線路的操作模擬。在模擬工程實施過程時，預(yù)設(shè)線路將在計算機中呈現(xiàn)一種三維可視化狀態(tài)，因此，經(jīng)過預(yù)設(shè)線路的所有危險源將清晰地呈現(xiàn)在終端設(shè)備中。與此同時，智能礦山將根據(jù)危險源的位置，對其進行三維定位，并根據(jù)模型比例尺，自動計算危險源在空間的位置，此位置使用空間坐標可以表示為（x，y，z）。而客戶端設(shè)備中集成的專家系統(tǒng)，也將根據(jù)誘發(fā)危險源的直接原因與間接原因，對其臨界閾值進行深度分析。分析結(jié)果將以文件資料、檔案數(shù)據(jù)等方式進行傳輸，總之，智能礦山在地質(zhì)勘查與礦山開采過程中，所起到的作用是十分顯著的，而所有與之相關(guān)功能的實現(xiàn)，也均是建立在計算機數(shù)據(jù)庫設(shè)想基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。在此種條件下的終端設(shè)備，不僅集成了多媒體技術(shù)與專家處理系統(tǒng)，同時也為技術(shù)人員提供了一個相對可視化的視窗操作界面，而此時，無論是礦山工程安全監(jiān)管部門，或是非專業(yè)技術(shù)人員，均可以通過操作客戶端的方式，實現(xiàn)對軟件功能的漢化，從而幫助非技術(shù)人員進行金屬非金屬礦山露天開采工作進度與實時進展的調(diào)用。

在上述提出的內(nèi)容中，金屬非金屬礦山露天開采中的重大事故隱患源，在完成評估后，大多以文本文件、數(shù)據(jù)圖像兩種方式輸出。因此，只需要終端操作者，操控計算機便可以實現(xiàn)對危險源評估數(shù)據(jù)的調(diào)用，對于在此過程中技術(shù)人員，可以在完成數(shù)據(jù)信息的針對性獲取后，將礦區(qū)電子地圖與危險源位置進行對接，并結(jié)合危險源區(qū)域的地理條件與地質(zhì)情況，將危險程度較為直觀地展示出來。

在完成數(shù)據(jù)調(diào)用處理后，此次評估的所有信息在計算機內(nèi)均將以JPG 格式文件存儲在數(shù)據(jù)層中。通過此種方式，不僅可以為礦山工程的實施提供“事前”危險源評估，同時也可以為后期地質(zhì)結(jié)構(gòu)類似的礦山工程積累資料。

3.2 發(fā)揮重大事故隱患誘發(fā)因素現(xiàn)場決策作用

除上述提出的作用，在進一步對智能礦山應(yīng)用的研究中發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)用礦山終端監(jiān)控站點的信息，可以實現(xiàn)將調(diào)制解調(diào)器（MODEM）與計算機系統(tǒng)進行集成，確保在遠程端獲取的數(shù)據(jù)可高效率傳輸。同時，考慮到智能礦山集成了大數(shù)據(jù)技術(shù)與云端處理平臺，因此，利用終端實時更新的能力，可以預(yù)先掌握礦山地質(zhì)的遷移規(guī)律、礦產(chǎn)資源的賦存變化趨勢。以此種方式，便可以初步實現(xiàn)金屬非金屬礦山露天開采中，對重大事故隱患的預(yù)防。

此外，在終端計算機設(shè)備的通信端預(yù)設(shè)安全接口，接收由前端傳感器獲取的多種控制信號，可以發(fā)揮智能礦山的重大事故隱患誘發(fā)因素現(xiàn)場決策作用。例如，在前端接口上集成溫度與濕度傳感器、實時檢測與跟蹤定位設(shè)備、通信設(shè)備、遠程信號實時傳輸設(shè)備等，可以對礦山中潛在的多種危險源進行參數(shù)分析。包括，地質(zhì)層液位變化、礦產(chǎn)資源密集度變化等，在此基礎(chǔ)上，將終端參數(shù)信號轉(zhuǎn)換成可支撐4.0mA～20.0mA 的標準電流信號，再將此電流信號轉(zhuǎn)換成計算機可識別的數(shù)字信號，便可以得到一個針對危險源實時狀態(tài)變化的對比結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，通過狀態(tài)信號的比對，對前端進行數(shù)據(jù)結(jié)果的反饋，結(jié)合反饋的數(shù)據(jù)，便可以為礦山工程現(xiàn)場工作人員提供決策支撐?？傊诮饘俜墙饘俚V山露天開采過程中，智能礦山建設(shè)所起到的作用是常規(guī)地質(zhì)模型無法代替的，因此，要想實現(xiàn)對重大事故隱患進行有效預(yù)防，還需要進一步完善智能礦山建設(shè)工作，從而為我國地質(zhì)工程與礦山工程的實施提供進一步的輔助決策。

4 結(jié)語

為了提高金屬非金屬礦山露天開采的質(zhì)量與效率，本文開展了智能礦山建設(shè)對重大事故隱患預(yù)防作用的研究，此次研究共提出了兩個論點，分別為：為金屬非金屬礦山露天開采提供危險源評估依據(jù)、發(fā)揮重大事故隱患誘發(fā)因素現(xiàn)場決策作用。經(jīng)過多方的理論分析，得出的結(jié)論是真實有效的，因此，可在后期的研究中，加大對智能礦山建設(shè)的投入，完善礦山的智能輔助決策功能，從而實現(xiàn)對我國礦山產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效帶動。