可視化技術(shù)在煤礦安全培訓(xùn)中的應(yīng)用

摘 要:安全生產(chǎn)是煤礦生產(chǎn)永恒的主題，提高煤礦從業(yè)人員的專(zhuān)業(yè)水平和技能是安全培訓(xùn)工作的重點(diǎn)之一，提高安全培訓(xùn)的質(zhì)量能有效減少煤礦安全事故的發(fā)生，將計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)運(yùn)用到安全培訓(xùn)工作中來(lái)，能有效的提高培訓(xùn)效果，減少煤礦安全事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：可視化技術(shù)；安全培訓(xùn)；煤礦

中圖分類(lèi)號(hào)：F530.69 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4117（2011）10-0385-02

引言：近年來(lái)煤礦安全事故頻繁發(fā)生，煤礦安全事故危害了人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)社會(huì)的和諧安定具有一定的負(fù)面影響，這也是和“以人為本”的科學(xué)發(fā)展觀相矛盾的。大量事故的調(diào)查分析結(jié)果表明，煤礦多數(shù)從業(yè)人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平較差以至缺乏應(yīng)有的安全生產(chǎn)習(xí)慣是造成事故的一個(gè)重要原因。也就是說(shuō)由于礦工專(zhuān)業(yè)知識(shí)不足，對(duì)礦井生產(chǎn)現(xiàn)象及其基本規(guī)律缺乏必要的了解，造成工作中蠻干或疏忽大意，會(huì)導(dǎo)致發(fā)生較為嚴(yán)重的安全事故。

一、煤礦安全培訓(xùn)的重要作用

安全為天是煤礦生產(chǎn)永恒的主題，“以人為本”在煤炭產(chǎn)業(yè)中最基本的表現(xiàn)就是把礦工的生命安全和健康放在第一位。因此，加強(qiáng)職業(yè)知識(shí)和技能的培訓(xùn)也是煤礦安全培訓(xùn)工作的重要組成部分，提高煤礦從業(yè)人員的素質(zhì)和水平，是扼制煤礦安全事故的有效途徑。

國(guó)家非常重視煤礦安全培訓(xùn)工作，特別制訂了煤礦安全培訓(xùn)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，組建了各級(jí)煤礦安全培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。截至2007年6月，全國(guó)已建立煤礦安全培訓(xùn)機(jī)構(gòu)1397家，其中，取得一級(jí)資質(zhì)8家，二級(jí)資質(zhì)51 家，三級(jí)資質(zhì)555家，四級(jí)資質(zhì)783家。

安全培訓(xùn)制度的建立，為煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)持續(xù)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)發(fā)揮了重要作用。近年來(lái)，煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)逐年穩(wěn)定好轉(zhuǎn)，煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)逐年下降，煤礦百萬(wàn)噸死亡率逐年下降，見(jiàn)下表1。

表1 近年全國(guó)煤礦事故、死亡人數(shù)及百萬(wàn)噸死亡率情況表

二、CAD的可視化技術(shù)在培訓(xùn)中的應(yīng)用

（一）培訓(xùn)工作存在的問(wèn)題

目前較多的國(guó)有重點(diǎn)煤礦企業(yè)自身建立起三、四級(jí)煤礦安全機(jī)構(gòu)，可以對(duì)本礦職工進(jìn)行崗前培訓(xùn)和安全培訓(xùn)。提高工人的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，使工人在做好本職工作的同時(shí)對(duì)煤礦生產(chǎn)現(xiàn)象和本質(zhì)規(guī)律有初步的了解是培訓(xùn)工作的一個(gè)重要的任務(wù)。如何提高職工的學(xué)習(xí)效果，最大程度的提高工人的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平是培訓(xùn)工作的重點(diǎn)之一。

采礦工程是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)工程，它的特點(diǎn)是地下作業(yè)，生產(chǎn)步驟和環(huán)節(jié)多、工序復(fù)雜。井下采礦工程生產(chǎn)系統(tǒng)包括掘進(jìn)、提升、通風(fēng)、排水、動(dòng)力供應(yīng)等系統(tǒng)，巷道空間交錯(cuò)復(fù)雜，這相對(duì)于對(duì)于剛剛參加工作或者知識(shí)程度較低的礦工來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)起來(lái)較為困難。

（二）可視化技術(shù)在培訓(xùn)中的應(yīng)用

結(jié)合筆者自身參加崗前培訓(xùn)和安全培訓(xùn)的切身經(jīng)歷，為了使培訓(xùn)學(xué)員能夠更好的理解煤礦井下巷道系統(tǒng)，在培訓(xùn)中可使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的可視化技術(shù)繪制三維礦井模型作為教學(xué)模型。

可以CAD軟件的三維建模技術(shù)繪制三維立體礦井巷道布置系統(tǒng)模型，達(dá)到教學(xué)模型數(shù)字化、可視化的目的。通過(guò)建立教學(xué)模型，使學(xué)員能夠快速的理解和掌握所學(xué)知識(shí)，對(duì)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)有形象深刻的認(rèn)識(shí)，為工作中能安全生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖1、2是使用AutoCAD軟件建立的兩個(gè)三維教學(xué)模型，在培訓(xùn)教學(xué)工作中取得較好的效果。CAD的可視化技術(shù)在煤礦培訓(xùn)工作中具有一定的推廣價(jià)值，該方法在不用增加培訓(xùn)投資的基礎(chǔ)上，能較好的提高培訓(xùn)效果。

三、數(shù)值模擬的可視化教學(xué)方法

（一）培訓(xùn)教學(xué)可視化的意義

對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)，不但要使他們清楚的了解煤礦井下發(fā)生的各種現(xiàn)象，還要讓他們清楚現(xiàn)象發(fā)生的原因和過(guò)程，以便能夠掌握解決問(wèn)題的方法。礦井現(xiàn)場(chǎng)看到的礦壓現(xiàn)象僅僅是靜態(tài)的局部現(xiàn)象，如巷道的支護(hù)物破壞或失效、巷道的明顯變形、采場(chǎng)頂板的冒頂、煤壁的片幫等。采場(chǎng)或巷道周?chē)膽?yīng)力是看不見(jiàn)的，對(duì)學(xué)員理解礦壓理論及培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力形成了障礙。針對(duì)上述問(wèn)題，數(shù)值計(jì)算方法擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。因而數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展引起采礦界的重視，并逐步引入作為計(jì)算礦山壓力的方法，在礦山壓力及其控制中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

（二）數(shù)值模擬程序簡(jiǎn)介

RFPA2D是一個(gè)能模擬巖石裂紋萌生，擴(kuò)展直至斷裂全過(guò)程的數(shù)值分析軟件，基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和損傷介質(zhì)力學(xué)原理，具有應(yīng)力分析和破壞分析兩方面的功能。RFPA2D系統(tǒng)能對(duì)采動(dòng)影響下巖體破裂與巖層移動(dòng)過(guò)程進(jìn)行較為系統(tǒng)的數(shù)值試驗(yàn)研究。該軟件學(xué)習(xí)起來(lái)較為容易，而且無(wú)須掌握專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言便可熟練操作，軟件界面友好，適合稍有專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的人員使用，教學(xué)版的軟件下載便可使用。

（三）可視化教學(xué)實(shí)例

模型可以模擬計(jì)算工作面的開(kāi)挖過(guò)程，模擬老頂初次來(lái)壓和周期來(lái)壓時(shí)煤壁前后方支承壓力變化范圍。

并對(duì)進(jìn)算結(jié)果進(jìn)行分析，可得出頂板巖層隨煤層開(kāi)采出現(xiàn)的離層、垮落過(guò)程及其對(duì)應(yīng)的受力狀況，如圖3所示。該實(shí)例可用于課堂教學(xué)的講解，使培訓(xùn)學(xué)員了解老頂周期來(lái)壓現(xiàn)象，以及在工作面回采巷道進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)的必要性，對(duì)周期來(lái)壓期間的安全生產(chǎn)有重要的啟發(fā)引導(dǎo)作用。

圖3 采煤工作面老頂周期來(lái)壓垂直應(yīng)力分布

結(jié)束語(yǔ)：煤礦安全培訓(xùn)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、必須的工程，是提高煤礦安全水平的重要保障，因此提高煤礦從業(yè)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平和技能，是提高安全培訓(xùn)的效果的有力保證，將計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)運(yùn)用到安全培訓(xùn)工作中來(lái)，能有效的提高培訓(xùn)效果，減少煤礦安全事故的發(fā)生。

作者單位：濟(jì)源鶴濟(jì)磨莊煤業(yè)有限公司

作者簡(jiǎn)介：譚宏鵬（1975— ），男，漢族，鶴濟(jì)磨莊煤業(yè)，助理工程師，本科學(xué)歷，學(xué)士學(xué)位。