數字化礦山技術在煤礦安全管理中的應用

李成林，杜厚霖，馮昌如山東科技大學

數字化礦山技術在煤礦安全管理中的應用

李成林，杜厚霖，馮昌如
山東科技大學

數字化礦山技術的應用，能夠大大提升我國煤礦安全管理的效率，為我國礦山企業的發展提供了更多動力支持。本文首先分析了數字化礦山技術的概念和意義，然后選取四維地理信息、生產監測監控系統、井下人員與設備管理和綜合調度等不同技術路線進行了分析，有效的推動了我國數字化礦山技術的智能化發展。

數字化礦山；技術路線；智能化

眾所周知，礦山工業是緩解我國能源緊張且發展極為迅速的支柱型產業，促進了我國國民經濟的迅速發展?，F如今，隨著數字化礦山技術的廣泛推廣，射頻技術、模糊算法等各類先進技術已經被綜合的應用于礦山的開采、控制及遙感預警當中，只需通過各類智能終端設備，就能輕松的完成各類井下數據和設備控制信息的監測與監控，有效的提升煤礦安全管理精細化和智能化水平，也為打造安全型煤礦奠定良好的技術基礎，成為提升煤礦安全管理的一項重大舉措。

1.數字化礦山技術的概念

數字化礦山技術是實現礦山三維數字鏡像、安全監控和生產管理的一種應用技術，通過數據采集、傳輸、處理的各個環節，來實現礦業生產的數字化與可視化。數字化礦山的建造是一個龐大的工程，從基礎網絡平臺到安全保障體系再到統一的指揮調度系統，數字化礦山技術以高精準的數字建模和逼真的視覺畫面，從而真正確保煤礦安全管理的管控一體化。對于數字化礦山的理解可以是多個層面的，如果從管理角度來看，數字化礦山技術的應用，能夠很好的實現煤礦安全的多元化動態監管，大量的信息資源可以通過數字化平臺進行顯示，使得礦井下的設備、人員都處于安全監控的范圍下，有效的提升了煤礦管理的安全級別。

2.數字化礦山技術在煤礦安全管理的意義

隨著時間的推移，對于煤炭開采的安全性要求也變得越來越高，與發達國家相比，我國的礦山企業在傳統安全管理過程中，還普遍存在管理信息化水平較低以及安全事故較多兩大主要問題。從目前絕大多數煤礦企業的信息化建設現狀來看，各種各樣的井下監測系統在煤礦安全管理方面發揮了一定的作用，但這些系統往往各自獨立，造成了信息孤島和資源的浪費。同樣的，頻頻發生的煤炭安全事故，不僅會造成慘重的人員傷亡事故，也會為煤炭企業帶來嚴重的經濟損失。

造成上述問題的原因在于缺乏一套行之有效的安全防控技術，重復信息化建設，造成了企業資金的浪費，而缺乏穩定可靠的監測技術，則不能準確的對礦山災害進行辨識與預測，更不能及時消除因設備、生產環境、人員等因素造成的事故隱患。鑒于此，數字化礦山技術的使用，為解決上述安全管理問題提供了很好的解決之道，它存在的意義在于：

首先，數字化礦山技術能夠大大降低煤炭安全事故的發生幾率。它的應用可以將煤礦的地質狀況、設備使用情況、生產環境信息等完整的表達出來，避免了安全管理信息之間的孤立，整合信息孤島，徹底改善了傳統安全管理模式；其次，數字化礦山技術還能夠適應日益復雜的煤炭開采要求，煤炭開采勢必會對周圍環境帶來一定的負面影響，通過將地表形態、水土信息、礦井滑坡等數據的數字化處理，能夠為煤炭企業提供更為科學的安全管理策略，滿足現代煤炭企業的可持續發展要求。

3.數字化礦山技術在煤礦安全管理中的應用

在我國，煤炭作為一種不可替代的主體能源，每年都需要投入大量的資金用于安全生產，數字化礦山技術的應用就是其中重要一項，這也成為實現礦山信息化、智能化的必經之路。其中，綜合集成技術是打造數字化礦山安全管理體系的一項重要技術，它更為強調頂層設計，將整個煤礦企業當做一個整體，在綜合考慮安全管理系統之間的銜接與整體設計前提下，更加突出數字化礦山技術的實用性，主要才采取的技術路線如下所示：

3.1四維地理信息技術

數字礦山作為數字地球的一種重要的應用分支，是通過在整個礦山范圍內建立三維地理坐標，并綜合礦山的各種數據而構建的一種信息模型，能夠清晰、完整的表達與礦山相關的各類地理信息，這種技術被稱為GIS（地理信息系統技術）。由于煤炭安全管理工作具有連續性和動態性的特點，近些年來，在三維地理信息系統的基礎上，可以加入空間和時間的維度，來豐富數字化礦山技術的層次，構造全新的四維地理信息數據模型，這一技術的應用代表了數字化礦山的未來發展方向，除了具備地理信息的檢索、分析、顯示等功能外，還能夠實現視頻互動、編輯管理等操作，在煤礦安全動態化管理方面發揮了重要的實用價值。

3.2煤礦安全生產監測監控技術

煤礦是以自然資源為生產對象，礦山資源的分布十分復雜與隨意，這也進一步加劇了礦山生產環境的惡劣性，不利于生產過程的控制。因此，采用先進的安全生產監測監控技術，其安全管理功能主要表現為兩個方面：一是完成井下生產過程中有害氣體、火災等的監測，通過各類傳感器采集井下甲烷、一氧化碳、水位等多個環境指，形成統一的監測數據庫，一旦超標則立即發出警報并自動通知相關人員，確保煤礦生產的安全與高效；二是要實現井下視頻的監控，綜合利用視頻監控、信號傳輸等先進技術，監視和記錄井下現場情況，并通過專用客戶端或手機完成遠程監視與控制操作，大大消除了煤礦事故的安全隱患。

3.3煤礦井下人員與設備定位技術

煤礦生產安全的核心為人員的生命安全，以RFID為代表的無線射頻識別技術在井下人員定位方面有突出的優勢，能夠以優異的防水、防靜電、防磁等性能適應井下惡劣環境，并具備同時識別多個移動目標，既能完成對井下礦工與設備的分布情況和區域實時監控，又可以形成齊備的運動路線軌跡記錄，成為構建數字化礦山的首選技術。借助于人員與設備定位技術，調度中心能夠迅速獲得事故發生區域人員和設備信息，自動制定出最佳的避災方案，為救援工作提供了更多參考數據，有效提高了事故救援的成功率。

4.結束語

綜上所述，數字化礦山技術的應用，是強化煤礦安全管理工作的有力措施，礦業安全管理朝綜合化、多元化方向發展成為一種必然的趨勢，只有讓數字化礦山技術覆蓋到煤礦生產、監控、調度等各個領域，實現安全管理的精細化，才能真正為礦山安全管理工作保駕護航。

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