計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用

摘 要：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一種綜合性技術(shù)，其通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件以及控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)研究對(duì)象的仿真模擬。煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，開(kāi)采的效率以及開(kāi)采的安全性一直是煤礦企業(yè)倍加重視的問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中的應(yīng)用，主要對(duì)其不同開(kāi)采方式的仿真效率進(jìn)行分析，并對(duì)其井下作業(yè)進(jìn)行仿真模擬，從而發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，避免出現(xiàn)開(kāi)采的安全問(wèn)題。本文重點(diǎn)分析煤礦開(kāi)采過(guò)程中，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)在其中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；仿真系統(tǒng)；煤礦；開(kāi)采

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）06-0109-02

Abstract：The computer simulation technology is a comprehensive technology，the effective combination of the computer software and control system and display system，has realized the simulation object modeling. The process of coal production，efficiency and safety of mining exploitation has been the coal mine enterprises pay more attention to the problem. Through the application of computer simulation system in the process of coal mining，the different extraction methods of simulation efficiency analysis，and Simulation of down hole operation simulation，so that the potential security risks，to avoid the safety problems of mining. This paper focuses on the application of computer simulation system in the process of coal mining.

Keywords：computer；simulation system；coal mine；mining

0 引 言

計(jì)算機(jī)技術(shù)與各行各業(yè)的結(jié)合與應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展逐步得以推廣，在軟件技術(shù)中，仿真系統(tǒng)的形成為多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了真實(shí)場(chǎng)景的模擬。煤礦開(kāi)采過(guò)程中，采煤設(shè)備以及施工人員一般都在井下進(jìn)行作業(yè)。煤礦生產(chǎn)需要實(shí)現(xiàn)高效率、高產(chǎn)量，而其中最為重要的是安全生產(chǎn)。煤礦開(kāi)采是煤礦工業(yè)中最為重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，對(duì)井下的參數(shù)以及探測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析；通過(guò)仿真模擬軟件系統(tǒng)，對(duì)井下的環(huán)境進(jìn)行模擬仿真，從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)開(kāi)采場(chǎng)景的模擬。

1 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)分析

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，是目前世界應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一。對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向，一般可以分為軟件和硬件兩個(gè)主要方向。硬件方向主要是以單片機(jī)為主，而軟件的應(yīng)用則非常廣闊。不同領(lǐng)域的應(yīng)用軟件有著不同的實(shí)際作用，給人類的生產(chǎn)與生活帶來(lái)了極大的便利。

1.1 對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的認(rèn)識(shí)

隨著人們對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的要求不斷提高，一些行業(yè)開(kāi)始提出仿需求。所謂仿真，就是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)設(shè)定實(shí)際對(duì)象的參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的成像以及軟件分析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際對(duì)象的模擬與仿真。

1.1.1 計(jì)算機(jī)仿真的含義

計(jì)算機(jī)仿真是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)以及三維成像技術(shù)，對(duì)某一特定對(duì)象的某一層次進(jìn)行抽象模擬。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，研究員們可以對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模仿，并采用模型實(shí)驗(yàn)的理論與方式，從被仿真的對(duì)象中得到所需信息，從而幫助研究員針對(duì)所研究的問(wèn)題得出解決辦法。從技術(shù)角度分析，仿真是一個(gè)相對(duì)的概念與理論，仿真是一個(gè)無(wú)限接近真實(shí)的模式，但是永遠(yuǎn)無(wú)法與真實(shí)情況達(dá)到完全一致。因此，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)際上就是對(duì)所研究對(duì)象的一種無(wú)限逼近。

1.1.2 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與組成

在實(shí)際的計(jì)算機(jī)仿真過(guò)程中，需要綜合使用多項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)，才能夠?qū)崿F(xiàn)高效仿真的效果。由諸多計(jì)算機(jī)技術(shù)組成的系統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。其中，有效的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)模型的建立、仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)比、仿真數(shù)據(jù)的處理以及后期分析與驗(yàn)證等幾個(gè)步驟，才能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的基本功能。為了能夠建立更加強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，還需要控制系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)等其他技術(shù)輔助配合。

1.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠采用動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)的后期分析與驗(yàn)證，得到最貼近實(shí)際研究對(duì)象的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)研究對(duì)象的“真實(shí)”呈現(xiàn)。將研究對(duì)象真實(shí)呈現(xiàn)，還能夠通過(guò)改變相關(guān)數(shù)據(jù)以及參數(shù)等方式，來(lái)呈現(xiàn)不同情況下的結(jié)果。一般情況下，高度準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約、安全生產(chǎn)等效果，并最大限度地確保工程按時(shí)保質(zhì)完成。

2 煤礦生產(chǎn)與開(kāi)采解析

煤礦工業(yè)是我國(guó)主要的能源工業(yè)，也是我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著人們生活水平的不斷提高，人員對(duì)于能源的需求也不斷增加。對(duì)于煤礦工業(yè)而言，高效、高產(chǎn)是其主要發(fā)展目標(biāo)。從煤礦施工現(xiàn)場(chǎng)分析，煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要以煤礦開(kāi)采以及煤礦運(yùn)輸為主。其中，煤礦開(kāi)采又承載著重要的作用。因此，煤礦開(kāi)采作業(yè)是煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)與高效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，煤礦生產(chǎn)最為重要的理念就是要實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。與其他行業(yè)相比，煤礦產(chǎn)業(yè)屬于高危行業(yè)。由于煤礦開(kāi)采一般都采用井下作業(yè)，對(duì)于煤礦工人的生命安全有著一定的威脅。因此，對(duì)于安全生產(chǎn)而言，要在開(kāi)采環(huán)節(jié)進(jìn)行密切關(guān)注，保證煤礦開(kāi)采的安全性。

3 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用

以上通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)以及仿真系統(tǒng)進(jìn)行分析，明確計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)研究對(duì)象的模擬仿真，并在不同情況下，模擬可能發(fā)生的現(xiàn)象與結(jié)果。動(dòng)態(tài)驗(yàn)證的方式，讓計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在煤礦的開(kāi)采生產(chǎn)中有了較大的應(yīng)用。

3.1 增加煤礦開(kāi)采產(chǎn)量以及效率的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)追求高效與高產(chǎn)，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)對(duì)于煤礦開(kāi)采過(guò)程中的仿真效果也非常重要。對(duì)于仿真系統(tǒng)而言，對(duì)開(kāi)采地的地理環(huán)境可以進(jìn)行仿真模擬。例如，首先對(duì)開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)以及地理環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，了解其中的土層分布以及地理環(huán)境。對(duì)于開(kāi)采礦井的形式，也要進(jìn)行仿真分析。高效生產(chǎn)與高效開(kāi)采，其實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)在于是否能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與仿真系統(tǒng)，對(duì)開(kāi)采的自然環(huán)境進(jìn)行仿真，從而最大限度貼近礦井實(shí)際情況。然后，再通過(guò)不同的開(kāi)采方式進(jìn)行開(kāi)采效率模擬，運(yùn)用兩種不同方式，并將其結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得到最適合高效開(kāi)采的一種開(kāi)采方式。實(shí)際上，還可以對(duì)人員配置以及開(kāi)采工具的使用等多個(gè)因素進(jìn)行開(kāi)采仿真，從而明確開(kāi)采策略。

3.2 提高煤礦開(kāi)采安全性的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，開(kāi)采是最為重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。由于對(duì)煤礦井下的作業(yè)環(huán)境無(wú)法真正了解與掌握，無(wú)法預(yù)知開(kāi)采過(guò)程中會(huì)遇到怎樣的意外情況，而造成開(kāi)采作業(yè)具有較高危險(xiǎn)性。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，可以通過(guò)對(duì)井下土質(zhì)以及受力點(diǎn)位的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)際環(huán)境仿真模擬。在進(jìn)行階段性開(kāi)采時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，對(duì)探測(cè)到的數(shù)據(jù)一一進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)開(kāi)采進(jìn)行一段時(shí)間后，需要施工人員進(jìn)行人工開(kāi)采。那么，依然要借助計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，對(duì)人員工作的位置以及人員工作疏密程度進(jìn)行模擬仿真，以此作為人員安全作業(yè)的保障。此外，還可以進(jìn)行礦難的仿真與模擬，通過(guò)對(duì)井下位置進(jìn)行定位與仿真，一旦發(fā)生坍塌事件，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)可以模擬坍塌現(xiàn)場(chǎng)，并以此判斷等待救援的施工人員的地理位置等，從而大大地提高了煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全性。

4 結(jié) 論

在進(jìn)行煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，是最容易出現(xiàn)安全隱患的，開(kāi)采的機(jī)械設(shè)備以及施工人員需要在未知的礦井下方進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)，從而在開(kāi)采效率以及開(kāi)采的安全性方面，都無(wú)法得到切實(shí)保障。而運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，能夠?qū)ξ粗h(huán)境進(jìn)行仿真模擬，從而在環(huán)境發(fā)生變化的時(shí)候，進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)。對(duì)于煤礦開(kāi)采而言，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)給予了極大的幫助。在未知的地理環(huán)境下，通過(guò)勘探與測(cè)量，將數(shù)據(jù)與參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證處理。通過(guò)采用仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)的真實(shí)再現(xiàn)，能夠根據(jù)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的開(kāi)采工作。從而最大限度提高生產(chǎn)效率，并保證生產(chǎn)安全。

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作者簡(jiǎn)介：董朝賢（1981.05-），男，河南澠池人，講師，碩士。研究方向：軟件工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用。