采礦和安全設備技術研究分析

李未琳

（遵義市播州區應急管理局，貴州 遵義 563100）

現代化采礦工程的發展，已經發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效率，實現更為良好的經濟價值，同時還實現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生為設定的安全設備，可以在災害發生時，起到緊急避險的作用。

1.1 智能預警系統

1.1.1 智能預警系統的優勢

智能預警系統是將不同災害發生時，其災害初始階段的重要參數進行收集和梳理，當災害數據收集越多，系統所能預警的內容就更為真實，因此借助大數據技術，將大量的采礦災害的數據信息進行有效匯總，當相關事故發生時，智能預警系統可以在第一時間，完成對采礦工程的報警和提醒，為采礦作業人員提供必要的生存自救時間，另外借助智能預警系統的架設，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，可以實現對瓦斯泄漏等相關數據的統計分析，另外將相關信息第一時間傳輸到采礦工程數據控制中心，實現對事故的精準把握。利用智能預警系統，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定性。

智能預警系統，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5軟件，實現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的安全運行。隨著當前安全采礦設備的應用和發展，對于傳統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域，應用智能預警系統，可以實現對礦層24h不間斷的分析和預測，保障礦產施工作業的安全性。另外，根據不同礦區的需求和標準，可以對智能預警系統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 智能預警系統的局限性

雖然對于地下礦層的分析和研究，已經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境，提升智能化預警系統的準確率和預測時間，是當前采礦工程發展的重要內容，一方面，當前預警系統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，傳統的信號傳輸設備數據丟失的幾率較大，進而造成數據信息收集不足等問題產生，加強對于相關信號傳輸設備的研究，也是當前行業重要的研究方向，眾所周知，信號數據的缺失是造成當前智能預警系統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發展的重要內容。除上述相關改進內容之外，對于采礦工程智能預警系統的研究和發展，還需要不斷地創新和發展，進而實現對安全采礦技術的升級和優化。

1.2 緊急避險系統

緊急避險系統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的生命安全。由于安全救生設備極為昂貴，不少礦產企業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進行設備升級與設備創新，降低設備的市場價值，結合相關免稅措施，實現對采礦安全設備的普及化，從而保障采礦作業人員的安全。對于安全避難場所，是指在采礦施工作業區域建立局部穩定的安全區域，進而保障施工作業人員的安全，可以為施工作業人員提升有效的安全保護，同時該安全區域與地面數據控制中心相連，可以隨時掌握地下礦層的災害發展程度，及時制定行之有效的解救措施，保障采礦工程的順利開展。

緊急避險系統的發展和創新，不斷提升系統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，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境的畫面，為后續的救援工作提升必要的保障和依據。眾所周知，當地下礦層發生坍塌等事故時，地下環境以及所在位置都可能發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，借助攝像系統的數據內容，可以進一步精確救援區域的地理位置。

1.3 無人化智能采礦機械的應用

2019年4 月1 日，國內首例無人采礦5G技術在河南順利應用，不僅創造了世界無人采礦技術的先例，同時應用5G技術的應用發展，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圖，圖2為遠程監控系統圖。一方面，無人采礦技術的應用，有效降低人工采礦作業的風險性和高危性，而且人工采礦作業主觀問題的產生，是大多數采礦事故發生主要原因，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：人工疲勞作業引發的安全事故等，由此帶來了采礦領域的質的蛻變。無人采礦技術的應用，可以實現24h的高效作業，同時對于采礦工作的具體內容，可以利用遠程操控系統進行全方位的調整和控制，進而實現無人采礦作業效率的最大化，實現采礦價值的同時，還能夠降低人工成本的消耗，為采礦企業帶來更多的經濟效益；另一方面，5G技術的應用，實現了采礦工程信號傳輸的穩定性和高效性，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，另外還能夠實現對傳輸數據的有效分析，眾所周知，智能預警系統的短板，正是由于數據遺失或者數據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、穩定強、速度快等優勢，保障采礦工程信息傳輸的有效性[1]。

圖1 無人采礦設備施工作業圖

圖2 遠程監控系統圖

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，對傳統采礦設備進行升級和改造，實現采礦設備的無人化操作，同時結合5G通信系統，對數據進行精準的傳送，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化，未來開展相應的工作內容，即將以集成化、高效化、智能化的發展路徑，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展方向

2.1 照明系統

地下礦層中的照明系統，采用的熱性光源是大多數采礦工程火災發生的根本性原因，借助當前技術的發展，采用冷光源，可以強化對于采礦工程的安全系數，同時冷光源引發火災的幾率較小，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過程中，極容易引發瓦斯泄漏問題的產生，而瓦斯泄漏后，遇到明火會產生爆炸和火災，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濟損失，從而引發一系列的連鎖反應。照明系統的發展，一方面，要體現光源的舒適程度，在滿足基本的工作需求之外，還要保障光源的自然和穩定，另一方面，光源不存在熱能的釋放，因而會引發對應的安全事故。開展固定電源的移動光源，是當前照明系統的另一個發展研究方向，移動光源可以實現隨時使用隨時安全的優勢，滿足采礦作業的基本需求[2]。

2.2 智能排查系統的創新

智能排查系統，是將施工作業的機械設備產生的數據信息進行有效收集，與正常生產的數據內容進行全方位的對比和分析，從而了解到數據存在的差異性，有助于相關技術人員及時發現施工作業設備的問題，開展對應的維修養護工作，確保施工作業的安全性。由于采礦工程中的作業設備造價極為高昂，借助智能排查系統，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。現代科學技術的發展，對于采礦設備的數據分析，不僅僅包括數據運行的相關參數分析，同時結合設備的運行狀態、發動機聲音、運行效率等一系列內容進行參考和分析，進而實現對數據信息的精準排查，實現對相關采礦設備的保駕護航，從而實現對采礦工程安全運行的有效保障[3]。

智能排查系統發展和創新，還需要大量的技術創新和理論依據，需要對相關內容開展更為精細化的研究和實驗，從而為智能排查系統的安全運行提供技術保障，隨著未來相關產業的發展和創新，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發展。

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展道路，同時對于相關設備技術的應用和創新，必然帶來行業發展的關鍵改變，從而反哺采礦領域的可持續性發展，注重安全意識，提升安全保障，是采礦工程發展的重要內容，也是確保工程健康發展的核心保障。