矿山大巷运输安全评价及可视化分析

高忠良

（山西汾西正佳煤业有限责任公司， 山西　临汾　041300）

引言

矿业是我国国民经济的支柱型产业，矿业及以矿业为基础的原材料生产业和加工业创造的利润占工业生产总值的一半以上，对社会安定发展有着深远影响，因此加强矿业的安全管理十分有必要。矿山大巷运输是矿井生产中的重要环节，其安全性对矿山开采的效率有着巨大影响，开矿企业需利用安全评价和可视化分析提高轨道运输系统的安全性和可靠性，降低运输故障的发生概率，提高开矿企业的经济效益和社会效益。

1　安全评价概述

1.1　安全评价的内容和程序

一般来说，安全评价的定义为通过对系统的危险进行定性、定量的分析，找出引发事故的原因，消除或者减少危险的发生，把危险降低到人们能够接受的范围。随着时代的发展，安全评价在矿业开采中已经不可或缺，可以对系统危险进行客观评价，指导人们做出最合理的决定。安全评价的内容主要包括两个方面，分别是危险性确认和危险性评价。危险性确认就是反复核对危险，然后根据安全指标做出判断。矿山开采过程的安全评价有一个大致程序，主要包括准备阶段、危险及有害因素辨识与分析、定性与定量的安全评价、制定安全措施、总结安全评价结论和编制安全评价报告。矿山开采过程中的安全评价内容有开采机械设备、开采环境等[1]。

1.2　安全评价的原理

尽管安全评价有多种方式，但其应用的原理大多一致，主要包括以下四种原理。其一是相关性原理。导致矿山运输事故的原因之间存在着相关性，对各种危险因素之间的相互联系加以评价才能提高生产过程的安全性。其二是类推原理。根据以往相似事故的情况对大巷运输的过程加以防范，提高矿业开采的安全性。其三是惯性原理。该项原理主要用来评估系统的发展趋势，以便决策者做出风险最小的决定。其四是量变到质变原理。矿山开采企业必须熟练掌握安全评价的原理，进而建立正确的安全评价程序，同时选择适当的安全评价方法。

1.3　安全评价的分类

工程与系统的生命周期和评价目的是进行安全评价分类的重要依据，可以将安全评价分为安全预评价、安全验收评价、安全现状评价和专项安全评价四个方面。安全预评价先对事故发生的原因、时间等具体内容进行分析，然后提出可行的安全方案，降低风险因素的影响，其核心为定性、定量的评估大巷道运输中的不安全因素。安全验收评价是在项目完成之后对设备及其他内容进行安全评价。安全现状评价指的是对项目运行过程中的风险因素进行安全评价，将生产过程中的安全隐患降到最低。专项安全评价是对某一项目过程或设备进行单独评价，具有较强的针对性[2]。

1.4　安全评价方法的选择原则

安全评价的方法众多，开矿企业只有掌握安全评价方法的选择原则才能对大巷运输过程进行更全面的安全评价。充分性原则是选择安全评价方法最重要的一项原则，评价人员需做好充分的准备，对评价系统和生产过程进行充分了解，为接下来的安全评价提供最翔实的资料。适应性原则是指进行安全评价方法选择时要考虑每种方法的优缺点和使用范围，进而找到最合适的评价方法。系统性原则指的是安全评价的结果要以实际数据为基础，评价方法要符合系统性原则。针对性原则也是选择安全评价方法的重要原则，针对具体的生产过程选择合适的安全评价方法。合理性原则指的是选择安全评价方法时要保证评价结果的合理性，不能与实际偏差过大。

2　矿山大巷运输的安全评价

2.1　轨道运输的安全评价

轨道运输是矿山大巷运输的重要方式，是运输系统中的重要内容，对矿山的生产力有着重要影响。轨道运输具有生产量大、运输不受限制、调度灵活等特点，可以有效控制矿山开采过程的经济成本，但该种运输方式属于间断式运输，工作组织水平对运送效率有着较大影响。影响轨道运输安全性的因素较多，轨距、最小曲线半径、道岔的类型等都影响着矿山大巷运输的安全性[3]，如果轨距加宽或外轨超高较多，将对矿山的安全生产造成巨大威胁，因此矿业公司需对轨道运输进行全面的安全评价，确保大巷运输的质量与效率。

2.2　大巷运输跑车事故的安全评价

矿山开采大多在户外作业，属于高危行业，生产过程中的危险因素和有害因素给矿业公司造成了严重的人员伤亡和经济损失。大巷运输跑车事故的安全评价对矿山生产安全有着重要意义，评价人员首先要了解井下电机车矿石运输过程中的危险因素，例如轨道铺设质量差或损坏、运输巷道照明不足等都容易造成大巷运输跑车事故。然后评价人员应进行评价单元的划分，划分时需要注意人身伤害的设备和场所等因素。最后评价人员确定最终的安全评价方法，将矿山大巷运输跑车事故的威胁降到最低。

2.3　矿山大巷运输机械的安全评价

矿山生产中运输机械起到十分重要的作用，对矿山大巷运输机械进行安全评价是必要的。对矿山大巷运输机械的安全评价有很多方面，大致如下：首先是提升机械设备的选型和主要参数，矿井提升主要装置和设备有提升机及其电控系统、井塔、钢丝绳、连接装置等，使用到提升设备的位置有主井、副井、北风井、盲竖井、以及其他设施，这些位置使用的提升设备在选型时需要根据位置的具体情况进行选择，每个位置的功能和所要完成的任务也不同，所以提升设备在参数的设置上也要考虑到实际的情况。井口设施不全、提升机安全装置失灵等情况都会导致提升系统出现危险，所以需要根据相应的安全操作规程对各种装置和连接处做好安全防范措施，满足设计规范要求。第二是井口机械化设备、安全门、防过卷、防断绳保险、防误操作装置的安全性分析，这些设备都是矿产运输系统的重要环节，在设计中，必须在天井、漏斗处等位置设置安全标志，做好照明措施，防止人员坠井，在井口上方作业时一定要系好安全带，对于上述的防过卷、防断绳保险、安全制动等设备要进行定期检修，使其处于良好的工作状态，经常检查各个机械设备的安全防护措施，避免机械设备对人身产生伤害。

2.4　大巷运输事故可靠性计算

矿车的安全性直接影响着矿山大巷运输的效率和质量，矿车运行的稳定性受多种因素共同影响。当轨道铺设完成时，轨道弯道的半径、轨道的轨距、外轨超高、道岔等因素都已经确定，这时导致大巷运输事故的影响因素为矿车的载重和运行速度。矿业公司应根据实际生产情况进行可靠性计算，在保证安全运输的基础上尽可能地提高运输效率，促进矿业公司的健康发展。

3　矿山大巷运输安全的可视化分析

3.1　基于Open GL的可视化研究

Open GL是图形硬件的一种软件接口，能够迅速生成形象真实的三维图形，实现高效的复杂3D场景的绘制，具有投影变换、纹理映射等多种实用性功能。Open GL主要依据函数据库进行工作，用多个有序的顶点集合构造几何图形，进而通过坐标变化、裁剪变换等步骤形成三维立体图，实现矿山大巷运输安全的可视化研究。

3.2　三维数据模型和数据结构

三维数据模型是描述三维实体的重要工具，主要包括线框模型、表面模型和实体模型这三种类型。线框模型在矿业生产运输中有着较多应用，可以详细地记录几何元素之间的关系。表面模型是在线框模型的基础上添加面的信息，以此实现面面求交、消隐、润色等功能，更清晰地表现三维图形。实体模型存储了物体的全部信息，广泛地应用于巷道采空区、斜井、竖井的设计，对矿山的生产运输安全有着至关重要的影响。

3.3　巷道三维模型建立方法

巷道是矿山生产运输过程中的重要建设内容，同时也是矿山信息系统的重要研究对象，因此建立巷道三维模型具有重要的实用价值。首先技术人员要确定巷道建模数据来源，实际生产中的巷道空间相对较小，无法利用大型仪器进行测量，需要使用传统导线测量的方法获得可靠的数据。导线要始终沿着巷道的掘进方向布置。为了实现巷道的三维显示，技术人员应选择合适的巷道建模方法和数据结构，然后对数据进行预处理，并利用体可视化技术和Open GL技术实现建模。

4　结语

近年来，我国已经加强了矿业大巷运输的安全评价和可视化分析，但由于我国这项工作起步较晚，安全评价的效果仍存在一定缺陷，因此应加大对大巷安全运输评价方法和可视化分析的研究，选择更合理的安全评价方法，从而更好地为安全生产服务。矿山开采行业应明确安全评价的具体内容，并结合实际提高矿山开采的信息化与现代化程度，降低甚至是杜绝矿山开采中的高风险、高危害因素，进而促进矿业公司更快更好地发展。

[1]郭玉新.地下矿山巷道运输事故的原因分析[J].信息系统工程，2012（1）：107-108.

[2]马八生.高产高效矿井机电运输安全管理措施研究[J].科技视界，2015（6）：266.

[3]董涛.浅谈抚顺东露天矿电铁运输安全评价方法的应用[J].露天采矿技术，2013（3）：77-79.