采矿和安全设备技术研究分析

2021-01-06李未琳

中国金属通报 2020年15期

关键词：采矿工程预警系统智能

李未琳

（遵义市播州区应急管理局，贵州遵义 563100）

现代化采矿工程的发展，已经发生了翻天覆地的变化，尤其是对于采矿安全技术以及安全设备技术的发展，带来了全新的改变和突破，不仅有效提升采矿工作的作业效率，实现更为良好的经济价值，同时还实现安全采矿的核心宗旨，避免相关安全事故带来人员的损伤。

1 矿用安全设备技术应用发展

矿用安全设备，主要是为了应对水灾、火灾、粉尘、瓦斯爆炸、顶板脱落、地震等相关灾害的发生为设定的安全设备，可以在灾害发生时，起到紧急避险的作用。

1.1 智能预警系统

1.1.1 智能预警系统的优势

智能预警系统是将不同灾害发生时，其灾害初始阶段的重要参数进行收集和梳理，当灾害数据收集越多，系统所能预警的内容就更为真实，因此借助大数据技术，将大量的采矿灾害的数据信息进行有效汇总，当相关事故发生时，智能预警系统可以在第一时间，完成对采矿工程的报警和提醒，为采矿作业人员提供必要的生存自救时间，另外借助智能预警系统的架设，进一步提升了工程的安全等级，为更多相关人员，提供必要的保障。例如，瓦斯爆炸时，借助智能预警系统，可以实现对瓦斯泄漏等相关数据的统计分析，另外将相关信息第一时间传输到采矿工程数据控制中心，实现对事故的精准把握。利用智能预警系统，帮助地面人员、地下人员进行良好的沟通，确保相关事故可以有效避免，从而提升采矿工程的安全性和稳定性。

智能预警系统，包括空气检测仪、瓦斯检测仪、煤层压力检测仪、样品检测仪等相关设备，借助采矿工程系统5软件，实现将检测设备有效连接，不仅能够彰显出更为凸显单一设备使用价值，还能够借助系统的连接，将所有预警检测设备有效连接，保障采矿工程日常作业的安全运行。随着当前安全采矿设备的应用和发展，对于传统矿用检测设备进行了有效的升级和改善，尤其是在一些矿层深度较大的采矿区域，应用智能预警系统，可以实现对矿层24h不间断的分析和预测，保障矿产施工作业的安全性。另外，根据不同矿区的需求和标准，可以对智能预警系统进行相关设备的变更和升级，一方面，可以保障相关采矿工作的需求，另一方面，灵活化的升级模式可以降低采矿企业的安全成本，保障相关安全工作的顺利开展。

1.1.2 智能预警系统的局限性

虽然对于地下矿层的分析和研究，已经取得了一系列的实践成果与科学研究，但是面对极为复杂的地下环境，提升智能化预警系统的准确率和预测时间，是当前采矿工程发展的重要内容，一方面，当前预警系统的准确率还有极高的提升空间，漏报、错报都会对采矿工程的运行带来一系列的困恼和问题，为此提升预警系统的准确率极为重要，另一方面，预测时间提升的研究更为艰难，由于地震等相关灾害在发生初期的预报极为困难，同时即便进行精准的预报，其预报的时间极短，对于身处于地下上千米的工作人员，根本无法进行有效逃脱。因此采矿工程开展预警系统的研究，还需要大量的科学研究；另外，地下矿层空间复杂，传统的信号传输设备数据丢失的几率较大，进而造成数据信息收集不足等问题产生，加强对于相关信号传输设备的研究，也是当前行业重要的研究方向，众所周知，信号数据的缺失是造成当前智能预警系统失效的重要原因之一，因此开展相关设备信号的研究成为当前制约预警系统发展的重要内容。除上述相关改进内容之外，对于采矿工程智能预警系统的研究和发展，还需要不断地创新和发展，进而实现对安全采矿技术的升级和优化。

1.2 紧急避险系统

紧急避险系统是由安全救生设备与安全避难场所共同组成。以安全救生设备为例，在采矿工程发生安全事故时，相关施工人员可以借助安全救生设备，进行长时间的紧急避难，而安全救生可以提供7天左右的食物和水源、足够的氧气、定位装置等相关设施，保障施工人员可以在固定时间内的生命安全。由于安全救生设备极为昂贵，不少矿产企业无法进行大面积的应用和推广，进而造成紧急避险设备的存在价值过低。为了改变当前问题的影响，提升采矿人员的安全性，一方面，需要相关法律的介入，采用强制性的措施和办法要求采矿企业提供必要的安全救生设备，另一方面，政府与相关设备制造企业进行设备升级与设备创新，降低设备的市场价值，结合相关免税措施，实现对采矿安全设备的普及化，从而保障采矿作业人员的安全。对于安全避难场所，是指在采矿施工作业区域建立局部稳定的安全区域，进而保障施工作业人员的安全，可以为施工作业人员提升有效的安全保护，同时该安全区域与地面数据控制中心相连，可以随时掌握地下矿层的灾害发展程度，及时制定行之有效的解救措施，保障采矿工程的顺利开展。

紧急避险系统的发展和创新，不断提升系统中相关设备或者场所的建设标准，以安全救生设备为例，最新型的安全救生系统，同时携带了智能摄像的功能，可以借助信号传输装置，及时传输受灾人员的具体位置信息以及周边环境的画面，为后续的救援工作提升必要的保障和依据。众所周知，当地下矿层发生坍塌等事故时，地下环境以及所在位置都可能发生一系列的变化和影响，从而加剧了救援工作的复杂性，为了避免相关问题延伸和影响，借助摄像系统的数据内容，可以进一步精确救援区域的地理位置。

1.3 无人化智能采矿机械的应用

2019年4 月1 日，国内首例无人采矿5G技术在河南顺利应用，不仅创造了世界无人采矿技术的先例，同时应用5G技术的应用发展，提升信号的传输效率与准确效率。如图1所示，为无人采矿设备施工作业图，图2为远程监控系统图。一方面，无人采矿技术的应用，有效降低人工采矿作业的风险性和高危性，而且人工采矿作业主观问题的产生，是大多数采矿事故发生主要原因，因此开展无人化采矿技术，可以极大提升采矿工程的安全性和高效性，有效降低人为主观因素的影响，例如：人工疲劳作业引发的安全事故等，由此带来了采矿领域的质的蜕变。无人采矿技术的应用，可以实现24h的高效作业，同时对于采矿工作的具体内容，可以利用远程操控系统进行全方位的调整和控制，进而实现无人采矿作业效率的最大化，实现采矿价值的同时，还能够降低人工成本的消耗，为采矿企业带来更多的经济效益；另一方面，5G技术的应用，实现了采矿工程信号传输的稳定性和高效性，由于5G技术带来的带宽与速率的提升，可以同时满足地下多台采矿设备的信号传输，另外还能够实现对传输数据的有效分析，众所周知，智能预警系统的短板，正是由于数据遗失或者数据过少所造成的预警失误，而利用5G技术可以保障信息传输延迟低、稳定强、速度快等优势，保障采矿工程信息传输的有效性[1]。

图1 无人采矿设备施工作业图

图2 远程监控系统图

无人化智能采矿设备，包括采矿机、掘进机、液压支架、输送机、提升机等相关设备，借助智能AI系统，对传统采矿设备进行升级和改造，实现采矿设备的无人化操作，同时结合5G通信系统，对数据进行精准的传送，以保障地面工作人员开展对设备的远程操控，随着采矿工程机械设备的升级和优化，未来开展相应的工作内容，即将以集成化、高效化、智能化的发展路径，满足相关采矿工作的技术需求，提供更为安全可靠的保障体系，促进采矿工程的顺利推进。

2 采矿和安全设备技术发展方向

2.1 照明系统

地下矿层中的照明系统，采用的热性光源是大多数采矿工程火灾发生的根本性原因，借助当前技术的发展，采用冷光源，可以强化对于采矿工程的安全系数，同时冷光源引发火灾的几率较小，不会对采矿工作带来不必要的麻烦和问题。众所周知，在煤矿工程开采作业过程中，极容易引发瓦斯泄漏问题的产生，而瓦斯泄漏后，遇到明火会产生爆炸和火灾，不仅威胁采矿人员的生命安全，还会对相关设备带来巨大经济损失，从而引发一系列的连锁反应。照明系统的发展，一方面，要体现光源的舒适程度，在满足基本的工作需求之外，还要保障光源的自然和稳定，另一方面，光源不存在热能的释放，因而会引发对应的安全事故。开展固定电源的移动光源，是当前照明系统的另一个发展研究方向，移动光源可以实现随时使用随时安全的优势，满足采矿作业的基本需求[2]。

2.2 智能排查系统的创新

智能排查系统，是将施工作业的机械设备产生的数据信息进行有效收集，与正常生产的数据内容进行全方位的对比和分析，从而了解到数据存在的差异性，有助于相关技术人员及时发现施工作业设备的问题，开展对应的维修养护工作，确保施工作业的安全性。由于采矿工程中的作业设备造价极为高昂，借助智能排查系统，可以有效提升采矿设备的使用年限，从而保障工程的顺利开展。现代科学技术的发展，对于采矿设备的数据分析，不仅仅包括数据运行的相关参数分析，同时结合设备的运行状态、发动机声音、运行效率等一系列内容进行参考和分析，进而实现对数据信息的精准排查，实现对相关采矿设备的保驾护航，从而实现对采矿工程安全运行的有效保障[3]。

智能排查系统发展和创新，还需要大量的技术创新和理论依据，需要对相关内容开展更为精细化的研究和实验，从而为智能排查系统的安全运行提供技术保障，随着未来相关产业的发展和创新，对于该技术的广泛应用，受到社会大众的重视和关注，尤其对于采矿机械的有效维护手段，可以促进采矿工程领域的常态发展。