数字化矿山建设技术研究与应用杨键

数字化矿山建设技术研究与应用杨键

杨键

中煤第一建设有限公司第十工程处小回沟项目部河北

摘要：“十二五期间”，国家用“信息化带动工业化”的工作重点有三个方面：一是以电子信息技术应用为重点，提高传统产业生产过程自动化、控制智能化和管理信息化水平；二是以先进制造技术应用为重点，推进制造业领域的优质高效生产，振兴装备制造业；三是改造提升重点产业的关键技术、共性技术及其相关配套技术水平、工艺和装备水平。因此，数字化矿山的建设，作为煤炭传统产业以电子信息技术提升信息化的有效尝试，也是提升矿井安全生产水平与煤炭供应效率的有效保障。

关键词：数字化；矿山建设；技术

一、数字化矿山系统的应用

1、人员考勤系统

由于大部分矿山人员结构复杂、综合素质偏低，必须采取行之有效的考勤手段，人员考勤系统的应用正好可以很好地杜绝黑工替工这一现象的发生，并已经被多数的国有矿山所采用。

2、人员设备定位系统

矿山是一个发生安全隐患问题比较多的地方，安全生产事故频发，既给矿工的家庭带来了灾难性的伤害，而且给社会也造成了不利的影响。近些年，科研人员加大对矿山人员设备定位系统的研究，不仅有利于机械设备实现自动化运转，还方便于发生事故后及时开展救援活动。运用全球定位系统(GPS)对露天矿山进行人员设备的定位，另外由于地面对GPS有屏蔽的作用，所以一般情况下采用陀螺定位技术对井下开采的矿山进行定位。但当前在我国很多的矿山仍然在使用外国早期的传输技术，不足之处在于存在较大的定位误差，因此最好采用基于ＲFID(射频识别)技术的井下定位系统或是基于Zigbee和CAN技术的井下定位系统弥补不足，并可以通过可视化平台精准地显示出井下的人员设备定位情况。

3、预警救援系统

我国在矿山生产安全方面有着诸多不足之处，最为主要的就是正在使用的监测系统大部分只能报警，而做不到有效地预警提示。在这种情况下，可以选择将人员设备定位系统、井下微震监测系统以及环境监测系统等综合起来构建预警救援系统。另外，还可以采取加强UPS电源设计，当灾害发生后导致停电的情况下仍可以接着使用，为救援行动能够有效开展提供便利。

4、储量管理系统

整个矿山属于一个动态的系统，其中资源的储备量也在随时发生变化，而只有及时掌握矿山储量的变化情况，才能对矿产资源进行合理的利用，另外，也有利于相关的国土资源部门了解资源变动的真实情况。例如对于金属矿山来说，通常会运用地质统计学原理，通过矿床三维地质模型来预计矿量，具体可分为建立地质数据库、创建三维实体线框模型、建立块体模型、采用变异函数计算品位以及估算矿产储量等步骤。当前，我国很多的矿山在进行三维建模时，多数都在采用国外的Surpac、Micromine等数字软件。再通过普通克里格法或距离幂次反比法对块体模型的块段进行品位赋值，其区别在于两种算法的权值不同，最后再采用地质统计学对资源储量进行估算。采用Surpac系统输入变化了的数据信息，通过储量管理计算模块就能够对边界进行重新的圈定，呈现变化了的储量，并能够输出图形和统计报表。储量生产管理系统的应用改变了以往手工统计数据的方式，能够很好地查询以及更新修改数据，顺利完成资源储量动态检测的工作。

5、安全监测监控系统

矿井里面存在诸多的危险成分，例如有毒有害气体、粉尘以及超高温度等，其中在矿井下进行矿产开采的过程中很容易产生有毒有害气体，导致矿工等工作人员出现中毒情况，它是矿山安全事故中最为严重的灾害事故之一。另外，高密度粉尘或是超高温度都将给工作人员的身体造成一定程度的伤害，引发安全事故。为了避免上述等情况的发生，现有的矿井安全监测监控系统已经不只是监测生产过程当中的某一个因素，而是监测监控整个生产过程中的每个环节，具备宏观全局性。所以对井下随时有可能出现的各种危险因素进行实时连续无缝式的监测，可以使我国矿山安全生产水平得到有效的提高。

二、数字化矿山施工过程中采用的关键技术

在研究数字化矿山工程施工关键技术过程中，首要任务就是要明确数字化矿山工程施工采用了哪些关键技术。本文通过对小数字化矿山施工过程中采用的关键技术进行研究，发现数字化矿山工程施工采用了以下几种关键技术：

1、矿山空间数据库管理与数据挖掘技术。为了方便对矿山数据信息的统一管理，必须研究出一种新型的数据库管理和数据挖掘系统，以克服矿山信息的不稳定性、多量性和复杂性的弊端，这就必须用到矿山空间数据库管理与数据挖掘技术。这种技术的主要作用在于统一更新和分布式管理矿山数据，并从大量的空间数据库中发掘数据信息，发现隐藏规律以及进行发展预测。矿山空间数据库管理与数据挖掘技术具有智能、高效的特征，发掘出的隐藏规律可以有效预测和指导矿山的生产经营管理。

2、3D地学建模与VR技术。3D地学建模技术包括两个方面，一是多方位模拟和动态维护测量、传感等数据，二是分析与模拟矿山施工过程。3D地学建模技术可以有效检测矿山施工数据的动态变化。VR技术即虚拟现实技术，利用虚拟现实技术可以多层次、多角度显示施工地区的地层环境和地质构造，实时监控施工地区的生态环境，使整个矿山系统的结构更加优化、布局更加合理、运作更加高效。

3、多层分布技术。随着网络技术的发展，多层分布技术越来越流行。这种多层分布技术安全性和稳定性较高，并且系统扩展灵活，易于维护。通过多层分布技术可以实现对信息的统一管理，从而使客户更加方便地使用整个网络资源，从而保证数字化矿山应用系统的完整性和稳定性。

4、组件技术。组件是一种自包含的被封装软件模块，能够通过封装一定的数据提供某种服务。开发人员通过特定的接口使组件之间相互通讯，以达到构造应用程序的目的。开发人员可以方便地对组件的应用程序进行构建，也可以对组件进行升级，还能够保证整个系统正常运行。组件技术可以使每个对象互相配合，执行各自的功能，前所未有地提高生产效率。

5、信息综合分析与决策。将煤矿企业中现有的数据进行有效的整合，分析相关联的各个生产环节的环境参数、安全隐患、作业情况、人员分布、设备运转情况等多个方面数据，支持构成、趋势、对比、环比、预算、预警等分析方法，以表格、图形、仪表、智能报告等展现安全生产经营相关的有用信息，为各级领导的决策过程提供服务。

6、智能移动技术。将移动通信技术、移动智能终端应用技术与原有信息化系统的结合,实现智能手机及平板电脑上的移动设备管理(MDM)、移动应用管理(MAM)和移动内容管理(MCM)，有效地解决了矿井移动智能终端的安全、应用管理、统一配置、文档分发等问题。通过调用移动监控服务系统提供的数据服务,提供了安全监测监控、安全隐患、预警报警、视频监控、报表管理、人员定位与调度、通知与学习等业务应用,实现了对矿井”安、产、运、销”等各环节信息的实时掌握。

结束语

数字化矿山建设，有效实现了矿井全面感知、智能识别，应用空间三维技术实现了安全生产运营过程全方位集中监视与综合调度，构建综合管控平台实现了安全生产系统的过程优化与联动控制，集成经营数据实现了关键生产运营指标全面分析与过程管控，为矿井精细化管理提供了支撑，同时促进本安型矿井的建设，在提高安全生产管理水平、保障职工人身安全的前提下最终达到监、管、控一体化，为实现减人提效、安全管理、灾害预防与矿山建设具有重大的意义[7]。

参考文献

[1]李健.基于数字化矿山的全息化应急管理系统研究[J].山西焦煤科技,2013(09).

[2]尹玉杰.互联网系统中的煤矿数字化应用研究[J].煤炭技术,2013(09).

[3]李晋,王海先.论数字化矿山建设[J].煤炭经济研究,2013(01).

[4]张杰.神华宁煤集团安全智能分析平台建设构想[J].工矿自动化,2012(09).

[5]魏永勇.论数字化矿山工业数据平台的建立[J].科技创新导报,2011(07).