BIM技术在智慧矿山工程建设中的应用

BIM技术在智慧矿山工程建设中的应用

党李

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摘 要； 为了推动 BIM技术在矿山工程建设中的应用，对 BIM技术的特点进行了概述，对 BIM 技术在矿山工程建设中的运用现状进行了总结，提出了推动 BIM技术在矿山工程建设中应用的措 施———制定统一数据存储格式、实现矿山数字化建造信息全生命周期的迭代和共享，融合智能信息技 术、形成基于 BIM技术的矿山数字化系统，建造应用生态结构，通过 BIM技术加强矿山工程施工进度 管理，通过 BIM技术加强质量、安全的管理及生产运营的智能化管理，实现数字矿山的建设和发展。

关键词 BIM技术 矿山工程建设 三维设计 数字化

BIM技术是一个智能化、数字化的仿真模拟系统，中文意思为建筑信息模型，这一概念由美国乔治亚理工大学的查克伊士 曼博士在 20 世纪 70 年代提出，并且在上世纪 80 年 代以后得到高速的发展，被定义为是由充足信息构成 以支持新产品开发管理，并可由计算机应用程序直接 解释的建筑，它以三维数字技术为基础，生成可交换、存储、管理的数据模型［1］ 。 随着计算机技术的不断进步，BIM技术在矿山工 程建设中的应用深度在不断推进。将该技术用于矿 山工程建设中，可以实现矿山工程建设各阶段工作的 仿真模拟，使得参与各方第一时间发现设计、施工等 工作中存在的问题和不足，并马上采取有效措施进行 优化，从而大幅度提高矿山工程的建设效率与质量。

1、BIM技术在智慧化矿山的应用

 1.1 BIM 技术在智慧化矿山建设中的愿景

在信息时代到来以后，BIM 技术的发展迅速，已然被应用在 各类工程领域，从本质上来看，计算机技术是 BIM 技术发展的 基础，在矿山工程领域，BIM 技术的应用就是通过专业建筑信息 模型的创建，来实现全部矿山信息的共享和集成，在专有模型的 基础上辅助矿山各种开发作业的实施。具体的应用中，BIM 技术 经由模型的构建，也就可以通过数字信息的方式来对矿山工程 现场的真实情况加以模拟，与常规的技术相比，BIM 技术具有突 出的可视化、协调性和模拟性、优化性特征 [1]。现阶段，随着智 能化技术的日渐发展，BIM 技术与智能技术的高度结合使得智 慧矿山概念提出，且有越来越多的矿山企业开始了智慧矿山建 设，未来势必在矿山企业中建成生产管理中心、矿山安全中心、 生产控制中心、运维保障中心和运营管理中心等多个模块，促进 矿山企业生产的高效实施。

1.2 综合信息集成中心的关键支撑

经由 BIM 技术所建设的智慧矿山中，主要包含了固定资产 网、工业设备管网、生产运维管理网三大信息网模型，固定资产 网的建设中，主要是利用 BIM 技术相关软件，经由信息建模方 式来对矿区现场的场区大场景、建筑设施小场景、室内局部场 景、地下设施管网、巷道布置等不可见场景开展全面模拟 ；工业 设备管网可以实现设备模型的动态运行展示、动态监测数据展 示、安全预警结果显示、维护和保养状态等信息的实时显示和传 输 ；生产运维管理网下，矿山安全生产监控、全场视讯管理和安 全巡检管理 [2]。总之，这三个信息网是支撑智慧矿山各方面生产 目标实现的切实基础和保障，只有在这些信息网基础上，才能够 实现空间 BIM 数据、生产运行数据、业务数据的全面集成，实现 这些数据与真实矿山环境内的数据孪生，进而达到多维空间信 息的共享联动、直观映现和动态空间的目标。

1.3 BIM 技术建设规划业务架构

智慧矿山建设从下到上包含了多个层级，这些不同层级之 间保持着相互之间的配合，底层信息控制域主要负责的是信息 的向上采集与向下控制，主要为各类传感器与设备厂商 ；信息 融合域在智慧矿山中主要是对所采集的信息进行过滤、存储、索 引与汇总，主要为云计算及各类软件提供商 ；信息应用域内包 含有多个的子系统，比如，资产管理系统、安全生产管理系统等 均是其中的重要构成，这些不同层级之间的构成，使得矿山现场 的信息采集和数据处理、决策支持等更为便捷且高效。

2、矿山工程安全管理BIM技术的优点

2.1 模拟化

任何的矿山工程现场作业实施中，所面临的环境条件都是 十分复杂且恶劣的，如果利用传统的人工作业方式，工程现场很 多的安全隐患并不能完全消除，后续施工作业进行的过程中常 常会出现各种的安全事故，而 BIM 技术下，因为这一技术的模 拟性特点突出，完全可以在建模的过程中来对矿山工程现场的 真实情况加以还原，密切监测矿区周边的环境变化。因此，智慧 矿山建设中的 BIM技术可以消除在矿山现场所存在的各种安全 隐患，及时根据不安全因素的信息分析，来制定可行的安全防护 对策，使得各项的施工作业都可以安全、高效实施 [3]。因此，智 慧矿山中的各方面安全问题，几乎都可以利用 BIM 技术来加以 解决。在正式的施工作业之前，首先对矿山工程中危险系数较高 万方数据 70 Computer automation 计算机自动化 的准备工作加以全面模拟，比如，脚手架搭设方面，完全可以通 过 BIM 模型来提前开展搭设模拟，判断所制定的搭设方案中是 否存在安全风险，当然，一些危险系数相对较高的设备操作同样 可以利用 BIM 技术来模拟，比如，针对矿区工程现场的悬挑梁 搭设和吊篮施工，经由提前模拟，也就可以使得后续的施工作业 能够顺利开展。矿区工程现场的 BIM 技术安全管理中，经由对 矿区现场和周边环境的 4D 或者 5D 模拟，也就可以对工程项目 实施的全过程开展相应的管控，通过三维图形和一维数据的有 效融合，不仅可以对每个环节的工程量加以精准计算，更可以解 决各个环节工程施工作业中的质量、安全等问题。

 2.2可视化

BIM 技术同样具有可视化的特征，这一特征具体表现在利 用 BIM 技术所创建的三维模型中，因为在该模型中不仅包含 了智慧矿山的物理信息，更是涉及了矿上工程现场的其他功能 信息，在该模型中，相关施工人员、管理人员都可以在该模型 中调取其中的关键信息来进行相应的工程设计和施工优化，经 由不同部门和岗位人员的信息共享，也就可以提前安排好工程 现场关于安全方面的工作，且进行安全防护设施的布置 [4]。可 视化功能下，可以在模型中整合矿山现场的全部信息来进行全 过程施工的模拟，也就可以提前识别出潜在的风险并与其他相 关部门配合，最大程度上针对矿山工程建设施工中的潜在风险 种类和分布情况，制定一套对应的安全管理方案。现阶段的智 慧矿山领域，可视化软件中应用较多的是 3DS Max、Rrtlan-tis、 AccuRender 和 Lightscape，经由这些专业软件的辅助，也就可以 自动对矿山工程中的矿体、设备三维图形关系加以精准显示，减 少各类安全事故的发生。

2.3优化性

矿山工程领域的安全管理工作难度系数较大，在实际的管 理工作进行中，因为现场所包含的安全隐患异常多，为促进各项 作业的安全、高效实施，工程企业必须要将安全管理工作放在首 要位置，全面推进安全管理工作的全面落实。智慧矿山下的安全 管理工作，同样可以有效发挥 BIM 技术的优化性优势，不断在 工程项目实施的过程中加以细节处理和优化，保持工程不同部 门之间的协调性。

3 总 结 ；BIM技术在矿山工程行业中的普及还有相 当长的一段路要走，横梗在这两个学科体系之间的最 大障碍往往不是技术性的，而是在思想领域如何认同 和交融的问题。在矿山工程施工管理中使用 BIM技术，不仅 可以确保矿山工程施工顺利开展，也可避免施工作业 风险。要推动 BIM技术的应用，务必从矿山工程建 设设计、施工的特点和难点出发，针对问题进行分析 与总结，从而推动我国矿山工程建设的可持续发展。

参 考 文 献 ［1］ 张佼，赵康．基于 BIM技术的智慧化矿山建设内容［J］．陕西煤 炭，2019（5）：57-60．

［2］ 刘占省，赵雪峰，周君，等．BIM技术概论［M］．北京：中国建筑工 业出版社，2016：13-14

［3］ 王君．探讨 BIM技术在智慧矿山建设中的应用［J］．中小企业管 理与科技，2020（6）：181-182．