安全评价方法与采矿可视化技术的研究综述

安全评价方法与采矿可视化技术的研究综述

陈亚成

中国矿业大学(北京)2016级工程硕士矿业工程专业北京市100083

摘要：矿产资源是人类生存和社会发展的物质基础，是主要的生产力因素之一，在我国国民经济的发展过程中，占有重要的地位。根据统计资料显示，世界80％的工业原料和95％的能源都是矿产资源的物质原料。目前，矿产资源已经成为一个国家经济发展的基础条件和经济实力的重要标志。本文就安全评价方法与采矿可视化技术进行讨论。

关键词：采矿；安全评价方法；可视化技术；研究综述

矿井下地质条件复杂，巷道系统空间交错，确定起来本身就有一定难度，对于工程实践经验不足的工程技术人员来说更加困难。为了使采矿技术人员能够更好地理解矿井下巷道系统的空间布局，可利用计算机辅助设计（CAD）的可视化技术绘制三维矿井模型。井下巷道及采场的受力状况和围岩的变形破坏过程难以用理论方法计算，并且物理实验的方法也难以再现其过程，可以使用计算机数值模拟的方法描述这些复杂的力学模型的应力分布，真实的再现矿山压力显现的过程，达到可视化的目的。

1安全评价概述

以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，判断工程、系统发生事故和职业危害的可能性及严重程度，进而为防范工程、系统发生安全事故制定防范措施，为管理决策提供科学依据的评价方法，称之为安全评价。安全评价有时也被称为危险评价或风险评价。

通常情况下，安全评价的主要内容包括危险、有害因素的识别以及危险和危害程度评价。危险、有害因素辨识的目的在于确定危险来源，危险和危害程度评价的目的在于确定和衡量来自危险源的危险性和危险程度以及应采取的防范措施，同时，在采取防范措施后仍然存在的危险性是否可以接受。

2井下采矿安全生产评价

2.1安全生产评价的重要性

生产安全问题表现较突出，主要有井下采矿的生产过程中会产生不同的有毒、有害气体、废渣、放射性物质、振动废水和噪声等污染，会发生水灾、爆炸、冒顶和火灾等危害和设备事故。因为不同的矿床性质和类型，地质情况也存在不同的差异，开采条件也随之变化，所以生产模式具有不同的固定性。随着井下这些客观条件的变化，在开发生产过程中会出现不同的情况。井下采矿开发生产过程中，必须从地面向地下进行井巷的开掘，属于地下作业，拥有复杂的自然条件，需要矿井通风，存在煤尘水、瓦斯、顶板和火等灾害。

2.1.1矿井通风的重要性

因为井下采矿属于地下作业，所以井下会进入地面空气，掺人有害的煤尘和气体。而且因为地热作用，人体和设备的散热，会蒸发水分，造成井下空气的温度和温度的变化，形成不良的气候条件。不良的气候条件会对井下采矿作业造成影响，所以需要对矿井进行通风。

2.1.2煤尘和瓦斯灾害

井下采矿的生产作业过程中因为一定的原因，会形成不利的条件，造成煤矿瓦斯和煤尘的产生。如果煤尘和瓦斯同时产生，经过一定的条件作用，会发生煤矿爆炸事件，造成严重的人员伤亡和财产损失。长时间的煤尘吸入，会使采矿人员患上砂肺病，危害采矿人员的身体健康，严重会影响生命安全。

2.1.3顾板灾害、水灾和火灾

矿产资源的井下采掘，如果矿山层的压力过大，就会造成顶板垮落。顶板的管理工作出现问题，会发生顶板事故，造成人员伤亡，影响采矿工作的进度，减少了矿产资源的经济利益。一旦矿井发生水灾和火灾，不仅会损失矿产资源，打乱工作秩序，还会增加人员的伤亡，造成更大的经济损失。

2.2安全生产评价的制定和实施。

安全评价是对井下采矿不同方面的问题进行评价，根据上述的矿井生产安全灾害，制定安全生产评价标准，实现对安全管理工作的综合评价，保证井下采矿的安生生产工作。安全评价的内容应经过考察和衡量，可以对井下采矿生产中的事故预防工作，作出真实的反映。通过对井下采矿安全生产事故预防工作的安全评价，推动采矿工作的安全生产。安全生产评价的方法，必须要简单，而且要容易执行，便于推广。

3可视化采矿技术概述

采矿工程是一个复杂的系统工程，需要借助计算机技术对其进行优化设计及科学管理，随着近年来计算机多媒体技术的迅速发展，计算机在采矿工程中的应用也越来越广泛，其应用深度和广度也日益增加。计算机多媒体技术的发展为采矿工程技术人员实现由过去较为枯燥的研究过程到现代可视化的分析研究过程的改变，提供了基础和保障。

煤矿井下地质条件复杂，巷道系统空间交错，确定起来本身就有一定难度，对于工程实践经验不足的工程技术人员来说更加困难。为了使采矿技术人员能够更好地理解煤矿井下巷道系统的空间布局，可利用计算机辅助设计（CAD）的可视化技术绘制三维矿井模型。

井下巷道及采场的受力状况和围岩的变形破坏过程难以用理论方法计算，并且物理实验的方法也难以再现其过程，可以使用计算机数值模拟的方法描述这些复杂的力学模型的应力分布，真实的再现矿山压力显现的过程，达到可视化的目的。因此，在采矿工程技术人员研究的过程中，应加强计算机可视化技术方面的应用。

4CAD的可视化技术在研究中的应用

4.1采矿专业研究中存在的问题

煤矿井工开采的重要特点是地下作业，生产环节多、工序复杂。井下生产系统包括掘进、提升、通风、排水、动力供应等系统，井下生产系统的巷道空间交错复杂。工程技术人员在研究采矿问题的过程中都不同程度的存在一些问题，遇到的最主要的困难是对煤矿井下生产系统的巷道空间位置关系不能完全准确的理解。目前使用的资料基本上都是采矿工程平面图或采矿工程剖面图，现有资料上很少有三维立体矿井巷道系统模型供研究过程中参考使用，研究人员只能凭想象来领悟巷道三维位置隋况；或者到井下现场参观。到井下现场也只能见到巷道表面现象，而对于三维巷道的空问位置，并不清楚。这些办法都不能有效的解决对三维立体矿井巷道直观、正确的理解。

4.2使用CAD的可视化技术创建研究模型

采矿工程技术人员在分析现场问题过程中，要经常确定各个巷道之间的关系，从而才能进一步的分析各个巷道之间的矿山压力的影响。多数工程技术人员在分析过程中，面对的是采掘工程平面图，靠想象来确定其之间的空间位置关系。这种方法费时、费力，效率低。在分析研究采矿问题的过程中应要求首先学会三维知识，让研究人员先把研究涉及巷道的三维空间关系绘制出来。这样，工程技术人员在分析研究问题过程中，面对三维图分析，会得到高效分析的效果。应鼓励技术人员应用AutoCAD软件的三维建模技术绘制三维立体矿井系统模型，把其所研究矿井的三维模型绘制出来。采取这种做法之后，可以取得如下较为明显的研究效果：

第一，可以在绘制三维模型的过程中，更加深刻地了解矿井的三维空问结构，可能对所研究的问题有创新的想法。

第二，能够使初涉采矿的工程技术人员，建立起三维矿山系统的概念。

第三，当一个采矿项目结题后，要向领导汇报，当汇报人员将平面图转换为三维矿井立体模型，结合这些模型汇报，会达到高效的效果。采用三维建模技术创建的三维立体模型，在采矿研究过程中效果较好，达到可视化研究目的。

结束语

随着科学技术迅速发展的前提下，如何提高采矿工程工程技术人员对井下巷道空间的理解，如何提高工程技术人员对计算机可视化和采矿安全问题研究的认识、理解的广度和深度，都是采矿工程技术人员研究和改革的热点。

参考文献

[1]三维可视化技术在数字矿山中的应用研究[J].赵节霞,邹毅.矿山测量.2015(02).

[2]浅谈煤矿通风安全评价管理研究[J].宋广林.科学技术创新,2017,第33期.

[3]矿山工程安全评价方法的探讨[J].钟永健.建材与装饰,2017,第28期.