露天煤矿智能化转型平行安全管理研究

露天煤矿智能化转型平行安全管理研究

赵洪龙    左胜

  内蒙古锡林郭勒白音华蒙东露天煤业有限公司

内蒙古自治区锡林郭勒盟  026200

摘要：随着我国煤炭行业进入“高质量发展”新时代，露天煤矿作为煤炭生产的重要场所，其生产运行面临着一系列复杂而严峻的安全管理难题。如何保证露天煤矿在生产过程中的安全平稳运行是当前我国煤炭行业面临的重要问题之一。随着新一代人工智能、5G通信、大数据、物联网等技术在生产过程中的深度应用，在一定程度上推动了智能矿山技术的发展。但是，智能化技术应用程度仍存在较大差距。为提高我国煤炭行业智能化技术水平，实现矿山企业降本增效和安全管理水平提升，有必要进行一系列关于“智能”“安全”等方面的探索。

关键词：露天煤矿  智能化转型  安全管理研究

前言

近年来，随着国家对煤炭行业的大力支持，我国的煤炭工业进入了新时代。随着开采技术的不断进步和开采成本的降低，越来越多的露天煤矿得到开发利用，使我国煤炭产业进入了一个新阶段。但是，煤炭开采对自然环境要求较高，不仅需要实现采掘过程的自动化，还需要实现采掘过程的智能化。随着我国科技的不断进步，大数据、云计算、人工智能等现代信息技术被广泛应用于煤矿企业的安全管理过程中。通过建立露天煤矿智能转型平行安全管理模式，可以提高安全管理效率，降低企业生产成本，促进露天煤矿企业向智能矿山转型升级。为了应对露天煤矿智能化转型面临的安全管理难题，提出了露天煤矿平行安全管理模式，在分析露天煤矿运行中安全管理的现状及存在问题基础上，提出了一种基于平行系统的露天煤矿智能化转型平行安全管理模式，该模式包含数据融合、风险预测、过程控制、效果评价4个部分，为露天煤矿智能化转型提供了一种新的安全管理思路。露天煤矿智能转型平行安全管理模式对提升露天煤矿智能化转型工作效率具有积极意义。本文以某露天煤矿为例阐述了一种基于平行系统的露天煤矿智能转型平行安全管理模式。

一、露天煤矿安全现状及问题

目前，我国露天煤矿企业生产现场存在以下主要问题：（1）煤矿企业的安全生产基础薄弱，生产环节多且安全风险因素较多；（2）露天煤矿生产自动化程度不高，缺乏信息化控制手段，生产安全风险隐患较多；（3）露天煤矿行业标准体系不完善，从业人员技能水平参差不齐，人员素质不高，事故责任认定困难。

虽然目前我国已建成一批智能化示范矿山项目，但其总体发展水平较低，技术水平仍有待提高。同时我国露天煤矿的安全管理还存在以下主要问题：（1）相关人员的安全意识薄弱；（2）在日常生产过程中缺乏行之有效的安全管理手段；（3）缺乏现代化信息技术手段支持；（4）安全管理措施落实不到位。

二、平行安全管理的必要性及优势

针对现有安全管理模式中存在的问题，为了提升露天煤矿智能转型下的安全管理效率，结合露天煤矿在智能开采过程中的主要工作内容，提出了一种基于平行系统的露天煤矿平行安全管理模式。该模式通过数据融合、风险预测、过程控制和效果评价4个方面对露天煤矿智能转型的安全管理进行了分析和研究，该模式突破了传统安全管理中“人+机器”的工作模式，通过构建“人+机器”的平行系统，实现了平行系统中数据、模型、知识等要素与真实系统要素在时间上和空间上的同步运行，进而构建了一种新型的露天煤矿智能转型平行安全管理模式[1]。

1.我们已经构建了一套智能监管平台，为露天煤矿员工提供一人一档、取证信息、安全培训情况和应急处置信息录入平台，该平台能够实时更新信息并进行统一管理。

2.将智能监管平台与机动车辆和特种设备信息无缝融合，实现对设备运行状态的实时监测。使用OTW车辆监控系统，对驾驶员的心理状态、车速和行驶轨迹进行实时监测。

3.运用智能考勤系统，对员工的上下班时间进行统计，并对本月员工的考勤情况进行统计分析。

4.将公司作业任务的风险数据库和作业区域的风险数据库导入到智慧监管平台中，一旦作业人员接到任务进入检修区域，系统将自动根据该区域的安全作业措施进行提示和播报。

5.在输煤系统的沿线设置了一台无人巡检机器人，该机器人使用高清摄像头对输送系统的胶带影像数据进行了统计和筛选，并将不明物体的警示报告发送至调度指挥中心，以避免尖锐物品对胶带系统造成损坏。

6.运用5G模块技术，将五项综保措施——防止撕裂、跑偏、打滑、堵塞和拉绳开关电信号——传递至智慧监管平台，以确保输煤系统的持续稳定运行。

三、煤矿平行安全阶段性建设与思路

1）初级阶段到2021 年初步形成煤矿开采设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系，基本实现掘进工作面减人、综采工作面内少人或无人操作、煤矿固定岗位的无人值守与远程监控，此阶段智能化水平相对较低，生产过程仍以人为主，安全性主要取决于人机功能分配的合理性、设备自身的安全性、人为失误以及信息技术人员对基础信息系统和基础网络攻击防护的及时性。

2）中级阶段到2025 年，大型煤矿基本实现智能化并初步形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系，实现煤矿生产工艺智能化决策和自动化协同运行，初步实现智能连续作业和无人化运输，此阶段智能化水平已经达到了一定的规模，但仍未完全实现“系统智能化”，需要人参与生产操作或者介入远程操控，此时安全性与初级阶段相近但开始倾向于网络系统数据安全防护。

3）高级阶段到2035 年，煤矿建成动态感知、智能决策、自动执行、多系统多技术集成的煤矿智能化系统，形成煤矿智能化体系。此阶段即建立了智能化系统，也形成了系统智能化，整个体系以机器设备为主体，人只作为监视者和管理者，此时安全性主要取决于机器本质安全、系统冗余安全设计、以及人的低应急反应，更重要的是系统自维护、漏洞自检测修复、网络入侵防护、数据安全防护以及网络安全应急处置能力。

四、结束语

露天煤矿在智能化转型过程中面临着许多复杂而严峻的安全管理难题，本文针对当前露天煤矿运行过程中安全管理现状及存在问题，提出了一种基于平行系统的露天煤矿智能化转型平行安全管理模式。该模式以多源异构数据为基础，通过多维数据融合，实现露天煤矿作业现场的风险预测、过程控制、效果评价等工作，并对平行系统进行可视化展示，便于直观分析当前露天煤矿安全管理工作情况及存在的不足。当前我国煤炭行业已进入高质量发展新时代，在智能化转型过程中要解决生产系统的复杂性与动态性问题，实现从“数字化”向“智能化”、从“自动化”向“无人化”转变。同时，应关注当前露天煤矿运行过程中所面临的安全管理问题和难题，通过引入平行系统方法，构建露天煤矿智能转型平行安全管理模式，助力露天煤矿向数字化、智能化、无人化方向发展。

参考文献：

[1]莫非. 加快煤矿智能化建设  助推能源低碳转型[N]. 中国电力报,2022-05-10(001).

[2]兴业.矿山智能化转型  巨大潜力有待挖掘[J].建设机械技术与管理,2021,34(05):26-29.

[3]杭成宝.露天煤矿智能化转型平行安全研究[J].工矿自动化,2021,47(S1):96-100.

[4]孙健东,张瑞新,贾宏军,贺希格图,王韬,程鹏,马新根.我国露天煤矿智能化发展现状及重点问题分析[J].煤炭工程,2020,52(11):16-22.

[5]南晖.“互联网+”智能露天煤矿建设发展新构想解析[J].内蒙古煤炭经济,2020(19):149-150.