谈新技术融合助力采矿智能安全

我国历来重视矿业生产安全，自成立煤矿安全监察局以来，煤矿安全事故逐渐减少。去年3月，国家煤矿安全监察局通报的数据显示，2018年我国煤矿百万吨死亡率为0.093，首次降至0.1以下，达到世界产煤中等发达国家水平。今年1月，全国煤矿安全生产工作会议上公布的数据显示，2019年全国煤矿发生死亡事故170起、死亡316人，同比分别下降24.1%和5.1%;百万吨死亡率0.083，同比下降10.8%。据了解，煤矿安全生产取得目前的成绩，离不开安全风险管控和重大灾害防治、事前追责问责制度、法律的完善以及煤矿安全生产信息化、智能化建设。其中，煤矿安全生产信息化、智能化建设为企业安全生产和安全部门监管工作提供了重要抓手。9月24日，全国煤矿智能化建设现场推进会在山东能源集团召开，国务委员王勇出席并强调，要加强煤矿安全科技攻关，加快煤矿装备更新换代，深化机械化换人、自动化减人，着力创建少人无人矿井；把智能化作为结构调整重要抓手，提高煤矿规模化、智能化水平，淘汰退出风险隐患突出和灾害严重煤矿等。此次在杭州举办的安全与应急博览会分设了煤矿安全智能技术研讨会及全国矿山安全和应急关键技术装备研讨会，分别邀请了各领域的专家学者探讨，新科技革命成果在矿业生产安全方面的应用价值及前景。

信息化逐渐深入煤矿生产骨髓

新一代信息技术在煤矿生产及监管各环节中的应用加快了煤矿信息化建设，进一步提高了煤矿生产的自动化及智能化水平。煤矿信息化是指对矿井地理、生产、安全、设备、管理等方面的信息进行采集、传输处理、应用和集成等，从而完成自动化目标。目前，我国煤矿已广泛将信息技术用于生产、安全、管理等各个领域。比如，生产方面，以计算机为核心的电牵引采煤机、全数字直流提升机、计算机监控的掘进机等设备在煤矿开采中的应用，一定程度上提升了生产的自动化和机械化水平；安全方面，煤矿安全生产监控系统得到迅速发展，目前国产的煤矿安全监测系统已在大多数煤矿使用，通过建立数据库和算法的创新，对生产过程中的多个环节进行安全监测预警和分析等。9月9日，记者从杭州举办的煤矿安全智能技术研讨会上了解到，我国煤矿信息化与世界先进水平还有较大的差距，煤矿机电一体化产品虽然实现了设备的自动化，但通讯功能并未得到普及，“自动化孤岛”状态仍普遍存在；生产、安全监控系统采用的是分布式系统，开放性差，而且监多控少，系统之间的信息很难做到共享，“信息孤岛”仍难以有效解决。但是，随着计算机技术、网络技术、数据库技术、自动化技术、数字视频技术的发展，煤矿信息化正向信息扩展、高度集成、综合应用、自动控制、预测预报、智能决策的方向发展。今年国务院公布的《全国安全生产专项整治三年行动计划》中，在煤矿生产方面提到了“一调二提三监管”目标。“二提”即提能力，明确未来三年内提高煤矿的机械化、信息化、自动化及智能化水平，统称为“四化”。三年的时间里，煤矿的采煤、掘井智能化的工作面由目前的280处达到1000处。信息化在煤矿智能化生产方面已经深入骨髓，既是发展大势，也是安全发展之所需。同样，非煤矿的生产安全也需要新技术的融合创新，从而提高生产的智能化水平，增强安全性。近年来，非煤矿山的总量和相关事故的总量都在逐年减少。今年4月，根据国务院新闻办公室公布的数据显示，当前全国非煤矿山接近3万多座，小型非煤矿山占95%。非煤矿山中的尾矿库在全国大约有7800座，其中，隐患风险比较突的“头顶库”全国大约有1112座，所以非煤矿山的安全风险仍然很高，风险程度不亚于煤矿。据中钢集团马鞍山矿山研究总院高工徐修平介绍，经研究统计，非煤矿安全生产事故导致死亡人数较多的事故多为冒顶坍塌、边坡垮塌、中毒窒息，爆破伤亡等。针对矿山开采易发生冒顶坍塌、边坡垮塌、中毒窒息等事故的现状和问题，互联网、物联网、云计算、大数据及人工智能等新技术能做些什么？记者从杭州举办的全国矿山安全和应急关键技术研讨会中了解到以下信息。

数据算法互联网辅助矿山灾害监测

大数据、云计算及物联网等技术在矿山灾害预警监测方面有很大用途。东北大学资源与土木工程学院教授朱万成介绍了现场监测与数值模拟相结合的矿山灾害预警方案，主要涉及以下内容：布局在矿山各风险点的传感器将作业施工现场的事实情况转化成可计算利用的实时数据，通过智能算法对数据进行分区，然后对数据进行挖掘并做预测分析，从而达到预警监测的效果。当前，信息技术还在不断自我更新和升级的过程中，矿山生产基础设施建设也在不断完善，大数据、云计算等技术与矿山安全生产的融合度和创新性都有待进一步的提高，发展和创新空间依旧很大。工业互联网可以帮助建设非煤矿山的安全生产风险监测预警系统，实现非煤矿山安全生产风险的政策监测、智能评估、精准预测、趋势预测和监测预警，做到非煤矿山基础数据、感知数据和监管执法数据的共享。同时，大数据和云计算以及互联网的综合应用和技术创新还可以实现对矿山生产危化物进行监测、露天矿山边坡在线监测、排土场的在线监测、地下在线监测、通风系统的在线监测等。

人工智能降低开采作业风险

人工智能成为无人化、少人化智能矿山建设的关键技术支撑。据西安建筑科技大学矿山系统工程研究所教授顾清华介绍，复杂空区条件下，露天矿的无人化智能开采研发及示范应用非常重要，可以提高危险作业的智能化水平，降低危险作业致死率。无人机可以搭载地质勘探及侦测设备如激光雷达、测绘摄影机等，快速对矿场的开采现场进行建模、人工测量，同时根据收集到的影像信息及数据参数加强生产安全管理及车辆调度，规划矿区车辆运行路线，提供调度服务等；无人开采及运输设备也可与5G技术相互结合，从而实现远程操控开采设备的运行，进一步实现矿山生产自动化、智能化减人目标。随着未来人工智能技术的不断升级，与矿业生产环节不断地融合创新，未来开采机器人、巡检机器人、运输机器人等一系列人工智能化设备在矿业生产中的创新和应用会越来越多，数量也会越来越多，在安全生产方面的作用会越来越大。综上，工业互联网、物联网、大数据、5G、人工智能等新兴科技与矿业生产安全经过进一步的融合创新，在矿山灾害预警监测、生产安全管理及自动化智能化生产方面大有“施展”空间。当然，若想实现矿山生产的无人化智慧化，还需尽快实现生产的自动化智能化，一步一个脚印地依靠新技术创新融合，使矿业生产安全不断攀升新台阶。

作者：王久平