（山西省煤炭建設(shè)監(jiān)理有限公司 山西 030012）

引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)科技的高速發(fā)展，我國(guó)的計(jì)算機(jī)電子技術(shù)也在日新月異的進(jìn)步中，這也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的現(xiàn)實(shí)發(fā)展基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)指的是將人類(lèi)的治理和計(jì)算機(jī)科技結(jié)合在一起，二者協(xié)同配合，產(chǎn)生相得益彰的運(yùn)用效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用促使社會(huì)生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化，在采礦工程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也發(fā)揮了重要的作用。傳統(tǒng)的采礦工程工作環(huán)境惡劣，開(kāi)采難度較大，對(duì)工作人員的技術(shù)要求高，在引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之后，可以模擬三維采礦對(duì)采礦工程的整體進(jìn)度進(jìn)行把控，提高安全性，促進(jìn)了采礦工程的現(xiàn)代化發(fā)展。

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的英文名稱(chēng)叫做VR技術(shù)，它主要是指將人類(lèi)的智力和信息科學(xué)相結(jié)合，主要包含了信息化圖形處理、人工智能、傳感器技術(shù)、人機(jī)接口等多種科學(xué)成果。

在當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展中，最大限度的迎合了人類(lèi)行為的發(fā)展規(guī)律，讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到更加擬人化的發(fā)展[1]。其實(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)屬于一種繪圖技術(shù)，但是和一般的計(jì)算機(jī)繪圖不同，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)旨在構(gòu)建多方面立體化的虛擬環(huán)境，為人類(lèi)的感知開(kāi)放多元化的層次，它突破了傳統(tǒng)構(gòu)圖的圖片層面，結(jié)合了人的觸覺(jué)、動(dòng)作、視覺(jué)等多方面要素，共同對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬，提高了情境的真實(shí)性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)自從創(chuàng)立以來(lái)被世界各國(guó)各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家爭(zhēng)相研究，廣泛使用，因此我們可以認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是基于信息技術(shù)基礎(chǔ)的又一次信息化變革。

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)超出了實(shí)驗(yàn)室研究的范圍，被運(yùn)用到社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，例如在CAD輔助設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、舞臺(tái)效果領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都扮演著重要的角色，方便了人們的工作和生活，使現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展更加多姿多彩。在采礦領(lǐng)域中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的參與能夠利用CAD繪圖功能和勘查功能提高采礦工程的安全性，同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將礦工培訓(xùn)和煤炭安全生產(chǎn)等相關(guān)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，為現(xiàn)代采礦工程提供高效便捷的信息化服務(wù)。

2.傳統(tǒng)采礦工程技術(shù)局限性

(1)管理松散，技術(shù)落后

傳統(tǒng)的采礦工程中存在著諸多問(wèn)題，首先表現(xiàn)在技術(shù)的落后性和管理思維的滯后性。我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，分布廣泛，但是礦產(chǎn)采掘工程在我國(guó)的歷史并不算悠久，技術(shù)起步較晚，相對(duì)落后，采礦工程的水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比具有一定的落后性，很多采礦企業(yè)在實(shí)際礦產(chǎn)資源的挖掘過(guò)程中采用傳統(tǒng)陳舊的采礦技術(shù)，管理思想較為落后，這就導(dǎo)致在實(shí)際采礦工程中造成了礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，投入較多的人力物力資源，回報(bào)甚微，直接影響到了采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。在管理方面，缺乏有效的人事管理制度，對(duì)采礦工程工作人員的約束力不足，因此，粗放式管理的精神下采礦工作人員辦事馬虎，缺乏細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ骶?，也沒(méi)有科學(xué)的認(rèn)識(shí)到采礦工作中的注意事項(xiàng)，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，甚至?xí)斐芍卮蟮陌踩a(chǎn)責(zé)任事故，給企業(yè)的信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)巨大的損失。

另外一方面，由于技術(shù)相對(duì)落后，我國(guó)在采礦過(guò)程中無(wú)法全面的對(duì)全國(guó)范圍之內(nèi)的礦產(chǎn)資源進(jìn)行高效的開(kāi)采，特別是在一些地質(zhì)條件較差的地區(qū)，礦產(chǎn)資源豐富，開(kāi)采難度卻巨大。當(dāng)前，隨著人們生活水平的提高，經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)于礦產(chǎn)資源等能源的需求也越來(lái)越大，如果不對(duì)采礦技術(shù)加以現(xiàn)代化的改革，不僅會(huì)影響到企業(yè)的實(shí)際經(jīng)營(yíng)收益，還會(huì)拖慢我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。

(2)安全意識(shí)不足

采礦工程是一項(xiàng)具有一定危險(xiǎn)性的作業(yè)，因此在實(shí)際采礦過(guò)程中必須要加強(qiáng)安全責(zé)任意識(shí)，否則會(huì)導(dǎo)致礦難事故的發(fā)生，給工作人員和企業(yè)帶來(lái)毀滅性的打擊。無(wú)論從哪個(gè)角度來(lái)說(shuō)，安全采礦都是采礦工程的第一要?jiǎng)?wù)[3]。但是當(dāng)前，由于安全生產(chǎn)意識(shí)的相對(duì)落后，采礦工程中很多工作人員和管理人員缺乏安全產(chǎn)礦的意識(shí)，采礦工程存在相當(dāng)大的安全隱患，在防護(hù)設(shè)施、人員培訓(xùn)方面工作不到位，很多工作人員在采礦工程中缺乏全套的安全保護(hù)服裝設(shè)備，在采礦下井之前也沒(méi)有接受系統(tǒng)化的安全培訓(xùn)，這些因素導(dǎo)致我國(guó)采礦工程安全事故頻頻發(fā)生，威脅到了工作人員的人身安全，影響了企業(yè)的社會(huì)信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。

(3)不合理采礦造成的環(huán)境危機(jī)

當(dāng)前，我國(guó)早已過(guò)了片面追求質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)時(shí)代，綠色環(huán)保可持續(xù)已經(jīng)成為時(shí)代的強(qiáng)音。在采礦工程中，由于一些無(wú)法避免的天然特性可能會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染，因此采礦工程有義務(wù)將環(huán)境污染控制在可接受的范圍之內(nèi)，特別是對(duì)于放射性資源的處理問(wèn)題務(wù)必加以警惕。當(dāng)前，由于管理意識(shí)不到位、管理方式落后，很多采礦企業(yè)采用不科學(xué)的采礦方式對(duì)環(huán)境造成巨大的破壞。例如放射性物質(zhì)污染空氣、水源和土壤，威脅到了周邊居民的正常生活。另外一方面，我國(guó)采礦工程當(dāng)前還存在著竭澤而漁的窘境，由于過(guò)度的開(kāi)采造成自然環(huán)境惡劣，有關(guān)部門(mén)管理責(zé)任落實(shí)不到位等于縱容了以上現(xiàn)象的發(fā)生，究其根本原因，企業(yè)的責(zé)任態(tài)度和采礦技術(shù)管理都存在著進(jìn)步的空間。當(dāng)前，我們必須要維護(hù)采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)之間的協(xié)調(diào)性，在一定的范圍之內(nèi)合理開(kāi)采，采取環(huán)保技術(shù)，防止對(duì)周邊環(huán)境造成不可逆破壞。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用分析

(1)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在采礦工程領(lǐng)域運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠大大提高采礦工程的實(shí)際效果，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在采礦工程中的使用已經(jīng)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的摸索，取得了一定的成效。首先，工作人員可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)化采礦工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。所謂采礦工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形成礦山系統(tǒng)的三維模型，包括開(kāi)拓系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)等，在這些不同的采礦模型中，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的相互合作與交流，這一模型可以容納不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念，在虛擬模型內(nèi)部可以形成相互交錯(cuò)的關(guān)系，為工作人員清晰的呈現(xiàn)出不同的作業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況以及它們的相互影響態(tài)勢(shì)。在采礦工程中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行快速的分析和校正，如果出現(xiàn)不合理的設(shè)計(jì)，也便于工作人員對(duì)他們及時(shí)的調(diào)整和優(yōu)化，因此將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在采礦工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以確保實(shí)際環(huán)境和虛擬模型存在高度的重疊，方便了工作人員對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中信息的攝取。

(2)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行施工技術(shù)的改進(jìn)

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在采礦工程中，可以對(duì)采礦的技術(shù)和工藝流程進(jìn)行監(jiān)控和模擬，方便工作人員對(duì)于整個(gè)采礦工程過(guò)程的把控。具體而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以利用相關(guān)的技術(shù)軟件將礦山井下的真實(shí)作業(yè)情況在桌面之上生成三維和立體化的場(chǎng)景模型，采礦工作者可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模擬施工作業(yè)。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的加入，可以使采礦工程場(chǎng)景真實(shí)的呈現(xiàn)在工作人員眼前，猶如身臨其境，工作人員可以真實(shí)的觀摩到采礦現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作情況，在真實(shí)可靠的前提下，對(duì)施工工藝和技術(shù)流程進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和改革。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維模型也可以作為采礦工程的借鑒和參考。

(3)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在礦山爆破工程中

在礦山爆破工作中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，工作人員可以模擬采礦周邊地區(qū)的地質(zhì)和水文條件，模仿出完整真實(shí)的地形地貌，探查水流流向以及周?chē)木用癍h(huán)境，為整個(gè)礦山爆破工作打造出一個(gè)相對(duì)仿真的環(huán)境模型。爆破工程師可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造仿真空間環(huán)境，對(duì)礦山爆破的地點(diǎn)進(jìn)行安全、正確的考量，設(shè)計(jì)完整的爆破方案，同時(shí)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)模型，工作人員也可以對(duì)礦山爆破進(jìn)行預(yù)演，評(píng)估一定范圍之內(nèi)的爆破影響，并將實(shí)際的模擬參數(shù)和預(yù)想的情況進(jìn)行對(duì)比，如果發(fā)現(xiàn)出入較大，可以進(jìn)一步修改爆破計(jì)劃。由此可見(jiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在礦山爆破工程中的應(yīng)用可以使整個(gè)工程更加具有科學(xué)性。

(4)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在礦山的管理中

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在礦山管理中可以最大限度的保護(hù)礦產(chǎn)資源開(kāi)采的安全性，有助于有序的安排采礦機(jī)械設(shè)備，保證施工流程順利運(yùn)行。具體來(lái)說(shuō)，礦山管理中可以借用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控特征觀察環(huán)境動(dòng)態(tài)，自動(dòng)生成采礦工作的真實(shí)環(huán)境，工作人員可以按照虛擬現(xiàn)實(shí)模型對(duì)于礦井下方的作業(yè)情況采用實(shí)景圖的方式進(jìn)行觀察和調(diào)度，可以從安全角度考慮本次采礦工程的實(shí)際情況，也可以規(guī)劃礦山、安排工期進(jìn)度、預(yù)防安全事故，特別是對(duì)于瓦斯爆炸和礦井火災(zāi)這些死亡率最高的采礦事故而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐對(duì)井下作業(yè)的情況進(jìn)行模擬，一旦發(fā)生事故也可以恢復(fù)有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)火災(zāi)發(fā)生的真實(shí)情況進(jìn)行模擬，對(duì)后續(xù)采礦工程的進(jìn)一步調(diào)整，提供科學(xué)的參考。除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以被運(yùn)用在采礦工作者的學(xué)習(xí)培訓(xùn)中，減小人力物力資源的投入，提高采礦企業(yè)的實(shí)際經(jīng)營(yíng)收益。

4.結(jié)語(yǔ)

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在采礦工程中可以改進(jìn)工程的管理控制水平，解決采礦工作可能對(duì)環(huán)境造成的影響和破壞。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以被運(yùn)用在采礦工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)改進(jìn)、礦山爆破工程、礦山管理等多個(gè)環(huán)節(jié)的采礦工作中，通過(guò)對(duì)于真實(shí)場(chǎng)景的模擬，提高采礦工程的安全性，便于工作人員及時(shí)的對(duì)于采礦工程運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行全方位的把控和調(diào)整，全面提高采礦工程的開(kāi)展效率，推動(dòng)我國(guó)采礦作業(yè)領(lǐng)域到達(dá)新的發(fā)展高度。