張津鵬，閆海峰，金 磊

（國家能源集團(tuán)神寶能源有限公司 寶日希勒露天煤礦，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

目前，大型露天礦生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備主要使用重型卡車，由于露天煤礦的4 大生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)決定了露天煤礦運(yùn)輸設(shè)備數(shù)量多，運(yùn)輸車輛車型大，車輛作業(yè)線路長等運(yùn)輸特點(diǎn)，在運(yùn)輸過程中，司機(jī)處于卡車上方一個(gè)較小的駕駛室內(nèi)，卡車四周一定區(qū)域被自身車體遮擋，形成盲區(qū)，影響司機(jī)準(zhǔn)確地處理判斷外界周圍環(huán)境，易造成嚴(yán)重的相撞事故[1]。致使運(yùn)輸事故成為露天礦最易發(fā)生的事故，造成的傷亡人數(shù)也最多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在露天煤礦道路交通運(yùn)輸事故中，由于卡車盲區(qū)造成的事故高達(dá)60%，由于小型車輛超速違章行駛占20%，由于駕駛員疲勞駕駛造成的事故占15%左右[2]。道路標(biāo)識(shí)能起到提前預(yù)警的作用，但傳統(tǒng)道路標(biāo)識(shí)牌存在很多局限性，為此，研究露天煤礦道路運(yùn)輸預(yù)警預(yù)控技術(shù)，開發(fā)先進(jìn)、實(shí)用的礦山道路運(yùn)輸安全智能化預(yù)警體系，對(duì)特殊路段來往車輛起到提前預(yù)警作用，避免礦山道路交通事故的發(fā)生[3]，確保礦山運(yùn)輸系統(tǒng)能夠安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 礦山概況

寶日希勒露天煤礦隸屬于國家能源集團(tuán)大雁集團(tuán)（神寶能源）有限公司，是我國自主設(shè)計(jì)、自行施工的特大型露天煤礦。寶日希勒露天煤礦礦田面積43.7 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量15.83 億t，可采儲(chǔ)量13.28 億t，含有3 個(gè)煤層群。1 煤層全區(qū)發(fā)育而穩(wěn)定，厚度大，是主要開采煤層，煤層最大可采厚度28 m，最小可采厚度7.21 m，平均可采厚度22 m，傾角小于5°。該煤質(zhì)與其它煤產(chǎn)區(qū)煤質(zhì)相比，具有灰分低、發(fā)熱量高、水分低、揮發(fā)分高、特低硫、低磷、有害成分低等特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)動(dòng)力和化工用煤。

2020 年寶日希勒露天煤礦生產(chǎn)原煤2 145 萬t，完成土方剝離物8 771 萬m3。具有：斗容35 m3礦用電鏟6 臺(tái)；斗容10 m3礦用電鏟4 臺(tái)；載重100～220 t 的電動(dòng)輪自卸卡車68 臺(tái)，以及其他工程設(shè)備104臺(tái)；外委土方施工單位不同型號(hào)的采裝和運(yùn)輸設(shè)備544 臺(tái)。煤巖運(yùn)輸方式為公路運(yùn)輸，主要運(yùn)輸設(shè)備為100 t 級(jí)與220 t 級(jí)大型自卸卡車，自營與外委分區(qū)域運(yùn)行。剝離物由采場工作面運(yùn)輸支線經(jīng)南、北端幫至內(nèi)排土場排棄；煤炭由工作面支線經(jīng)中間橋、內(nèi)排土場主運(yùn)坡道至地面破碎站。礦山有著生產(chǎn)任務(wù)重，設(shè)備數(shù)量多，運(yùn)輸?shù)缆奋嚵髅芏却蟮忍攸c(diǎn)。

2 礦山現(xiàn)狀及問題分析

1）礦山現(xiàn)狀。寶日希勒露天煤礦作業(yè)范圍大、涉及面廣、空間交匯多、崗位分散，設(shè)備、設(shè)施流動(dòng)及變化快，群體作業(yè)交叉，人員自保和互保意識(shí)參差不齊，違章操作難以監(jiān)控。目前，隨著采剝工作線的不斷推移，綜合運(yùn)距持續(xù)增加，主運(yùn)輸?shù)缆芳拜o助運(yùn)輸?shù)缆芬圃O(shè)較為頻繁，每當(dāng)?shù)V用道路出現(xiàn)變更時(shí)，根據(jù)道路實(shí)際情況，為使新建道路警示標(biāo)識(shí)牌起到預(yù)警作用，原有的道路預(yù)警警示牌則需重新布置，露天礦現(xiàn)使用道路標(biāo)識(shí)牌為普通反光膜貼紙鋁板標(biāo)識(shí)牌，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際噴繪制作，當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生調(diào)整變化時(shí)，需要人工拆除重新制作安設(shè)。

2）問題分析。頻繁變更礦山道路布置將直接導(dǎo)致標(biāo)識(shí)牌投入數(shù)量不足、原道路標(biāo)識(shí)牌與現(xiàn)場實(shí)際不符等問題出現(xiàn)。而露天煤礦作業(yè)范圍大、道路涉及面廣、空間交匯較多，礦坑上下多達(dá)400 余塊道路標(biāo)識(shí)牌急需更新、擺設(shè)工作量較大，而且頻繁噴繪制作、更換擺設(shè)導(dǎo)致制作成本、重新拆裝成本及人工成本增加，現(xiàn)場作業(yè)人員及設(shè)備作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)陡增，從管理角度出發(fā)，道路預(yù)警標(biāo)識(shí)對(duì)保證行車安全起到了重要作用。近年來，寶日希勒露天煤礦不斷推動(dòng)智慧礦山建設(shè)，陸續(xù)使用各類智能化安保系統(tǒng)，因此從科技保安角度解決此問題，為大流量環(huán)境道路運(yùn)輸任務(wù)的安全提供保障。

3 無線智能系統(tǒng)在道路運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，5G 通信、無線技術(shù)的飛躍發(fā)展，露天煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)也發(fā)展到了一個(gè)新的高度。集全球衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）、無線數(shù)字通信技術(shù)、電子技術(shù)、礦山系統(tǒng)工程及計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)現(xiàn)代高新技術(shù)理論于一體，是提高露天煤礦安全預(yù)警能力，避免生產(chǎn)事故發(fā)生的有效手段，是露天煤礦汽車運(yùn)輸安全輔助系統(tǒng)達(dá)到21 世紀(jì)世界先進(jìn)水平的關(guān)鍵技術(shù)之一。

無線智能系統(tǒng)可以利用太陽能LED 可變換標(biāo)識(shí)牌替換原普通標(biāo)識(shí)牌，每一塊電子屏幕設(shè)有多個(gè)路標(biāo)內(nèi)容，可根據(jù)自己需求切換不同標(biāo)識(shí)，起到一屏多用的作用。同時(shí)，智能電子標(biāo)識(shí)牌的使用，節(jié)省制作牌板的時(shí)間、成本，減少人員操作設(shè)備安裝、人員現(xiàn)場作業(yè)時(shí)間，降低人員設(shè)備作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)；且LED燈較普通鋁板道路標(biāo)識(shí)牌具有更好的夜間指警示效果。另外，智能預(yù)警系統(tǒng)能夠自動(dòng)采集設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度，結(jié)合路段信息可對(duì)設(shè)備運(yùn)行速度進(jìn)行顯示，同時(shí)傳給調(diào)度中心記錄下來，作為司機(jī)評(píng)價(jià)以及事故追查的重要依據(jù)，避免了司機(jī)的僥幸心理，結(jié)合超速處罰管理規(guī)定，強(qiáng)制司機(jī)在礦山設(shè)定的最高限速內(nèi)安全行車，避免了因車輛超速行駛而引發(fā)的道路交通事故，為露天礦道路夜間行車提供更好的安全保障[4]。

1）礦山急彎會(huì)車智能預(yù)警系統(tǒng)。露天煤礦道路運(yùn)輸系統(tǒng)隨環(huán)境影響極大，道路在條件苛刻的生產(chǎn)現(xiàn)場布置時(shí)存在急轉(zhuǎn)彎道路，生產(chǎn)作業(yè)的自卸車及工程輔助車輛、指揮車等行駛至這類急轉(zhuǎn)彎道路時(shí)，行車視線受到環(huán)境因素影響，盲區(qū)范圍變大，為此，在礦坑彎道兩側(cè)的前方都設(shè)置車輛監(jiān)測感應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)車輛優(yōu)先進(jìn)入一側(cè)的監(jiān)測區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)立刻通過無線電信號(hào)傳輸，激活另一側(cè)的LED 警示標(biāo)志閃爍，來提前警示另一方車輛即將有來車交匯，提醒隨后進(jìn)入彎道的車輛提前減速行駛，起到提前預(yù)警作用[5]。急彎會(huì)車智能預(yù)警系統(tǒng)示意圖如圖1。

圖1 急彎會(huì)車智能預(yù)警系統(tǒng)示意圖

2）車輛交匯預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)生產(chǎn)作業(yè)的自卸車及工程輔助車輛、指揮車等行駛至道路匝道口或道路交匯處時(shí)，由于大型運(yùn)輸卡車盲區(qū)范圍大，道路車流密度大等因素，車輛交匯時(shí)存在極大的安全隱患。在匝道口或道路交匯處設(shè)置監(jiān)測警示裝置，當(dāng)匝道口路段有車輛進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)激活LED 標(biāo)志閃爍，警示道路上的車輛前方匝道口即將有車輛交匯，司機(jī)可提前進(jìn)行預(yù)判，選擇減速或者提前變道，避免發(fā)生交通事故，起到提前預(yù)警作用[6]。車輛交匯預(yù)警系統(tǒng)示意圖如圖2。

圖2 車輛交匯預(yù)警系統(tǒng)示意圖

3）十字交叉預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)生產(chǎn)作業(yè)的自卸車及工程輔助車輛、指揮車等行駛至交叉路口時(shí)，由于道路交叉路口處車流量大、叉口道路多等因素，車輛進(jìn)入時(shí)存在極大的安全隱患。在支線道路一側(cè)設(shè)置車輛監(jiān)測感應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)車輛進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域后，系統(tǒng)立刻激活設(shè)置在主道路旁的“停”警示標(biāo)志閃爍，警示支線路段的駕駛員前方有車經(jīng)過，司機(jī)可提前進(jìn)行預(yù)判，選擇減速或者主動(dòng)讓行，避免發(fā)生交通事故，起到提前預(yù)警作用[7]。十字交叉預(yù)警系統(tǒng)示意圖如圖3。

圖3 十字交叉預(yù)警系統(tǒng)示意圖

4 無線智能系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 無線智能系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1）終端操作方面。礦用無線智能道路標(biāo)識(shí)牌LED屏選用P10 道路專用顯示屏，具有防塵、防雨、防雪保護(hù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，工作人員可在服務(wù)器和手機(jī)客戶端對(duì)每塊顯示屏修改字幕、道路圖示以及各種參數(shù)，智能標(biāo)識(shí)牌損壞、脫網(wǎng)或停止工作時(shí)，后臺(tái)服務(wù)器可隨時(shí)報(bào)警通知。另外，露天煤礦管理部門可實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)牌編號(hào)管理，對(duì)指定地點(diǎn)的標(biāo)識(shí)牌內(nèi)容可做到實(shí)時(shí)實(shí)地更改，同時(shí)也可對(duì)智能標(biāo)識(shí)牌加裝衛(wèi)星定位模塊，將礦山中使用的每一處無線智能標(biāo)識(shí)牌位置顯示在地圖上，可做到定時(shí)更新，確保后期調(diào)整維護(hù)順暢。顯示屏具備智能感應(yīng)顯示功能與亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，當(dāng)有行人或車輛經(jīng)過時(shí)，智能標(biāo)識(shí)牌顯示屏自動(dòng)顯示相關(guān)內(nèi)容，人員和車輛通過后自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉，進(jìn)入休眠狀態(tài)，節(jié)約能耗。LED 屏背面燈箱使用1.5 mm 厚鍍鋅鋼板鏤空黑色烤漆制作，黃色亞克力安全警示語等安全標(biāo)語，起到安全警示的作用。

2）安全效益方面。無線智能道路標(biāo)識(shí)牌系統(tǒng)2020年8 月完成初驗(yàn)，開始在露天煤礦主運(yùn)輸?shù)缆?、坡道及道路轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行使用，取得明顯效果。車輛在進(jìn)入無線智能標(biāo)識(shí)牌50 m 范圍時(shí)，做到提前預(yù)警，解決礦山道路實(shí)時(shí)獲知位置信息的問題，對(duì)露天煤礦礦用卡車的公路運(yùn)輸安全進(jìn)行了有效預(yù)警預(yù)控。

3）成本方面。無線智能標(biāo)識(shí)牌可實(shí)現(xiàn)一牌多用的效果，即一塊標(biāo)識(shí)牌可同時(shí)顯示多個(gè)路標(biāo)內(nèi)容，并且可根據(jù)礦坑道路實(shí)際，隨時(shí)于電腦或手機(jī)終端更換路標(biāo)顯示內(nèi)容，節(jié)省牌板制作、人工設(shè)備安裝成本，同時(shí)，無線智能標(biāo)識(shí)牌采用太陽能電池板儲(chǔ)能供電方式，電池時(shí)間測試能做到48 h 無太陽光正常供電，后續(xù)使用維護(hù)費(fèi)用為0。

4）標(biāo)識(shí)牌移設(shè)方面。為解決標(biāo)識(shí)牌移設(shè)頻繁，移設(shè)過程較為困難等問題，路路通煤礦對(duì)礦用無線智能道路標(biāo)識(shí)牌底座進(jìn)行改造，由原有的水泥墩底座更改為可支撐結(jié)構(gòu)，使用鏟車或叉車可直接將其端起，移設(shè)較為方便，避免人員因推挪水泥墩底座時(shí)與鏟車聯(lián)合作業(yè)而發(fā)生意外人身傷害。

4.2 無線智能系統(tǒng)的缺陷

無線智能標(biāo)識(shí)牌在日常清洗方面存在一定困難，由于露天煤礦環(huán)境復(fù)雜，道路灰塵、煤塵較大，需要專門配備人員定期進(jìn)行設(shè)備清理，標(biāo)識(shí)牌如設(shè)置位置不恰當(dāng)或衛(wèi)生清理不及時(shí)將導(dǎo)致顯示屏顯示內(nèi)容模糊、亮度不夠等問題，影響預(yù)警效果。

5 結(jié)語

寶日希勒露天煤礦通過在道路運(yùn)輸系統(tǒng)中應(yīng)用無線智能系統(tǒng)，對(duì)礦用卡車及輔助車輛在特殊路段實(shí)現(xiàn)了有效預(yù)警，大大提高了露天煤礦道路交通運(yùn)輸?shù)陌踩禂?shù)，降低了人員因制作、移設(shè)老式標(biāo)識(shí)牌而產(chǎn)生的人工成本和材料成本，加速了露天煤礦向數(shù)字化、自動(dòng)化方向發(fā)展。