雷志勇，王 磊，高振飛，王忠鑫，3

（1.國(guó)家能源集團(tuán)陜西神延煤炭有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000；2.中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110015；3.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

2020 年3 月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局等8 部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改能源［2020］283 號(hào)），為中國(guó)露天煤礦的高質(zhì)量發(fā)展及智能化的建設(shè)指明了方向，并且提出了露天煤礦智能化建設(shè)的首要任務(wù)及保障措施。2021 年12 月，國(guó)家能源局印發(fā)了國(guó)能發(fā)煤炭規(guī)［2021］69 號(hào)《智能化示范煤礦驗(yàn)收管理辦法（試行）》，對(duì)首批確定的71 個(gè)國(guó)家智能化示范煤礦的具體建設(shè)目標(biāo)、推薦的建設(shè)項(xiàng)目、驗(yàn)收申報(bào)流程等提供了基礎(chǔ)依據(jù)。在2020—2021 年間，陜西、山東、內(nèi)蒙古、河南、新疆、貴州、山西、等地相繼發(fā)布了、《行動(dòng)方案》、《驗(yàn)收辦法》、《指導(dǎo)意見(jiàn)》、《實(shí)施方案》等政策文件，并于2021 年開(kāi)展了智能化煤礦驗(yàn)收工作[1]。

安全是露天煤礦智能化建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及國(guó)內(nèi)政府相關(guān)政策的推行，國(guó)內(nèi)露天煤礦智能化建設(shè)工作正在進(jìn)行，構(gòu)建完善的智能安全保障體系是國(guó)內(nèi)露天煤礦智能化建設(shè)的首要目標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)露天煤礦智能安全保障體系的建設(shè)還處于初級(jí)階段，相關(guān)的智能安全系統(tǒng)有待完善，根據(jù)露天煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)因素的類別進(jìn)行劃分。為此，從“智能邊坡安全保障、智能疏干排水、移動(dòng)設(shè)備智能安全保障、火災(zāi)智能預(yù)警、爆破智能安全預(yù)警、人員智能安全管控”6 個(gè)方面對(duì)露天煤礦安全保障體系相關(guān)的監(jiān)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng)及建設(shè)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行闡述[2]，并且指明當(dāng)前露天煤礦智能安全保障體系存在的問(wèn)題。

1 安全智能保障體系建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 智能邊坡安全保障

露天煤礦開(kāi)采煤層需要將上部巖土層剝離，形成了露天煤礦邊坡，在地表境界確定的條件下，為了多采出煤炭，在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下邊坡角會(huì)被確定為1 個(gè)相對(duì)安全的角度，但是隨著降雨、風(fēng)化剝蝕、設(shè)備作業(yè)等因素影響，邊坡極易發(fā)生滑坡、片幫、坍塌等災(zāi)害，因此邊坡監(jiān)測(cè)是露天煤礦生產(chǎn)安全重要環(huán)節(jié)，部分露天煤礦采用多種邊坡監(jiān)測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)立體化監(jiān)測(cè)，通過(guò)多源數(shù)據(jù)融合提高邊坡監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性[3]。露天礦邊坡多源數(shù)據(jù)立體化監(jiān)測(cè)示意圖如圖1。

圖1 露天礦邊坡多源數(shù)據(jù)立體化監(jiān)測(cè)示意圖

1）GNSS 邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。GNSS 的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，其基本原理是已知位置的衛(wèi)星到GNSS接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)解析得到接收機(jī)的具體位置，獲得監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并以時(shí)間序列為基礎(chǔ)記錄邊坡巖體的形變信息。在構(gòu)建GNSS 系統(tǒng)過(guò)程中，露天礦山通常采用幾個(gè)或十幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成全礦的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋大部分重點(diǎn)或具有潛在危險(xiǎn)的邊坡臺(tái)階表面[4]。

2）邊坡雷達(dá)。邊坡雷達(dá)的全稱是邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)雷達(dá)，其原理是通過(guò)測(cè)定電磁波從發(fā)射器發(fā)射至目標(biāo)及被目標(biāo)反射至接收器的時(shí)間，計(jì)算出雷達(dá)至目標(biāo)的距離，當(dāng)目標(biāo)發(fā)生形變時(shí)，電磁波的相位將產(chǎn)生一定差值，因此通過(guò)雷達(dá)對(duì)同一位置的連續(xù)測(cè)量可以獲 取目標(biāo)的相對(duì)位移量，進(jìn)而記錄邊坡巖體時(shí)間序列上的形變信息。

3）邊坡測(cè)量機(jī)器人。測(cè)量機(jī)器人通過(guò)全站儀識(shí)別露天礦邊坡坡面上的棱鏡，采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)露天礦邊坡危害的全面監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)主要由操控端、計(jì)算機(jī)、控制器、傳感器、后端軟件平臺(tái)等組成。通過(guò)自動(dòng)化作業(yè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)邊坡危險(xiǎn)因素，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警通知相關(guān)人員進(jìn)行處理[5]。

4）三維激光掃描儀。三維激光掃描儀通過(guò)激光測(cè)距，識(shí)別露天礦邊坡坡面三維點(diǎn)的位置信息，進(jìn)而建立露天礦邊坡的三維圖像。系統(tǒng)利用反射器呈扇形掃描露天礦指定的邊坡范圍，然后利用激光信號(hào)的往返的時(shí)間來(lái)確定三維點(diǎn)的距離，并且利用算法轉(zhuǎn)換獲得邊坡的三維點(diǎn)的精確坐標(biāo)。

1.2 智能疏干排水

露天煤礦水害是指由于大氣降水、地下水匯入采掘場(chǎng)，淹沒(méi)設(shè)備或人員，造成人身傷害、財(cái)產(chǎn)損失、工作面的破壞。目前露天煤礦防治水害的主要方式有采用防洪溝截流、集水坑排水、疏干孔進(jìn)行地下水疏干、帷幕截水等。露天煤礦通過(guò)建設(shè)智能化疏干排水系統(tǒng)、水文數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、三維地下水流場(chǎng)模型等智能化手段為露天煤礦水害防治賦能。

1）智能化疏干排水系統(tǒng)[6]。智能化疏干排水系統(tǒng)通過(guò)可編程的邏輯控制器，可在系統(tǒng)平臺(tái)遠(yuǎn)程控制閥門(mén)、水泵等設(shè)備，同時(shí)，泵房的控制、液位、視頻等信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作水泵啟停并顯示設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)平臺(tái)根據(jù)液位信號(hào)實(shí)現(xiàn)水泵遠(yuǎn)程自動(dòng)啟停。

2）水文數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。水文數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依托工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上云、遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警等功能。通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接各類傳感器，可以實(shí)時(shí)獲取地下水的水位、水量、流速、溫度、電導(dǎo)率等水文數(shù)據(jù)，傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺(tái)，并且提供可視化數(shù)據(jù)圖表支持，并在數(shù)據(jù)異常時(shí)自動(dòng)報(bào)警。

3）水文地質(zhì)數(shù)值模型。利用Modflow、GMS 等地下水?dāng)?shù)值模擬軟件，通過(guò)地質(zhì)報(bào)告、水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等資料建立露天煤礦三維水文地質(zhì)數(shù)值模型，通過(guò)模型預(yù)測(cè)露天煤礦地下水的流場(chǎng)，進(jìn)而指導(dǎo)露天煤礦進(jìn)行疏干方案的設(shè)計(jì)工作[7]。

1.3 移動(dòng)設(shè)備智能安全保障

當(dāng)前我國(guó)露天煤礦剝離工程外委施工模式占據(jù)主導(dǎo)地位，外委施工隊(duì)伍普遍采用小型化作業(yè)設(shè)備，設(shè)備數(shù)量多，整體呈現(xiàn)“螞蟻搬家”的局面[8]，露天煤礦對(duì)外委施工隊(duì)伍的安全管理面臨極大壓力，在此背景下廠家開(kāi)發(fā)出車輛防碰撞系統(tǒng)、駕駛員行為分析系統(tǒng)、胎溫胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等智能化相關(guān)產(chǎn)品，大大提高了露天煤礦安全管理水平。

1）車輛防碰撞系統(tǒng)。通過(guò)高精度定位模塊獲取車輛的位置、高程、速度、方向等信息，并使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，向車輛四周進(jìn)行廣播本車位置信息，通過(guò)系統(tǒng)終端判斷兩車間的距離、行駛方向、速度等信息，并實(shí)在顯示終端上實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)設(shè)置閾值報(bào)警實(shí)現(xiàn)礦用卡車的碰撞及超速預(yù)警。車輛防碰撞應(yīng)急制動(dòng)基于毫米波雷達(dá)探測(cè)、AI 視覺(jué)等多種技術(shù)于一體，實(shí)時(shí)探測(cè)前方物體的距離，雷達(dá)控制器根據(jù)雷達(dá)傳感器測(cè)得本車速度得出安全距離，融合動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別算法，對(duì)車輛前方的障礙物物體進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)識(shí)別，當(dāng)雷達(dá)傳感器測(cè)得的距離小于安全距離時(shí)剎車電機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行車輛減速。

2）駕駛員行為分析系統(tǒng)。利用深度學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員違章行為的自動(dòng)偵測(cè)，可以識(shí)別駕駛員駕駛接打電話、吸煙等違章行為，當(dāng)駕駛員出現(xiàn)違章行為時(shí)，AI 視頻攝像頭自動(dòng)識(shí)別并上傳記錄至后臺(tái)終端，并且在駕駛室內(nèi)進(jìn)行語(yǔ)音警報(bào)，相關(guān)的違章信息儲(chǔ)存在本地隨時(shí)調(diào)閱。

3）胎溫胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。露天礦卡車胎溫胎壓監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)卡車輪胎的胎溫胎壓狀態(tài)，在輪胎出現(xiàn)異常時(shí)可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提示相關(guān)人員進(jìn)行處理，避免事故的發(fā)生[9]，系統(tǒng)利用溫度探測(cè)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，可實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行車輛輪胎的溫度，壓力，加速度等信息，并對(duì)采樣信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成歷史表格和曲線，有效的統(tǒng)計(jì)輪胎磨損以及破壞規(guī)律，同時(shí)可對(duì)輪胎溫度過(guò)高，壓力過(guò)低進(jìn)行報(bào)警提示。

4）司機(jī)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。基本原理就是基于人體的生命特征參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)生命體征的數(shù)據(jù)也會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)智能設(shè)備對(duì)駕駛員生命體征的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再由智能系統(tǒng)進(jìn)行分析，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，以減少或避免引發(fā)更大的事故。系統(tǒng)利用智能穿戴設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員心率、血壓、血氧飽和度等健康信息，以AI 算法融合視頻信息與人員健康信息，自動(dòng)判別駕駛員異常行為，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到異常行為時(shí)，終端提供聲音預(yù)警。

1.4 火災(zāi)智能預(yù)警

露天煤礦火災(zāi)形式多樣，可能有人為因素、電氣設(shè)備故障、火工品油料車事故、煤層自燃、輸送帶或輪胎摩擦等因素，針對(duì)露天煤礦火災(zāi)的特點(diǎn)，廠商開(kāi)發(fā)出感溫電纜／分布光纖測(cè)溫、紅外掃描測(cè)溫、可燃?xì)怏w及粉塵監(jiān)測(cè)等多種智能化感知手段。

1）感溫電纜與分布式光纖。由至少2 根導(dǎo)線組成感溫電纜，當(dāng)起火時(shí)，導(dǎo)線的電阻數(shù)值發(fā)生改變，當(dāng)超過(guò)報(bào)警界限時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。按纜式線型感溫火災(zāi)探測(cè)器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜溫度，通過(guò)對(duì)露天礦主變電所電纜、電纜接頭和電纜溝等位置的溫度在線監(jiān)測(cè)。分布式光纖又名線型光纖感溫火災(zāi)探測(cè)器。其主要運(yùn)用光纖的“光時(shí)域反射原理”以及“后向喇曼散溫度效應(yīng)”。光纖測(cè)溫利用光纖內(nèi)部散射光的光強(qiáng)隨溫度變化的原理，測(cè)量散射光的強(qiáng)度，通過(guò)算法計(jì)算出反射點(diǎn)的溫度，當(dāng)反射點(diǎn)的溫度超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。

2）紅外掃描測(cè)溫。紅外掃描測(cè)溫利用熱成像探測(cè)溫度，利用云臺(tái)及行走機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)采掘場(chǎng)、穹頂倉(cāng)、條形儲(chǔ)煤場(chǎng)的連續(xù)測(cè)溫，通過(guò)系統(tǒng)軟件顯示報(bào)警溫度和出現(xiàn)高溫的空間位置，實(shí)現(xiàn)全域溫度狀態(tài)異常監(jiān)測(cè)，當(dāng)溫度超過(guò)界限時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警，并且通過(guò)后臺(tái)提示出現(xiàn)火災(zāi)危險(xiǎn)點(diǎn)的位置信息。

3）可燃?xì)怏w、粉塵監(jiān)測(cè)。露天煤礦需要對(duì)煤塵、一氧化碳、甲烷等可燃?xì)怏w、粉塵監(jiān)測(cè)，相關(guān)監(jiān)測(cè)設(shè)備主要安裝在煤倉(cāng)、運(yùn)煤帶式輸送機(jī)等容易發(fā)生火災(zāi)區(qū)域，氣體、粉塵傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域的粉塵及氣體濃度，當(dāng)濃度超過(guò)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，并顯示對(duì)應(yīng)的濃度數(shù)值。監(jiān)測(cè)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)露天礦多種場(chǎng)景火災(zāi)事故的預(yù)報(bào)及預(yù)測(cè)。

1.5 爆破智能安全預(yù)警

露天煤礦爆破安全事故包括爆破飛石傷人、人員及設(shè)備撤離不及時(shí)導(dǎo)致的人員傷亡及設(shè)備損壞，爆破震動(dòng)、沖擊導(dǎo)致的構(gòu)建筑的損壞等。露天煤礦智能化建設(shè)通過(guò)建立智能爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)、爆破警戒區(qū)域預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)露天煤礦爆破工程的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、爆破區(qū)域的安全預(yù)警。

1）爆破警戒區(qū)域監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。爆破警戒區(qū)域監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)主要由前端的高清長(zhǎng)焦距云臺(tái)攝像機(jī)與搭載高清攝像機(jī)的無(wú)人機(jī)配合組成視頻采集系統(tǒng)，通過(guò)AI 攝像頭自動(dòng)識(shí)別人員及車輛，當(dāng)其進(jìn)入露天礦爆破警戒區(qū)時(shí)，通過(guò)多種方式提示相關(guān)人員危險(xiǎn)預(yù)警信息，進(jìn)而避免事故的發(fā)生。

2）智能爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)。智能爆破設(shè)計(jì)通過(guò)軟件建立三維地質(zhì)模型，輸入巖石種類、密度、臺(tái)階參數(shù)、炸藥種類等指標(biāo)，設(shè)計(jì)不同的布孔參數(shù)，通過(guò)爆破效果模擬功能預(yù)測(cè)在不同布孔、裝藥參數(shù)下，對(duì)爆破塊度、爆堆形態(tài)、爆破震速、爆破飛石等指標(biāo)效果進(jìn)行預(yù)測(cè)，以指導(dǎo)爆破參數(shù)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、爆破警戒區(qū)域的劃定，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)爆破、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

1.6 人員智能安全管控

露天煤礦安全重點(diǎn)在于保障人的安全，關(guān)鍵點(diǎn)在于知道作業(yè)人員的“位置、狀態(tài)”，進(jìn)而避免事故的發(fā)生。目前露天煤礦通過(guò)智能化設(shè)備實(shí)現(xiàn)“人員精確定位、健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)置電子圍欄”方式保障作業(yè)人員安全，避免事故發(fā)生。

1）UWB 高精度定位。UWB（超寬帶技術(shù)）具有厘米級(jí)的高精度定位能力，其信號(hào)時(shí)域?qū)挾葮O窄，接收端在測(cè)量時(shí)，能獲得極高的時(shí)間分辨率。以已知空間坐標(biāo)的基站為基點(diǎn)，基站通過(guò)脈沖間隔一定時(shí)間自動(dòng)識(shí)別員工的定位標(biāo)簽，不間斷進(jìn)行測(cè)距，進(jìn)而識(shí)別員工的位置。

2）人員健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。露天煤礦利用可穿戴設(shè)備進(jìn)行一線作業(yè)人員的健康的監(jiān)測(cè)工作?；驹砭褪腔谌梭w的生命特征參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)生命體征的數(shù)據(jù)也會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)檢測(cè)設(shè)備對(duì)駕駛員生命體征的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再由智能系統(tǒng)進(jìn)行分析，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，以減少或避免引發(fā)更大的事故。

3）電子圍欄。電子圍欄通過(guò)AI 攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)越界偵測(cè)、區(qū)域入侵偵測(cè)、進(jìn)入/離開(kāi)區(qū)域偵測(cè)、徘徊偵測(cè)、人員聚集偵測(cè)、快速移動(dòng)偵測(cè)、停車偵測(cè)、物品遺留／拿取偵測(cè)、場(chǎng)景變更偵測(cè)等功能。AI 分析系統(tǒng)對(duì)偵測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)、分析、分類，進(jìn)而不斷提升監(jiān)測(cè)報(bào)警準(zhǔn)確率。通過(guò)電子圍欄對(duì)破碎站作業(yè)區(qū)域、帶式輸送機(jī)沿線、邊坡危險(xiǎn)區(qū)域、爆破作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)生越界入侵時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，進(jìn)而最大程度避免事故發(fā)生。

2 安全智能化建設(shè)存在問(wèn)題

2.1 系統(tǒng)間存在數(shù)據(jù)壁壘

露天煤礦在安全智能化建設(shè)過(guò)程中往往將各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，各個(gè)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，各安全防護(hù)類產(chǎn)品各自為戰(zhàn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)間未形成有效的關(guān)聯(lián)，智能化生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)景與數(shù)字技術(shù)融合程度較低[10]，導(dǎo)致領(lǐng)導(dǎo)決策延遲、安全信息管理分散、數(shù)據(jù)重復(fù)管理等情況，礦山未形成有效的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，未建設(shè)統(tǒng)一的安全管控平臺(tái)，礦山安全管理水平未得到本質(zhì)提升[11]。

2.2 缺乏組織管理制度建設(shè)

目前安全智能化系統(tǒng)建設(shè)存在“重硬件輕軟件”、“重建設(shè)輕運(yùn)營(yíng)”的現(xiàn)象[12]。很多礦山建成相關(guān)的安全智能化系統(tǒng)的建設(shè)后，未建設(shè)相關(guān)的系統(tǒng)管理制度及運(yùn)行體系，如車輛三防系統(tǒng)發(fā)出超速報(bào)警后應(yīng)該如何處理，邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信息應(yīng)該如何應(yīng)如何上報(bào)、系統(tǒng)的信息及數(shù)據(jù)應(yīng)該如何維護(hù)等。同時(shí)礦山缺少既懂采礦、又通機(jī)電信息的復(fù)合型人才[13]，安全智能化系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)大部分仍然依賴設(shè)備供應(yīng)商，系統(tǒng)的正常運(yùn)行受到制約。

2.3 外委模式制約

目前國(guó)內(nèi)大部分露天煤礦剝離及爆破工程采用外委模式進(jìn)行作業(yè)[14]，外委剝離施工隊(duì)伍一般采用小型設(shè)備作業(yè)，具有設(shè)備型號(hào)不統(tǒng)一、設(shè)備數(shù)量多的特點(diǎn)[15]，而爆破外委隊(duì)伍一般采用工廠預(yù)制好的藥卷進(jìn)行爆破，不采用裝藥車進(jìn)行裝藥，鉆機(jī)的智能化水平亦較低。外委施工隊(duì)伍為了節(jié)約成本，以完成合同約定的作業(yè)項(xiàng)目為前提，不愿對(duì)設(shè)備的智能化改造進(jìn)行必要的投入。

2.4 新興技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)新挑戰(zhàn)

目前國(guó)內(nèi)露天煤礦以少人、無(wú)人作為智能化建設(shè)的目標(biāo)之一，逐漸開(kāi)展卡車無(wú)人駕駛、作業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程遙控、破碎站無(wú)人值守、變電站無(wú)人值守等智能化項(xiàng)目的建設(shè)工作，無(wú)人化礦山建設(shè)的同時(shí)亦為礦山的安全管控帶來(lái)新的挑戰(zhàn)[16]。如何保障無(wú)人駕駛車輛與有人駕駛車輛安全穩(wěn)定混編運(yùn)行、無(wú)人駕駛車輛如何在無(wú)人值守破碎站安全穩(wěn)定卸載物料、遠(yuǎn)程遙控鉆機(jī)、電鏟、推土機(jī)等設(shè)備如何保證安全作業(yè)都是當(dāng)前露天煤礦面臨的新挑戰(zhàn)。

3 安全智能化建設(shè)思路

3.1 構(gòu)建多源數(shù)據(jù)融合的安全管控系統(tǒng)

通過(guò)構(gòu)建多源數(shù)據(jù)融合的綜合安全管控系統(tǒng)[17]，將運(yùn)輸、火災(zāi)、邊坡、爆破等各項(xiàng)安全智能化系統(tǒng)接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)露天煤礦安全類數(shù)據(jù)的全局管理，同時(shí)構(gòu)建多種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的煤礦綜合風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警分析模型，打通安全類系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)壁壘，對(duì)煤礦海量安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判[18]，找出事故發(fā)生的區(qū)域性、周期性、關(guān)聯(lián)性等規(guī)律特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)露天煤礦精準(zhǔn)管控、精準(zhǔn)生產(chǎn)、精準(zhǔn)施策提供科學(xué)決策的需要[19]。露天煤礦安全綜合管控平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)如圖2。

圖2 露天煤礦安全綜合管控平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

3.2 加速露天煤礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變

外委經(jīng)營(yíng)模式已成為露天礦常見(jiàn)的運(yùn)營(yíng)模式，該模式具有成本低、生產(chǎn)管理簡(jiǎn)單、設(shè)備小型化等特點(diǎn)[20]，外委運(yùn)營(yíng)模式為國(guó)內(nèi)露天煤礦建設(shè)及運(yùn)營(yíng)作出了巨大的貢獻(xiàn)，但是在當(dāng)下國(guó)家加速推進(jìn)智能化礦山建設(shè)的條件下，外委運(yùn)營(yíng)模式嚴(yán)重阻礙了礦山的智能化升級(jí)，礦山在人員及作業(yè)設(shè)備皆為外委單位的條件下很難展開(kāi)智能化建設(shè)。資金充裕的礦山企業(yè)應(yīng)該購(gòu)置自有設(shè)備，建設(shè)自身人才隊(duì)伍，逐步由外委運(yùn)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樽誀I(yíng)模式，更好地開(kāi)展本礦智能化建設(shè)及運(yùn)營(yíng)工作。

3.3 建立智能化露天煤礦安全管理體系

國(guó)內(nèi)露天煤礦智能化建設(shè)工作逐步開(kāi)展，勢(shì)必對(duì)露天煤礦原來(lái)安全管理體系帶來(lái)影響，根據(jù)對(duì)各礦調(diào)研結(jié)果來(lái)看，各礦還未開(kāi)展相關(guān)管理方法、模式、標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)工作。露天煤礦應(yīng)根據(jù)自身智能化系統(tǒng)建設(shè)情況，對(duì)露天煤礦業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)和底層業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行梳理，重新制定智能化露天煤礦安全生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)，以安全管理標(biāo)準(zhǔn)為載體，針對(duì)智能化系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)露天煤礦的安全管理的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行重塑，構(gòu)建露天煤礦智能化安全管理體系。露天煤礦智能安全管理體系總體架構(gòu)示意圖如圖3。

圖3 露天煤礦智能安全管理體系總體架構(gòu)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)露天煤礦智能化建設(shè)逐步開(kāi)展，在安全智能化建設(shè)領(lǐng)域取得了一定的成果，但是仍然面臨數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度不高、管理制度缺失、經(jīng)營(yíng)模式制約、智能化作業(yè)新場(chǎng)景帶來(lái)的安全管理挑戰(zhàn)等問(wèn)題。針對(duì)目前建設(shè)現(xiàn)狀，創(chuàng)新性地提出了“構(gòu)建多源數(shù)據(jù)融合的安全管控系統(tǒng)、加速露天煤礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變、建立智能化露天煤礦安全管理體系”的建設(shè)思路，保障我國(guó)露天煤礦安全智能化項(xiàng)目的順利實(shí)施，進(jìn)一步提升中國(guó)露天煤礦的安全生產(chǎn)管理水平。