矿山安全仿真模拟平台建筑关键技术.pdfVIP

矿山安全仿真模拟平台建设关键技术1 陈建宏，周科平，周智勇，舒学军，古德生 中南大学资源与安全工程学院，长沙（410083 ） E-mail ：cjh@263.net 摘 要：目前仿真技术在矿山安全领域以安全教育培训等为主，主要侧重于解决某一局部问 题的安全仿真理论与技术研究，各仿真系统重复建模，互操作性、重用性差，因此，不能适 应我国矿山的复杂变化，缺少灵活性，适应性差。矿山安全仿真模拟平台的开发理论与试验 研究建立目前在国内处于起步阶段。本文根据《国家安全生产科技发展规划》，针对我国矿 山安全生产现状，从数字矿山的思路，设计了一套采用可视化、网络化、集成化技术研究开 发矿山安全仿真模拟平台的技术方案，分析了相关的技术难题和关键技术；同时探讨了通过 平台建设，理论研究与应用开发相结合、科研与教学实践相结合的方式，培养矿山安全教学 科研人才的设想。 关键词：矿山安全，数字矿山，仿真模拟，安全仿真平台，关键技术，安全人才培养 1. 引 言 安全生产是我国矿业持续、稳定、健康发展的重要保证，随着社会经济的发展，安全 生产越来越突显其重要地位和作用。根据《国家安全生产科技发展规划》煤矿及非煤矿领 域研究报告[1]，我国矿业安全形势依然严峻，事故呈上升趋势，为改善我国矿山安全生产科 学技术水平较低，安全生产科学技术发展严重滞后国民经济和社会发展，同时与发达国家 的差距进一步扩大，尚不能为矿山安全生产提供足够的支撑和保障的状况，我国将按照矿 山安全生产的客观规律，加强对重大理论问题的研究、对关键共性技术的攻关、对高新技 术和先进适用技术的推广应用，确保矿山安全生产形势根本好转，促进矿业可持续发展。 报告指出，“为揭示安全事故的致因和灾害发生机理，摸清事故发生发展及演化过程， 探索灾害预测预报的敏感性指标或参数，寻找防止事故发生的途径和方法，灾害防治工作 的源泉和根本将是矿山安全科技的基础理论研究。”……“针对矿山安全生产中的共性、关键 性和前瞻性的技术问题，加强科技攻关，提高对矿山主要灾害的识别能力、监测预警能力、 防治与控制能力；提高矿井的防灾抗灾水平、事故的抢险救灾水平、安全生产管理的科技 水平、事故的鉴定分析水平等。以危险源辨识、监测预警、灾害防治、应急救援、事故分 析处理、科学管理等6 方面为主线，开展30 项重点科技攻关。”……“本着推广先进、成熟、 适用的科研成果，及时淘汰技术落后、安全生产程度低的技术与装备的精神，在充分论证 的基础上，遴选出了7 类35 项煤矿安全技术与装备重点推广，力争在较短的时间内，提高 煤矿防治灾害事故的能力。” 在《国家安全生产科技发展规划》列出的这些基础理论研究、重点科技攻关以及重点 推广项目中，仿真模拟技术是必须借助的必要的技术手段之一。 建模与仿真技术是国内外许多工程领域和基础研究方面广泛采用的技术，它具有投资 少、周期短、见效快、可控、安全无破坏性、极易修改结构及参数、易于考虑多种因素的 综合作用等优点。它可以避免一般研究方法由于难于考虑各种因素相互间的动态影响，使 研究结果与实际情况相距甚远的缺点，而且可以减少投资风险和避免造成人力、资金的浪 费。为此，发达国家在众多领域中广泛采用了仿真技术。该技术已被美国关键技术委员会 于1991 年确定为影响美国国家安全及繁荣的22 项关键技术之一[2-5] 。 1 本课题得到全国优秀博士论文课题“金属矿山安全预警系统的研究与开发” （200449 ）专项资金的资助。 -1- 2. 国内外研究现状 目前，仿真模拟技术在国外安全科学技术领域已有大量研究和应用，用以加强安全系 统设计、安全教育培训，进行事故调查、诊断和研究、安全评价，应急预案演练等，以达 到减少安全事故的目的。美国矿业通过采用计算机仿真模拟、虚拟现实技术，预测采矿过 程中由于操作失误、控制系统故障或设备故障等非正常原因导致的危险事故，以及故障在 流程中传播的不利后果，并将采矿工艺和安全控制融合在一起，发挥各自的长处，这样就 增强了对安全隐患的预见性，大幅度减少煤矿挖掘中的意外险