淮河能源集团谢桥矿开拓二区 安徽阜阳 236221
摘要：作为煤炭资源的开采大国，我国每年产出的煤矿数量可达世界总量的一半，而在煤炭资源消耗方面我国能源消耗总量的60%都是煤炭资源。为了能进一步提升我国煤炭资源开采应用的便捷性和智能性，构建智慧煤矿势在必行。在此环节，相关工作人员需要基于科学的可视化矿山建设技术做好智能化开采准备。
关键词：可视化矿山；机电技术；矿山建设
可视化矿山建设对于缓解我国能源危机具有重要意义，同时为解决开矿过程中的环境污染问题提供了高效的方案。在高新技术的推动下，煤矿开采过程管理会更加高效化、集约化，可为我国迈向煤炭强国提供坚实的技术保障。
1可视化矿山建设内容的主体
可视化矿山建设是在大数据分析基础上，运用仿真模拟、智能化、现代互联网技术、信息化等手段对煤矿开采、信息化管理、协同决策等实现有组织的、有体系的可视化建设、信息化管理和服务，以满足现代采矿的管理需求。模拟仿真的可视化矿山研究的基本框架如图1所示，主体包括以下4个方面。
1）一个核心：以可视化矿山建设为核心，以数据可视化为基础，在物联网、大数据和云计算等先进技术手段背景下，结合模拟仿真实现矿井相关的三维立体模型的展现，即实现模型可视化；基于真实性三维可视化模型的建立，通过粒子流渲染、重点区域颜色划分、云计算等方式，尽可能地模拟实际开采的场景，从模型可视化实现场景可视化；最后达到沉浸式可视化，将物体和场景由数据组合展现出来，实现无限制漫游、场景还原和模拟。
2）多类数据库：对矿井设计到开采各个环节的数据进行采集，形成多类数据库，包括矿井基本信息数据库、钻孔数据库、煤岩体物理力学参数数据库等。数据可视化是可视化矿山建设的根基，多类数据库是数据可视化的核心与载体，数据的分类、存储、转移和利用也是关键。
3）一个标准平台：打破信息孤岛，将各地域、各类别的开采信息软件统合在一个标准平台，配合集团领导监管和分配任务，服务广大工程技术人员，连接不同工种、不同级别的技术人员，实现矿区共同管理。
4）一个服务目标：积累、总结现有可视化矿山建设的经验，分门别类、取长补短、优化组合。实现采矿过程的实时控制、实时管理和实时处理，提升智能化管理水平。
2 建设可视化矿山的关键性技术
2.1 三维立体仿真模型
可视化矿山建设集多项先进的技术于一体，先进技术的融合使智能采矿目标成为可能。大数据、智能监控等技术是可视化功能实现的基础，其具体实现过程为将子单元和结构定义为块模型，然后通过三维技术的应用，存储和计算矿井空间数据，并在此基础上组建模型，最后在观看者眼前呈现出微观的数据[1]。针对矿井开采过程中的液气形态，可以使用软件中自带的渲染功能，增强气体的视觉表现力。
所以，在可视化矿山建设环节，三维立体矿井仿真模型的应用至关重要，这也是实践环节最关键的可视化矿山建设技术。在作业环节中，三维立体仿真模型的构建依据为矿区的勘察数据和地形地貌，模型中包括采掘工作面和矿井等内容。同时还能对动态化的开采过程进行模拟，从而为技术人员设计科学开采方案创造有利的条件。基于三维坐标数据，就可创造可视化开采模型，进而实现对煤矿开采过程的可视化模拟，为提高生产科学性和安全性奠定基础。
2.2 专家决策系统
在当前的煤炭开采环节，许多技术性问题必须经过专家的深入研究才能解决，但在当前的可视化矿山建设中由于设备智能性以及功能性的缺失，这一要求尚未被满足。因此，可视化矿山建设人员必须应用专家决策系统，为更科学高效地解决煤矿开采问题提供辅助。该技术的应用，可以从多样化的研究领域和层次对引起矿山开采问题的原因进行分析通过权重划分和理论支撑展现针对性的解决方案。
2.3 动态处理技术
煤矿开采的质量因素众多，所以生产环节的调配作业和管理难度颇高。为了保证可视化矿山的建设成效，在作业环节需要添加动态处理技术，借助于大数据处理系统，实现对生产数据的全面性收集和处理，让三维建模和支护设计、应急数据的准确性与实用性得到提升；同时，还应以数据网格化和融合的方式，实现情境化的数据管理，进而保证系统做出的数据呈现具备准确性和高效性[2]。当然，在动态处理技术应用环节，相关工作人员还需要合理应用调配系统。该系统应具备实现煤矿开采全过程调配的能力，可根据地质构造差异，实现对通风阻力的调节、单日产煤量和运输力的调控以及支架阻力阈值的调控，进而提高可视化矿山生产有效性和科学性提供辅助。
2.4 风险识别和预警技术
为了能提高煤矿开采的安全性，在作业环节需要高质量地完成危险源的之别和防控。所以，在可视化矿山建设环节，风险识别和预警技术不可或缺。由于煤矿开采的干扰因素过多，所以其风险源的种类也十分多样，为了有效地开展风险防控和安全保护工作，必须要借助于各种监测和监控设备实现对煤矿生产环节进行全面监控。不仅如此，相关工作人员还应该为有效防控危险源而制定明确的安全管理标准和监测预警指标。比如，制定采矿空间温度场、应力场、电磁场等指标，实现对采场数据的深度挖掘和把控，理顺彼此关系。同时，还要基于大数据和云计算技术，有效开展数据处理，为识别风险及时预警奠定基础。
2.5 数字化集成操作平台
建设可视化矿山的根本目的是实现煤矿开采的系统性和高效性管理，为提升单日开采量、提升开采安全性、降低开采能耗提供条件。而在实践工作环节，需要开采环节各项工作的综合管理和调度才能发挥可视化矿山的根本作用。所以，必须构建数字化集成操作平台，以便于实现对数据信息的有效收集、储存、处理和推送，完成对综合调度和监控，及时接受安全警报并制定有针对性地解决方案。此时，技术人员应该基于安全性和可靠性原则设计数字化集成操作平台，确保平台具备提供多样化检查处理方法的能力，并且能保障数据信息的安全可用[3]。
3可视化系统与煤矿机电设备运行状况的评估
通过大数据技术对数据的分析搜集，能实现对煤矿机电设备运行状况的评估。该系统分为基本操作模块、数据接口模块、数据查询模块、设备运行状态评估模块和预警模块，该系统具有设备管理功能和设备运行状态评估功能。设备管理功能能够实现对设备运行状态信息的实时监测，为决策者快速决策提供参考。设备运行状态评估是系统的核心，即对矿区机电设备的运行状态进行检测，评估设备运行情况，能够降低设备发生故障的概率。
结语：
目前，矿产开采领域的智能化水平越来越高，作为智慧煤矿的重要组成部分，可视化矿山的研究和应用逐渐广泛。基于此，文章着眼于可视化矿山建设内容，阐述了现阶段的可视化矿山发展技术情况，并对根据可视化矿山的建设问题和矿山作业环境的实践要求，对可视化矿山建设的关键性应用技术进行了论述。
参考文献：
[1]王守民.三维可视化技术在数字矿山中的应用研究[J].世界有色金属，2019（07）：12+14.
[2]贺雁鹏，黄庆享，曹健.可视化矿山的发展现状及关键技术[J].煤炭科学技术，2019，47（04）：32-37.
[3]廖世芳.矿业地理信息系统与数字矿山分析研究[J].中国锰业，2017，35（03）：176-178.