大型露天煤矿设备协同作业的安全管理模式

引言：多类型设备如挖掘机、自卸卡车以及穿孔机等会参与大型露天煤矿设备的协同作业，该作业环境复杂多变，且交叉作业频繁，使得安全风险处于较高水平。传统的安全管理模式存在风险预判不够充分、协同管控效率低下、应急响应较为滞后等情况，难以契合设备密集型协同作业的在安全需求。构建套科学的安全管理模式，对于精准识别设备协同过程中的风险、规范作业流程、提升应急处理能力而言具备重要价值，可以切实减少安全事故的发生，保障煤矿生产得以稳定且高效地开展。

1 传统设备协同安全管理模式的局限性

1.1 风险预判滞后

在传统管理模式中，主要凭借事后统计以及经验判断，在对设备协同过程中的动态风险进行识别方面存在缺失。风险评估大多定期开展，难以察觉到实时协同过程中突然出现的隐患，如设备负载突然变化、临时作业区域调整风险等，造成风险管控处于被动应付的情况。

1.2 协同管控分散

安全管理的责任依据设备类别或者作业的区域进行划分，缺少跨越不同设备、跨越不同区域的协作机制。运输设备的安全管理工作由运输队承担，采装设备则由采装队实施管理。当运输设备与采装设备在作业面出现交叉作业的情况时，容易产生管理上的空白区域，并且协调的效率会变得十分低下。

2“风险预警-协同管控-应急响应-持续改进”安全管理模式构建

2.1 核心框架

通过在设备上安装 GNSS 定位、毫米波雷达、振动传感器等的装置，以实时采集设备的位置、运动时的速度、状态参数以及周遭环境的数据；运用边缘计算节点对数据加以预处理，识别出设备间距过近、速度出现异常、状态呈现劣化等风险征兆；经由云平台构建风险评估的模型，将历史事故数据与实时参数相结合，生成相应的风险等级并且自动发出预警，高风险的信息会在实时状态下推送给管理人员以及设备的操作人员。

拟定设备协同作业的标准流程，清晰界定不同设备间的安全间距、信号交互的具体方式以及作业面交接的详细程序；研发协同调度平台，依据风险预警的结果对设备运行的路径予以优化，规避高风险的交叉作业情况；施行“作业许可制度”，在开展协同作业前，作业方案需经由安全管理人员进行审核，在确认风险防控措施全部落实到位后，方可开展作业。

构建设备协同的事故应急指挥中枢，对设备调度资源、安全监管资源、医疗救援资源等予以整合，拟定具有针对性的预案；借助数字孪生技术手段，对事故场景展开模拟，以辅助完成救援方案的制定；配置应急通信相关设备，保证事故现场与指挥中枢可以实现实时的联通；开展协同应急演练，以此增强多部门、多设备间的联动处置效能。

在事故或者险情出现后，借助设备数据、监控录像等手段重现事件的整个过程，对风险预警未能发挥作用、协同管控存在漏洞、应急处置欠缺等问题展开分析；每个季度举行安全分析会议，对设备协同安全管理工作中较为薄弱的部分进行总结，对风险评估模型的参数以及作业流程予以调整；将改进的措施归入安全管理制度中，构建起“预警-管控-处置-改进”的闭环式管理模式[1]。

2.2 关键支撑技术

以厘米级高精准度的 GNSS 定位与 UWB 室内定位相融合的途径，达成设备在开阔地带以及繁杂作业面的精确方位确定，方位确定的误差小于或等于10 厘米。凭借定位数据即时算出设备间的相对距离以及运动路线，一旦间距小于安全临界值，便会自动激发声光警报，对操作人员予以提醒使其进行避让。

对设备状态数据、环境数据以及操作数据予以整合，借助机器学习的算法识别异常的模式。例如，若卡车的速度出现异常的急剧升高，并且在其周边50 米的范围内有挖掘机正在进行作业，系统便会判定其处于高风险的状态，强制对其速度进行限制。

搭建可以实现设备协同作业的数字孪生模型，以此对现实作业场景中的设备、人员以及环境等要素进行映射。借助仿真的方式模拟不同协同方案的风险概率，对设备的调度路径予以优化；当事故出现后，依托孪生模型对事故的整个过程进行重现，以此辅助开展原因分析工作，同时对应急策略进行优化。

3 安全管理模式的实施路径

3.1 体系构建阶段

对设备协同作业过程中的安全风险点予以梳理，制定出《设备协同作业安全管理规定》，以此来明晰各个参与方的职责；编制《设备协同安全操作规程》，对不同设备组合开展协同作业时的流程、信号规则以及应急动作加以规范；构建起风险评估指标体系，对设备交互、环境干扰等风险的评估标准进行量化。

配置用于设备定位以及状态监测的终端，达成对主要协同设备的全面接入；研发具备安全管理功能的平台，整合风险预警、协同调度、应急指挥等功能模块，保障数据可以实时进行传输与共享；构建数字孪生的仿真环境，引入采场的三维模型以及设备参数，完成与物理设备间的联动调试 。

3.2 试点应用阶段

挑选设备协同呈现高度密集状态的采区开展试点工作，着重对风险预警的准确性、协同管控流程存在的可行性、应急响应体现出的及时性予以验证。在试点的时间段内，每日收集设备运行数据以及安全相关的记录，每周组织专题性的会议对模型参数以及作业流程加以优化。

3.3 全面推广阶段

在试点的根基上，将安全管理模式拓展到全矿设备协同作业的场景中。召集操作人员、调度人员开展专门的培训活动，以保证其可以娴熟掌握平台操作以及协同流程；设立技术支持小组，解决在推广进程中设备兼容、数据传输等难题；每月对模式的运转成效加以评估，依照反馈情况不断完善制度以及技术方案。

4 安全管理模式的保障措施

4.1 组织保障

构建设备协同安全管理领导小组的组织架构，该小组的组长由矿长担任，以此对安全管理各类资源进行统一筹划；设立专门的专职安全管控部门，此部门承担风险预警监控、协同流程监督以及应急协调等日常工作；组建设备协同安全巡查队伍，使支队伍对作业现场实施实时性的监督工作，对违规操作的行为予以纠正。

4.2 人员保障

实施分层且分类的培训活动，针对操作人员着重开展关于设备协同信号识别以及应急处置技能培训；针对调度人员强化其风险预判与资源协调的能力；针对管理人员提升其系统思维与决策水准。构建安全绩效与薪酬相挂钩的机制，以此激励全体人员投身在安全管理工作中。

4.3 技术保障

设置安全技术研发专门款项，将款项用在对监测设备进行升级、对预警模型开展优化、对数字孪生系统加以完善；与高校以及科研机构开展合作，进行设备协同安全关键技术研究；构建技术备份体系，以此保证在极端的情况下可以转换到人工应急管控的模式[3]。

4.4 文化保障

对“协同安全”文化予以培育，借助安全例会以及事故案例警示教育等具体形式，强化全体人员“设备协同、安全共担”意识；举办设备协同安全竞赛活动，构造复杂场景对团队协作能力与应急处置能力进行考验；搭建安全建议反馈的通道，激励员工给出有针对性的改进举措，营造出全员踊跃参与的安全管理氛围。

结语：

大型露天煤矿设备协同作业安全管理需打破传统模式存在的局限，“风险预警-协同管控-应急响应-持续改进”模式借助整合智能技术以及管理资源，达成对风险的动态化识别、对流程进行协同式管控、应急情况的快速联动以及管理的闭环式优化。

参考文献：

[1] 陈帅. 大型露天煤矿智能控制开采系统及应用效果[J]. 露天采矿技术,2024,39(05):26-30.

[2] 李志勇,万国祥,董子强.大型露天煤矿生产开采碳排放特征研究[J].能源科技,2024,22(04):88-91.

[3] 崔德广,刘洪林,王文军,王俊辉.新疆巴里坤县某大型露天煤矿边坡稳定性评价研究[J].采矿技术,2024,24(04):193-196.