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摘 要 ：近年来，我国矿山行业逐步探索出了一条新型的发展道路，各个矿山企业都在紧跟信息化时代下的发展要求，以通过 信息技术、智能技术等的应用来进行智慧矿山建设。因为矿山现场的环境复杂，在智慧矿山建设中应充分借助于BIM 技术来进 行模型的构建，并整合全部的矿山工程信息，在智慧矿山中加强安全管理。基于此，本文重点分析了BIM 技术上的智慧矿山工 程安全技术应用， 不仅可以推进智慧矿山的建设进程， 更能够解决矿山工程中的各种安全问题。
关键词 ：智慧矿山 ；BIM 技术 ；工程安全技术
随着国家对矿山行业发展的日渐重视，再加上每年在矿山 行业中的财政和政策支持的增大，使得在当下的矿山行业发展 中，现代化发展的趋势越来越明显， 越来越多的矿山企业开始了 智慧矿山建设探索， 且取得了一定的发展成效。但智慧矿山建设 的过程中因为存在资金、技术和环境等的限制， 使得在建设过程 中尚存在很多的难题， 未来的矿山行业发展中， 各个矿山企业都 要加大BIM 技术在智慧矿山建设中的应用，以充分发挥BIM 技 术的优势， 全面推进矿山工程安全的目标。
1 BIM技术在智慧化矿山的应用及架构
1.1 BIM技术在智慧化矿山建设中的愿景
在信息时代到来以后，BIM 技术的发展迅速，已然被应用在 各类工程领域，从本质上来看，计算机技术是BIM 技术发展的 基础，在矿山工程领域，BIM 技术的应用就是通过专业建筑信息 模型的创建， 来实现全部矿山信息的共享和集成， 在专有模型的 基础上辅助矿山各种开发作业的实施。具体的应用中，BIM 技术 经由模型的构建，也就可以通过数字信息的方式来对矿山工程 现场的真实情况加以模拟，与常规的技术相比，BIM 技术具有突 出的可视化、协调性和模拟性、优化性特征 [1]。现阶段，随着智 能化技术的日渐发展，BIM 技术与智能技术的高度结合使得智 慧矿山概念提出，且有越来越多的矿山企业开始了智慧矿山建 设，未来势必在矿山企业中建成生产管理中心、矿山安全中心、 生产控制中心、运维保障中心和运营管理中心等多个模块， 促进 矿山企业生产的高效实施。
1.2 综合信息集成中心的关键支撑
经由BIM 技术所建设的智慧矿山中，主要包含了固定资产 网、工业设备管网、生产运维管理网三大信息网模型，固定资产 网的建设中，主要是利用BIM 技术相关软件，经由信息建模方 式来对矿区现场的场区大场景、建筑设施小场景、室内局部场 景、地下设施管网、巷道布置等不可见场景开展全面模拟 ；工业 设备管网可以实现设备模型的动态运行展示、动态监测数据展 示、安全预警结果显示、维护和保养状态等信息的实时显示和传输 ；生产运维管理网下， 矿山安全生产监控、全场视讯管理和安 全巡检管理 [2]。总之，这三个信息网是支撑智慧矿山各方面生产 目标实现的切实基础和保障， 只有在这些信息网基础上， 才能够 实现空间BIM 数据、生产运行数据、业务数据的全面集成，实现 这些数据与真实矿山环境内的数据孪生，进而达到多维空间信 息的共享联动、直观映现和动态空间的目标。
1.3 BIM技术建设规划业务架构
智慧矿山建设从下到上包含了多个层级，这些不同层级之 间保持着相互之间的配合，底层信息控制域主要负责的是信息 的向上采集与向下控制，主要为各类传感器与设备厂商 ；信息 融合域在智慧矿山中主要是对所采集的信息进行过滤、存储、索 引与汇总，主要为云计算及各类软件提供商 ；信息应用域内包 含有多个的子系统，比如，资产管理系统、安全生产管理系统等 均是其中的重要构成， 这些不同层级之间的构成， 使得矿山现场 的信息采集和数据处理、决策支持等更为便捷且高效， 智慧矿山 下的业务门户管理流程如图 1所示。
2 矿山工程安全管理BIM技术的优点
2.1 模拟化
任何的矿山工程现场作业实施中，所面临的环境条件都是 十分复杂且恶劣的， 如果利用传统的人工作业方式， 工程现场很 多的安全隐患并不能完全消除，后续施工作业进行的过程中常 常会出现各种的安全事故，而BIM 技术下，因为这一技术的模 拟性特点突出，完全可以在建模的过程中来对矿山工程现场的 真实情况加以还原，密切监测矿区周边的环境变化。因此，智慧 矿山建设中的BIM 技术可以消除在矿山现场所存在的各种安全 隐患， 及时根据不安全因素的信息分析， 来制定可行的安全防护 对策，使得各项的施工作业都可以安全、高效实施 [3]。因此，智
慧矿山中的各方面安全问题，几乎都可以利用BIM 技术来加以解决。在正式的施工作业之前，首先对矿山工程中危险系数较高的准备工作加以全面模拟，比如，脚手架搭设方面，完全可以通 过BIM模型来提前开展搭设模拟，判断所制定的搭设方案中是 否存在安全风险， 当然， 一些危险系数相对较高的设备操作同样 可以利用BIM 技术来模拟，比如，针对矿区工程现场的悬挑梁 搭设和吊篮施工， 经由提前模拟， 也就可以使得后续的施工作业 能够顺利开展。矿区工程现场的BIM 技术安全管理中，经由对 矿区现场和周边环境的 4D 或者 5D模拟，也就可以对工程项目 实施的全过程开展相应的管控，通过三维图形和一维数据的有 效融合， 不仅可以对每个环节的工程量加以精准计算， 更可以解 决各个环节工程施工作业中的质量、安全等问题。
2.2 可视化
BIM 技术同样具有可视化的特征，这一特征具体表现在利 用BIM 技术所创建的三维模型中，因为在该模型中不仅包含 了智慧矿山的物理信息，更是涉及了矿上工程现场的其他功能 信息，在该模型中，相关施工人员、管理人员都可以在该模型 中调取其中的关键信息来进行相应的工程设计和施工优化，经 由不同部门和岗位人员的信息共享，也就可以提前安排好工程 现场关于安全方面的工作，且进行安全防护设施的布置 [4]。可 视化功能下，可以在模型中整合矿山现场的全部信息来进行全 过程施工的模拟，也就可以提前识别出潜在的风险并与其他相 关部门配合，最大程度上针对矿山工程建设施工中的潜在风险 种类和分布情况，制定一套对应的安全管理方案。现阶段的智 慧矿山领域， 可视化软件中应用较多的是 3DS Max、Rrtlan-tis、 AccuRender 和Lightscape， 经由这些专业软件的辅助， 也就可以 自动对矿山工程中的矿体、设备三维图形关系加以精准显示， 减 少各类安全事故的发生。
2.3 优化性
矿山工程领域的安全管理工作难度系数较大，在实际的管 理工作进行中， 因为现场所包含的安全隐患异常多， 为促进各项 作业的安全、高效实施， 工程企业必须要将安全管理工作放在首 要位置， 全面推进安全管理工作的全面落实。智慧矿山下的安全 管理工作，同样可以有效发挥BIM 技术的优化性优势，不断在 工程项目实施的过程中加以细节处理和优化，保持工程不同部 门之间的协调性。
3 BIM技术在智慧矿山建设安全管理中的应用
3.1 动态布置场地
基于BIM 技术的智慧矿山中，经由BIM 技术的应用，也就 可以实现对场地的动态布设，在工程项目的诸多中间环节都发 挥BIM 技术的优势，比如，针对矿区的混凝土建筑施工、管道布 设等方面， 都可以开展安全性评估， 在评估基础上开展有针对性 的安全管理。当然，智慧矿山工程中的BIM 技术动态平面规划 不仅仅体现在这一方面，还体现在其他的场地规划方面，在动 态布设的过程中也就可以及时发现工程现场所存在的不足，快 速针对安全管理方面的漏洞及时督促有关部门来开展相应的整 改。有关工程人员将所收集到的矿山工程信息集中起来以后， 经 由BIM 技术来实现进一步整理，也就可以建立矿区内全部建筑 物的三维模型， 在模型中开展场地布置。
3.2 4D施工模拟
现阶段的矿山工程领域，对于施工工艺和技术的要求非常 高，主要是因为矿山工程现场的规模庞大， 涉及了很多的工程要 素，安全管理的难度系数较高。为促进矿山工程现场的安全目标 实现，工程企业应保障施工建设过程中的4D 技术与三维立体模型的有效结合，密切关注工程进度，利用BIM 技术来同步更新现场的各种数据，在数据基础上开展进度、安全和成本管理。在 矿山工程现场建立了4D模型以后，也就可以通过对矿山工程现 场信息的全面采集来进行模型中相关内容的动态调整，根据 4D 模拟结果来及时处理施工方案中的问题，促进各项施工作业的 高效开展 [5]。BIM 技术下，因为可以对施工现场的潜在危险加以 预演，经由Revit平台、编程语言的结合，也就可以在BIM模型 中创建一个危险源安全管理模块， 组建安全管理系统， 该模块功 能应该包含项目信息、危险源管理、安全信息摘要等，经由这一 模块在矿山工程现场中的应用，可以对现场所涉及导频的全部 危险源加以实时监控，利用BIM 技术等视觉资源来对现场内或 者边缘的危险源加以识别和判定，在识别出潜在的安全隐患以 后进行应急救援。
3.3 三维碰撞检查
智慧矿山工程现场内涉及了各种类型的管线，管线交叉明 显，经由BIM 技术的应用，就可以对工程现场的管线实施三维碰 撞和检查。一般情况下， 电气工程整治包含了强电、亮化和弱电， 传统的工程技术下，更多地采用的是2D 图纸的管线设计，在设 计工作中基本上没有考虑不同管线之间的碰撞和交叉， 严重影响 了正常的施工建设 [6]。而BIM 技术在智慧矿山中的应用，可以给 三维碰撞检查提供便捷，在管线布置的过程中，首先应进行三维 模型的建设，在三维模型建成以后进行管线施工模拟，可视化前 提下， 相关人员也就可以及时发现部件之间碰撞位置或者设计缺 陷，通过设计优化和改进， 避免了后续施工中的返工问题。
3.4 施工安全监控及检查
在传统的工程领域，因为存在着一定的技术限制，使得施工 单位在开展工程建设的过程中，往往是利用2D 图纸来进行施工 管理的，工程安全管理方面存在着很多的不足，而信息时代下 BIM 技术在智慧矿山中的应用，完全克服了传统的技术限制，符 合智慧矿山建设中的技术标准。根据矿山工程中传统安全管理 模式与BIM 技术下的现代化工作模式对比，在传统安全管理模 式下， 工程建设的整体安全系数不高， 且缺乏对矿山工程中的各 种信息利用， 安全管理方面存在很多的不足， 不同部门之间无法 实现信息共享。而在BIM 技术下，因为完全可以实现信息共享， 也就可以给现场的安全监控和检查提供便捷，促进智慧矿山建 设中一切施工作业的高效开展。
4 结语
近年来，越来越多的矿山企业都加大了在智慧矿山建设方 面的资金、技术和人才投入，而BIM 技术作为智慧矿山中的关 键技术， 在这一技术下， 因为矿山现场的全部信息都能够得以共 享，也就可以给安全管理工作提供数据支撑， 促进矿山企业社会 效益、经济效益等的全面实现。
参考文献
[1] 王君 . 探讨BIM 技术在智慧矿山建设中的应用 [J]. 中小企业管理与科技 ( 下旬 刊),2020,603(02):186-187.
[2] 王忠鑫 , 孙鑫 , 王金金 , 等 . 基于BIM 的智慧露天矿协同工作平台架构与关键 技术 [J]. 煤炭科学技术 ,2019,047(010):36-42.
[3] 曾微波 , 童矿 , 江岭 . 基于倾斜摄影与BIM 的矿山实景建模方法研究 [J]. 金属 矿山 ,2019,000(010):172-177.
[4] 耿璐 , 李卫华 , 郝哲 .BIM 技术在矿山工程结构设计中的应用 [J]. 有色冶金节 能 ,2019,35(02):54-57.
[5] 杜宣甫. 基于BIM 的智慧工地管理体系研究 [J]. 工程技术研究,2020,76(20):162-163.
[6] 王碧光 . 基于BIM 技术的煤矿井下支护优化 [J]. 陕西煤炭 ,2020,039(002):125- 127+168.
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