虛擬現實技術在采礦工程中的應用

（山西省煤炭建設監理有限公司 山西 030012）

引言

伴隨著經濟科技的高速發展，我國的計算機電子技術也在日新月異的進步中，這也是虛擬現實技術的現實發展基礎。虛擬現實技術指的是將人類的治理和計算機科技結合在一起，二者協同配合，產生相得益彰的運用效果。虛擬現實技術的運用促使社會生產生活各個領域發生了翻天覆地的變化，在采礦工程中，虛擬現實技術也發揮了重要的作用。傳統的采礦工程工作環境惡劣，開采難度較大，對工作人員的技術要求高，在引入虛擬現實技術之后，可以模擬三維采礦對采礦工程的整體進度進行把控，提高安全性，促進了采礦工程的現代化發展。

1.虛擬現實技術概述

虛擬現實技術的英文名稱叫做VR技術，它主要是指將人類的智力和信息科學相結合，主要包含了信息化圖形處理、人工智能、傳感器技術、人機接口等多種科學成果。

在當前的虛擬現實技術發展中，最大限度的迎合了人類行為的發展規律，讓虛擬現實技術得到更加擬人化的發展[1]。其實，虛擬現實技術從本質上來說屬于一種繪圖技術，但是和一般的計算機繪圖不同，虛擬現實技術旨在構建多方面立體化的虛擬環境，為人類的感知開放多元化的層次，它突破了傳統構圖的圖片層面，結合了人的觸覺、動作、視覺等多方面要素，共同對現場進行模擬，提高了情境的真實性。虛擬現實技術自從創立以來被世界各國各個領域的科學家爭相研究，廣泛使用，因此我們可以認為虛擬現實技術是基于信息技術基礎的又一次信息化變革。

當前，虛擬現實技術已經超出了實驗室研究的范圍，被運用到社會生產的各個領域，例如在CAD輔助設計、醫學領域、舞臺效果領域中，虛擬現實技術都扮演著重要的角色，方便了人們的工作和生活，使現代社會發展更加多姿多彩。在采礦領域中虛擬現實技術的參與能夠利用CAD繪圖功能和勘查功能提高采礦工程的安全性，同時虛擬現實技術可以將礦工培訓和煤炭安全生產等相關技術結合起來，為現代采礦工程提供高效便捷的信息化服務。

2.傳統采礦工程技術局限性

(1)管理松散，技術落后

傳統的采礦工程中存在著諸多問題，首先表現在技術的落后性和管理思維的滯后性。我國礦產資源豐富，分布廣泛，但是礦產采掘工程在我國的歷史并不算悠久，技術起步較晚，相對落后，采礦工程的水平與發達國家相比具有一定的落后性，很多采礦企業在實際礦產資源的挖掘過程中采用傳統陳舊的采礦技術，管理思想較為落后，這就導致在實際采礦工程中造成了礦產資源的浪費，投入較多的人力物力資源，回報甚微，直接影響到了采礦企業的經濟效益[2]。在管理方面，缺乏有效的人事管理制度，對采礦工程工作人員的約束力不足，因此，粗放式管理的精神下采礦工作人員辦事馬虎，缺乏細致嚴謹的工作精神，也沒有科學的認識到采礦工作中的注意事項，導致安全事故頻發，甚至會造成重大的安全生產責任事故，給企業的信譽和經濟效益帶來巨大的損失。

另外一方面，由于技術相對落后，我國在采礦過程中無法全面的對全國范圍之內的礦產資源進行高效的開采，特別是在一些地質條件較差的地區，礦產資源豐富，開采難度卻巨大。當前，隨著人們生活水平的提高，經濟的高速發展，對于礦產資源等能源的需求也越來越大，如果不對采礦技術加以現代化的改革，不僅會影響到企業的實際經營收益，還會拖慢我國經濟發展的速度。

(2)安全意識不足

采礦工程是一項具有一定危險性的作業，因此在實際采礦過程中必須要加強安全責任意識，否則會導致礦難事故的發生，給工作人員和企業帶來毀滅性的打擊。無論從哪個角度來說，安全采礦都是采礦工程的第一要務[3]。但是當前，由于安全生產意識的相對落后，采礦工程中很多工作人員和管理人員缺乏安全產礦的意識，采礦工程存在相當大的安全隱患，在防護設施、人員培訓方面工作不到位，很多工作人員在采礦工程中缺乏全套的安全保護服裝設備，在采礦下井之前也沒有接受系統化的安全培訓，這些因素導致我國采礦工程安全事故頻頻發生，威脅到了工作人員的人身安全，影響了企業的社會信譽和經濟效益。

(3)不合理采礦造成的環境危機

當前，我國早已過了片面追求質量的經濟時代，綠色環保可持續已經成為時代的強音。在采礦工程中，由于一些無法避免的天然特性可能會造成對環境的污染，因此采礦工程有義務將環境污染控制在可接受的范圍之內，特別是對于放射性資源的處理問題務必加以警惕。當前，由于管理意識不到位、管理方式落后，很多采礦企業采用不科學的采礦方式對環境造成巨大的破壞。例如放射性物質污染空氣、水源和土壤，威脅到了周邊居民的正常生活。另外一方面，我國采礦工程當前還存在著竭澤而漁的窘境，由于過度的開采造成自然環境惡劣，有關部門管理責任落實不到位等于縱容了以上現象的發生，究其根本原因，企業的責任態度和采礦技術管理都存在著進步的空間。當前，我們必須要維護采礦企業的經濟效益和環境保護之間的協調性，在一定的范圍之內合理開采，采取環保技術，防止對周邊環境造成不可逆破壞。

3.虛擬現實技術在采礦工程中的具體應用分析

(1)利用虛擬現實技術進行系統設計

在采礦工程領域運用虛擬現實技術能夠大大提高采礦工程的實際效果，目前虛擬現實技術在采礦工程中的使用已經經過了長時間的摸索，取得了一定的成效。首先，工作人員可以利用虛擬現實技術優化采礦工程的系統設計。所謂采礦工程的系統設計，主要是通過虛擬現實技術形成礦山系統的三維模型，包括開拓系統、運輸系統等，在這些不同的采礦模型中，通過虛擬現實技術可以實現系統內部的相互合作與交流，這一模型可以容納不同的系統設計觀念，在虛擬模型內部可以形成相互交錯的關系，為工作人員清晰的呈現出不同的作業系統的運行情況以及它們的相互影響態勢。在采礦工程中的系統設計也可以利用虛擬現實技術進行快速的分析和校正，如果出現不合理的設計，也便于工作人員對他們及時的調整和優化，因此將虛擬現實技術運用在采礦工程的系統設計中，可以確保實際環境和虛擬模型存在高度的重疊，方便了工作人員對于系統設計中信息的攝取。

(2)利用虛擬現實技術進行施工技術的改進

將虛擬現實技術運用在采礦工程中，可以對采礦的技術和工藝流程進行監控和模擬，方便工作人員對于整個采礦工程過程的把控。具體而言，虛擬現實技術可以利用相關的技術軟件將礦山井下的真實作業情況在桌面之上生成三維和立體化的場景模型，采礦工作者可以利用虛擬現實系統進行模擬施工作業。通過虛擬現實技術的加入，可以使采礦工程場景真實的呈現在工作人員眼前，猶如身臨其境，工作人員可以真實的觀摩到采礦現場的實際操作情況，在真實可靠的前提下，對施工工藝和技術流程進行進一步優化和改革。同時，虛擬現實技術的三維模型也可以作為采礦工程的借鑒和參考。

(3)將虛擬現實技術運用在礦山爆破工程中

在礦山爆破工作中使用虛擬現實技術，工作人員可以模擬采礦周邊地區的地質和水文條件，模仿出完整真實的地形地貌，探查水流流向以及周圍的居民環境，為整個礦山爆破工作打造出一個相對仿真的環境模型。爆破工程師可以通過虛擬現實技術打造仿真空間環境，對礦山爆破的地點進行安全、正確的考量，設計完整的爆破方案，同時，通過虛擬現實模型，工作人員也可以對礦山爆破進行預演，評估一定范圍之內的爆破影響，并將實際的模擬參數和預想的情況進行對比，如果發現出入較大，可以進一步修改爆破計劃。由此可見，虛擬現實技術在礦山爆破工程中的應用可以使整個工程更加具有科學性。

(4)將虛擬現實技術運用在礦山的管理中

虛擬現實技術運用在礦山管理中可以最大限度的保護礦產資源開采的安全性，有助于有序的安排采礦機械設備，保證施工流程順利運行。具體來說，礦山管理中可以借用虛擬現實技術的遠程監控特征觀察環境動態，自動生成采礦工作的真實環境，工作人員可以按照虛擬現實模型對于礦井下方的作業情況采用實景圖的方式進行觀察和調度，可以從安全角度考慮本次采礦工程的實際情況，也可以規劃礦山、安排工期進度、預防安全事故，特別是對于瓦斯爆炸和礦井火災這些死亡率最高的采礦事故而言，虛擬現實技術可以通過計算機技術的支撐對井下作業的情況進行模擬，一旦發生事故也可以恢復有關數據，對火災發生的真實情況進行模擬，對后續采礦工程的進一步調整，提供科學的參考。除此之外，虛擬現實技術也可以被運用在采礦工作者的學習培訓中，減小人力物力資源的投入，提高采礦企業的實際經營收益。

4.結語

將虛擬現實技術運用在采礦工程中可以改進工程的管理控制水平，解決采礦工作可能對環境造成的影響和破壞。虛擬現實技術可以被運用在采礦工程的系統設計、施工技術改進、礦山爆破工程、礦山管理等多個環節的采礦工作中，通過對于真實場景的模擬，提高采礦工程的安全性，便于工作人員及時的對于采礦工程運行過程進行全方位的把控和調整，全面提高采礦工程的開展效率，推動我國采礦作業領域到達新的發展高度。