礦山智能開采仿真實(shí)訓(xùn)軟件在綜采工作面工序推演中的建模
煤礦井下環(huán)境特殊，院校很難組織學(xué)生頻繁下井，且綜采工作面設(shè)備一旦運(yùn)轉(zhuǎn)就不允許隨意停機(jī)講解。礦山智能開采仿真實(shí)訓(xùn)軟件把采、支、運(yùn)三個(gè)工序做成可視化推演，讓學(xué)員先理解時(shí)序關(guān)系再接觸真實(shí)設(shè)備，教學(xué)安排也更容易與生產(chǎn)安全要求銜接。
智能開采實(shí)訓(xùn)在真實(shí)井下難以開展的客觀原因
井下空間受限、照明不足、噪聲大，參觀時(shí)只能走固定路線，難以近距離觀察采煤機(jī)截割與支架推移的配合。設(shè)備運(yùn)行期間還有嚴(yán)格的瓦斯與頂板安全要求，教學(xué)安排必須服從生產(chǎn)安全，無法為了講解而暫停作業(yè)。推演的重點(diǎn)不在操作速度，而在工序之間的配合關(guān)系是否被理解，也便于分組討論，教師提問應(yīng)圍繞工序銜接而不是設(shè)備型號(hào)。
仿真環(huán)境可以把時(shí)間軸拉長、速度調(diào)慢，讓學(xué)員觀察一個(gè)完整截割循環(huán)。同時(shí)允許暫停、回放與局部放大，這是現(xiàn)場(chǎng)條件無法提供的，也讓教師可以在關(guān)鍵動(dòng)作處停下來提問，把觀察變成討論。
綜采工作面采、支、運(yùn)工序的時(shí)序建模
一個(gè)循環(huán)通常由采煤機(jī)割煤開始，隨后液壓支架依次移架支護(hù)，刮板輸送機(jī)配合推移。三個(gè)工序必須保持合理間距，滯后會(huì)造成空頂時(shí)間過長，超前則可能破壞設(shè)備間的位置關(guān)系，兩者的后果都不輕。教學(xué)時(shí)可先用簡化的兩設(shè)備模型建立概念，再擴(kuò)展到完整的采支運(yùn)系統(tǒng)，認(rèn)知負(fù)擔(dān)會(huì)小很多，學(xué)生對(duì)整體工藝的把握會(huì)更牢固，教師可根據(jù)班級(jí)基礎(chǔ)決定擴(kuò)展節(jié)奏，若課時(shí)允許，可加入一次設(shè)備故障的異常推演。
建模時(shí)要把時(shí)序與空間位置同時(shí)表達(dá)。僅顯示甘特圖無法讓學(xué)員理解支架與采煤機(jī)的位置約束，僅顯示三維動(dòng)畫又難以看清時(shí)間節(jié)點(diǎn)，兩者結(jié)合才能完整呈現(xiàn)工序邏輯，也便于設(shè)置故障與異常工況。
液壓支架電液控與記憶截割的還原
電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了支架的成組動(dòng)作與自動(dòng)跟機(jī)，記憶截割則讓采煤機(jī)按上一次的軌跡重復(fù)運(yùn)行。仿真中要體現(xiàn)這兩種自動(dòng)化的觸發(fā)條件與退出條件，例如遇到地質(zhì)變化時(shí)人工干預(yù)如何接管，接管的判斷依據(jù)是什么。工序間距可以用時(shí)間與距離兩種方式度量，教師可設(shè)置間距異常的場(chǎng)景讓學(xué)員判斷風(fēng)險(xiǎn)，這種設(shè)置能讓抽象的規(guī)程變得具體，也可以讓學(xué)生自己設(shè)定風(fēng)險(xiǎn)閾值并說明依據(jù)。
《煤礦安全規(guī)程》對(duì)采煤機(jī)與支架的操作、檢修以及人員站位有明確要求，仿真場(chǎng)景中的操作提示應(yīng)與之對(duì)應(yīng)，讓學(xué)員在練習(xí)時(shí)就形成守規(guī)的習(xí)慣，而不是等到下井實(shí)習(xí)時(shí)才第一次聽說這些條款。
頂板來壓與瓦斯監(jiān)測(cè)的聯(lián)動(dòng)提示
頂板來壓前常伴隨支架壓力上升與煤壁片幫，瓦斯?jié)舛葎t受通風(fēng)與采動(dòng)影響。仿真可以把這兩類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)做成狀態(tài)面板，當(dāng)數(shù)值超過設(shè)定范圍時(shí)觸發(fā)提示與處置選項(xiàng)，讓學(xué)員在壓力與瓦斯兩個(gè)維度上同時(shí)判斷。自動(dòng)化程度的提高并未減少對(duì)人工判斷的需要，遇地質(zhì)變化時(shí)的接管能力仍是教學(xué)重點(diǎn)，仿真中可設(shè)置一次接管失敗的情景，讓學(xué)生體會(huì)決策窗口的緊迫性。
瓦斯?jié)舛冗_(dá)到報(bào)警值時(shí)需要停止作業(yè)并切斷電源，這一處置流程應(yīng)當(dāng)在演練中反復(fù)出現(xiàn)，直到學(xué)員形成條件反射式的反應(yīng)。把處置動(dòng)作與監(jiān)測(cè)數(shù)值綁定，也能讓學(xué)員理解規(guī)程數(shù)值背后的安全余量。
建議在推演結(jié)束后讓學(xué)員畫一張工序關(guān)系簡圖，標(biāo)出各設(shè)備的動(dòng)作順序與相互約束。能畫清楚這張圖，說明對(duì)綜采工藝的理解已經(jīng)從名詞進(jìn)入了邏輯層面，后續(xù)接觸真實(shí)設(shè)備時(shí)也更容易建立整體印象。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示方式也會(huì)影響判斷，把壓力與瓦斯放在同一面板，便于發(fā)現(xiàn)兩者的關(guān)聯(lián)，教師可據(jù)此設(shè)計(jì)提問，關(guān)聯(lián)分析也是崗位技能的一部分。