一、前言
最近几年随着VR虚拟现实技术的发展和外围装备的不断完善，公司联合山东煤矿安监局培训中心、在中科院大学心理所时勘教授的安全心智理论指导下，通过紧扣“安全心智模式”培训七步法中的“情境体验”和“心智重塑”环节，采用VR/AR虚拟/增强现实技术、人工智能技术、智能图像识别技术，研发推出了创新性的具有行业领先的“煤矿安全文化VR体验馆”系统产品，将晦涩、复杂的安全知识转换成沉浸式、交互式、游戏式的体验教育，寓教于乐，极大提高了煤矿作业人员的安全技能学习兴趣和培训效果、 使安全教育培训手段得到明显升级。
二、煤矿安全教育VR体验馆
三大煤矿VR安全教育区域基本涵盖了煤矿安全生产的主要环节。
（一）煤矿VR事故安全警示体验区
“煤矿VR安全九大事故”的经典应用场景包含：高空坠落事故、片帮冒顶事故、井下火灾事故、井下水灾事故、维修触电事故、冲击地压事故、轨道跑车事故、机械伤害事故、瓦斯爆炸事故。
1.片帮冒顶事故体验
发生原因：综采工作面采煤作业时，各相关工种操作人员未严格按照规程规定相互配合，违章空顶作业
后 果：冒落的矸石埋人造成工人死亡。
防范措施:
（1） 按规程规定的移架顺序移架，严禁擅自调整和多头操作。
（2）及时支护，严禁空顶作业。
（3）巷道内无浮煤，轨道平整，留有足够人员作出反应的安全距离。
2.井下火灾事故体验
发生原因：违章爆破处理大块引起明火,未采取安全有效救护措施。
后 果：造成大火火势蔓延多人死亡。
防范措施：
（1） 严格按照井下爆破规程规定作业，加强现场安全管理和安全监护工作。
（2） 加强隐患排查治理，及时查找现场出现的各类隐患，做到超前检查防范。
（3） 加强职工安全培训教育工作，增强安全生产意识和自主保安能力。
3.井下透水事故体验
发生原因：采煤面过断层没采取安全措施,没及时探水，断层连通了区域内的主要含水层,主要含水层茅口组的灰岩水通过断层涌入了井下。
后 果：发生透水预兆后工人没能及时撤离造成多人被困死亡。
防范措施：
（1） 加强井下探放水工作，严格坚持“预测预报、有疑必探,先探后掘、先治后采”的防治水工作原则。
（2）切实做好井下充水条件分析和水害评价工作。
（3）加强现场施工人员安全培训及安全意识。
4.冲击地压事故体验
发生原因：采煤工作面直接顶为巨厚不易垮落的岩层、具有冲击倾向性、采深大应力高、采掘活动过于集中诱发冲击地压。
后 果：工作面底板鼓起、工作面支柱和特殊支护全部推倒、下平巷运输设备全部摧毁1人死亡多人受伤。
防范措施：
（1） 加强矿压防治技术研究、矿压防治管理和专业治理工作，对矿压进行预防处置研究。
（2） 预先开采解放层，开展冲击地压危险预测预报。
（3） 采用松动爆破和解危爆破、煤层注水、煤层割缝等卸压技术。
5.井下飞车事故体验
发生原因：绞车司机未认真检查绞车钢丝绳完好情况，矿车超载，在行驶过程中钢丝绳断裂，三层防护未起到应有的作用，矿车冲出轨道。
后 果：矿车掉道撞倒棚子，接班人被撞死亡
防范措施：
（1） 绞车操作工接班必须认真检查和做空运转试验。
（2）认真落实“行车不行人，行人不行车”的规定。
（3） 严禁放飞车。
6. 高空坠落事故体验
发生原因：在主井天轮维修时，未按规程规定系安全带，工作周围无安全防护设施，不慎踩空坠落，造成高空坠落伤人事故。
后 果：人员死亡。
防范措施：
（1） 高空作业严格执行一人操作一人监护制度，做好互保联保。
（2）登高作业前，必须佩戴安全带等登高工具，必须设置安全防护设施。
7.井下触电事故体验
发生原因：电器设备检修工未穿戴合格的绝缘护品，未停电闭锁或停电闭锁后未验电、放电、悬挂接地线，就打开电气设备进行检修，漏电保护失效。
后 果：电钳工触电身亡。
防范措施:
（1）检修高压电气设备时，必须配戴合格的绝缘手套、穿电工绝缘靴，站在绝缘台上，并且一人操作，一人监护。
（2） 电气设备出现故障时，必须严格执行停电闭锁、验电、放电、挂接地线的工作顺序进行处理。
（3） 发现触电人员及时切断电源，及时进行抢救。
8.机械挤压事故体验
发生原因：胶带司机违章作业，在清理胶带输送机托辊粘泥时，未按规程规定进行停机作业、未安设防护网、卷入胶带输送机主传动滚筒前的抗轮中。
后 果：卷入胶带输送机主传动滚筒前的抗轮中死亡。
防范措施：
（1）胶带司机在皮带运行期间，要认真观察皮带机头各部位运转及皮带接头情况，发现异常，必须立即停机处理。
（2）工作前必须做到“三紧”、“两不要”，做到“三懂四会”，持证上岗。
（3） 胶带输送机头要安设防护网。
9. 瓦斯爆炸事故
事故原因：瓦斯异常涌出造成采空区瓦斯积聚、采用爆破处理顶煤明火窜向采空区引起瓦斯爆炸、爆炸扬起大量煤尘引起煤尘二次爆炸。
后 果：爆炸冲击波后有毒烟雾波及整个矿井工人没正确佩戴自救器造成大量人员死亡。
防范措施:
（1） 装药前和爆破前必须严格执行“一炮三检”、“三人连锁爆破”制度。
（2）无封泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破。
（3）加强现场安全管理和安全监护工作，加强职工安全培训教育工作。
（二）煤矿VR技能操作训练考核区
煤矿VR技能操作训练包含十五个经典工种的安全风险辨识防控：1.打眼工、2.爆破工、3.采煤机司机、4.刮板输送司机、5.胶带输送司机、6.井下电钳工、7.掘进机司机、8.锚杆所支护工、9.耙装机司机、10.小绞车司机、11.支架工、12.转载机司机、13.井下探水工、14.信号把钩工、15.冲击地压。
下面以5个工种各两对安全风险辨识防控知识为例为大家简单介绍：
安全风险VR辨识考核系统分为：学习模式和考核模式
场景中有若干数量小怪兽（火魔、电魔、瓦斯魔、水怪、机械怪、石头怪等）代表该岗位若干安全风险，扣动手柄扳机键射击小怪兽，进行相应安全风险视频学习。
安全风险学习视频播放完毕后，下方会出现四把枪，分别代表这个安全风险的四个防范措施，扣动扳机键选择其中一把枪，只有选择正确的防范措施才能射出真子弹消灭小怪兽，否则射击后会被小怪兽攻击一次。
1.打眼工安全风险辨识及防控辨
01.安全风险
未敲帮问顶，顶板及两帮有危岩，钻眼时掉顶、溜帮伤人。
01.安全防控
在打眼前必须执行敲帮问顶制度：用长柄工具找净顶帮浮矸、活煤，找顶时要有专人观察顶帮，找顶及监护人员必须站在支护完好的安全地点。
02.安全风险
未临时支护顶板或临时支护不合格，打眼时掉顶伤人。
02.安全防控
在使用好临时支护后，方可进行支护作业。
顶板完好时采用两棵单体液压支柱和一根横梁作为迎头临时支护方式；顶板破碎或响炮时采用前探梁临时支护方式。
临时支护中单体柱必须支在硬底上，无硬底时必须使用铁鞋，前探梁必须用木板、木楔足实。
2. 胶带输送机司机的安全风险辨识及防控
01.安全风险
未在开机前试验皮带堆煤、速度、跑偏、烟雾、温度、超温洒水六大保护，保护失灵，运行时造成撕带、埋皮带机头、烧坏电机等事故。
01.安全防控
管理标准：胶带输送机保护装置必须灵敏可靠。
管理措施：跟班队长、安全班长监督胶带司机开机前必须进行6大保护试验，保护完好且灵敏可靠方允许其开机。
02.安全风险
未在开机前检查信号电铃，电铃不灵敏，运行时造成意外事故。
02.安全防控
管理标准：胶带输送机信号电铃必须完好。
管理措施：跟班队长、安全班长监督胶带司机开机前必须检查信号电铃完好情况。
3.采煤机司机的安全风险辨识及防控
01.安全风险
未检查采煤机电缆拖移装置及电缆完好情况，电缆拖移装置损坏、电缆破损或拽出，漏电伤人。
01.安全防控
检查采煤机电缆拖移装置及电缆完好情况，采煤机电缆拖移装置及电缆必须完好。
02.安全风险
未全面检查采煤机两滚筒截齿，相邻2个或累计5个截齿缺失、损坏，造成采煤机负荷增大、滚筒边缘和齿座磨损。
02.安全防控
采煤机滚筒必须保证截齿齐全、锋利，安装牢固，滚筒截齿丢失或损坏不超过10%。
4.掘进机司机的安全风险辨识及防控
01.安全风险及后果
未检查掘进机电缆拖移装置及电缆完好情况，电缆拖移装置损坏、电缆破损或拽出，漏电伤人。
01.安全防控
管理标准：掘进机电缆拖移装置及电缆必须完好，拖移装置夹板齐全。
管理措施：班队长、安全班长监督掘进机司机检查电缆拖移装置及电缆完好情况，保证拖移装置夹板齐全，电缆无扭曲、挤压、破皮等现象。
02.安全风险及后果
未检查掘进机切割头截齿，相邻2个或累计5个截齿缺失、损坏，造成掘进机负荷增大，切割头边缘和齿座磨损。
02.安全防控
管理标准：掘进机切割头截齿必须齐全、锋利，安装牢固，滚筒截齿丢失或损坏不超过10%。
管理措施：跟班队长、安全班长监督掘进机司机严格按照管理标准对切割头进行全面检查，对磨损、缺失的截齿及时进行更换或补齐。
5.锚杆、索支护工的安全风险辨识及防控
01.安全风险辨识
未敲帮问顶，顶板及两帮有危岩，支护时掉顶、溜帮伤人。
01.防控知识
管理标准：锚杆（索）支护作业前必须执行敲帮问顶制度，用长柄工具找净顶帮浮矸、活煤，找顶时要有专人观察顶帮。找顶及监护人员必须站在支护完好的安全地点。
管理措施：跟班队长、安全班长监督锚杆（索）支护工在支护作业前必须执行敲帮问顶制度，确认现场安全后，方可进行支护作业。
02.安全风险辨识
未临时支护顶板或临时支护使用不合格，支护时掉顶伤人。
02.防控知识
管理标准：必须在使用好临时支护后，方可进行支护作业。前探梁必须用木板、木楔足实。
管理措施： 跟班队长、安全班长监督锚杆（索）支护工规范使用临时支护，确保作业安全。
（三）煤矿灾害应急救援训练区
煤矿应急救援训练区包含：事故灾害逃生、心肺复苏、急救包扎三个主题；
1.事故灾害逃生——以煤矿VR火灾应急避险演练为例
（1）有效训练员工在虚拟火灾现场选择和正确操作使用不同灭火器材灭火的技能。
（2）正确使用自救器，快速分辨避灾路线撤离火灾危险区域。
2.煤矿VR心肺复
（1）进入虚拟世界选择学习模式或训练模式，不同的模式对应不同的功能。
（2）选择学习模式，通过数字手套和定位器寻找训练假人。
（3）在虚拟模式中，解开被救治人员的衣服，并侧跪在被救治者的一测，准备进行救治。
（4）通过数字手套寻找心肺复苏按压点，双手同方向交叉放置于按压点，准备心肺复苏的按压。
（5）通过数字手套对假人进行按压，同时根据节奏进行口对口呼吸，以抢救被救治者，如此循环直到抢救成功。
3.VR急救包扎
（1）进入虚拟世界选择学习模式或训练模式，不同的模式下，又分为特定伤口学习模式和随机伤口学习模式，不同的模式对应不同的功能。
（2）选择特定伤口学习模式，确认伤口，不同伤口的止血包扎方法不同，这点非常重要。
（3）止血，先解开外伤人员伤口处的衣物，然后根据伤口的位置，选择性使用伤口压迫止血，指压止血，填寒止血，止血带止血等方法，尽快做到伤口止血。
（4）包扎，分为三角巾包扎或绷带包扎，根据伤口的不同，会提示学习人员运用不同的包扎手法去处理伤口。
（5）伤口固定，防止伤口随意移动再次损伤血管和神经。
三、“四大优势”
（一）技术——创新智能化建设
以VR虚拟现实技术为主，同时以人工智能、系统集成、3D仿真、量子传感等智能化技术为辅，打造技术最强音。
（二）安全——沉浸式安全的体验感
紧扣安“全心智模式”培训七步法中的“情境体验”和“心智重塑”环节，将晦涩、复杂的安全知识转换成沉浸式、交互式、游戏式的体验，提高学员学习各种危险场景下安全知识及自救知识的积极性。
（三）高效——创新智慧化建设
受训环境不再受到环境人数限制；煤矿学员短时间内学习掌握各工种作业要领，培训周期大大缩短；受训评价结果的及时反馈与立即上报。
（四）震撼 ——主动体验代替被动式间接学习
借助VR/AR技术，通过交互推动事件进程，了解各种事故发生原因，亲历事故发生过程，亲眼目睹事故惨烈现场，产生内心强烈震撼，从而达到极好的警示效果。
四、应用案例
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