现代科技构筑智能矿山助力矿山安全与生产

现代科技构筑智能矿山助力矿山安全与生产

陈自科

武安市东河湾矿业有限责任公司  河北省邯郸市  056002

摘要：随着我国经济的快速发展，对矿产资源需求量的增加，推动着矿山企业的发展，现代科技逐步应用于更多的矿山企业，极大地提高了矿山安全性与生产效率。本文对现代科技构筑的智能矿山系统对矿山安全生产的促进作用进行了简要分析。

关键词：现代科技；智能矿山；助力；安全与生产

引言

矿业作为国家的基础产业和支柱产业，随着智能科技的飞速发展，矿山企业谋求高质量发展的需要愈发迫切。用现代科技武装自己，在提高开采效率的同时更好的保证生产安全。是每个矿山管理和技术人员不断追求的目标。故此，本文对与矿山相关的现代科技进行了简要介绍，分析了当前我国矿山企业所应用的现代科技，并对发展方向进行了浅要阐述。

何为“智能矿山”？自然资源部《智能矿山建设规范》DZ/T0376-2021，对“智能矿山”的定义：对矿山地质与测量、矿产资源储量、矿产资源开采、选矿、资源节约与综合利用、生态环境保护等生产、经营各要素实现数字化、自动化和协同化管控，并且运行系统具备感知、分析、推理、判断及决策能力的现代化矿山。

智能矿山是以矿山数字化、信息化为前提和基础，综合系统工程、互联网、人工智能、云计算、大数据等技术，使得矿山生产自主感知、自动分析、快速处理，从而实现采矿设计、计划、生产、调度、决策等过程的智能化。其终极目标是实现“无人矿山”。

1我国矿山现状

我国矿山由于受地质条件、装备水平、管理模式的影响，其智能化发展的重点有所不同。在生产过程自动化、智能化方面，对大部分矿山而言，将以自动化、遥控化为目标，如凿岩台车、铲运机将采用遥控作业；在少数有条件的矿山进行凿岩、出矿设备的自主运行试验。针对矿山凿岩、装药、出矿、支护、放矿、运输等作业地点分散、动态性强的作业，建设采矿装备作业过程智能控制系统，达到主生产作业或危险区域远程遥控作业、现场无人、少人化的目的。

2现代科技与采矿业

2.1无人矿山将成为趋势

从我国矿山开采的发展历程看，从生产依赖大量人力和机械开采设备的传统矿山，到通过应用软件和物联网技术，实现矿山设备运行状态的数字化，并对矿山生产全过程进行数字化建模、仿真和优化的数字矿山，矿山行业正依托不断升级的信息化技术向少人化、无人化方向转型发展。5G时代全面监控的无人矿山将成为未来趋势。智能矿山将成为矿山发展的必由之路。

2.2采矿生产过程自动化、智能化

随着新一代信息技术，特别是“大、云、移、物、智”等新技术的落地应用，矿山行业不断朝着智能控制和管理体系演进，节省人力、提升效率、保障矿山安全生产，智能化正在引领传统矿业生产模式的转型升级。

目前，智能采矿技术的应用仍处于初期阶段

①矿石开采方面；主要是地面远程遥控采矿，采矿工人从井下到井上。

②掘进作业方面：掘进作业智能监测，提升作业安全。

③运输系统方面：无人驾驶、遥控运输。

④管理与调度方面：矿山数字孪生，“人机环”可管可视。

实现卡车、铲运机和钻机的自主和远程作业不仅能提高效率，也能让工作人员远离危险。

全程采用无人驾驶运输技术，实现运输整体环节的技术突破。统一协调和调度矿石运输全过程，解决各环节阻塞问题，实现矿石稳定运输。

在辅助系统方面，实现供配电、控制、网络三者的深度融合和范围全覆盖，从而让矿山各个专业、设备、系统、流程、中段、班次之间的数据共享、智能诊断、大数据、自动运行、远程遥控成为可能，并通过全要素控管平台替代传统十几个或几十个子系统，实现工艺全过程控制功能。

2.3 3D数字化建模、三维展示

3D数字化矿山建模、三维展示工作的顺利完成使得矿山井下和露天采矿设计、地质数据模型创建等工作从平面出图进阶为三维立体影像，更加直观可视，为今后地下和露天采矿设计、生产进度计划编制、生产管理数字化提供了系统高效的数字化平台。

通过在矿山工程设计的过程中引入三维数字化技术，可以在设计的前期提高设计效率，能够更加合理的完成矿山工程设计。把三维数字化技术与矿山工程设计进行结合，不仅能够提高矿山工程设计的合理性、先进性，还能够发现一些传统设计方法无法发现的设计缺陷，从而节省后期建设成本，大幅提高设计效率和建设速度，从而促进我国矿山工程设计领域的稳步发展。

2.4人工智能技术

采矿生产安全至关重要，无人采矿作业是发展趋势。依托人工智能技术，使用远程操作的钻孔设备、凿岩设备、支护设备、运输设备，能减少采矿人员暴露在地下各种岩体失稳巷道和空场的风险之中，减少暴露在露天矿山的粉尘和暴晒之下。当前机器人已经被广泛应用于无人采矿作业中，实现钻孔、爆破、铲装、运输、取样和救援被困人员等功能。

采矿智能化：将给矿业发展带来根本性的变革，智能化的遥控与自动定位采矿设备的研制与应用；利用信息平台实现资源开采科学评价与管理，优化开采设计与生产计划；井下从凿岩、装药、爆破，铲装、运输全自动化运行方式；

智能化的遥控与自动定位意义重大，能够完完全全的保障采矿过程中的人员安全。人员完全脱离生产作业危险区域远程控制设备作业，自主完成一些特定区域的自动驾驶与控制，“少人则安，无人则安”理念作为共识。

2.5无人机

采矿业开始利用无人机进行测绘和信息收集。与其他方法相比，其无人机收集的数据的准确性有了显著的提高，而且无人机覆盖范围更广，既显著降低了劳动力成本，又保证了测绘作业安全。

利用无人机管理露天矿山，无人机来测量矿区，能够及时获取第一手观测资料，快速绘制矿区遥感图、三维模型。通过模型对矿山进行分析可以发现包括地面沉陷范围、地裂缝长度、塌陷坑位置、山体陷裂（垮塌）范围、崩塌位置、滑坡位置及体积，河道淤塞长度（位置）及排土场、尾矿库变化情况等，及时采取补救措施，避免一些灾害事故发生和减轻灾害影响程度。

3现代科技构筑智能矿山

智能矿山建设内容包括总体规划、采矿优化调度系统、视频监控系统、电力控制系统、生产执行系统、物资管理系统、人力资源管理系统等，并实现了矿山企业全面的系统整合。

智能矿山可以实现矿山设计、生产调度、安全监控、运营管理等环节自规划、自感知、自决策、自运行，提高了矿山的生产率和经济效益，将矿山生产保持在更佳状态、更优、更安全运行的水平。

智能矿山以矿产资源开发利用的绿色、经济、安全、智能、高效为核心目标，把数字化、智能化装备应用于生产和管理过程，利用5G网络实现矿山、采场各设备以及各平台之间的智能互联，凭借5G的高速、大带宽、低延时、广连接、高可靠等特点，运用3D数字化建模、三维展示、数据分析、虚拟仿真等技术与矿山管理紧密结合，形成广泛分布、高度易用的决策支持体系，在地质测量、资源管理、采矿生产、运储等方面实现数字化、信息化、智能化管控的现代化矿山。

通过智能矿山建设，不仅可以大幅提高人员生产效率、提升生产安全水平和经营管控效率。真正实现矿山资源空间的可视化，采矿装备的高效化，工业控制的自动化，人员本质的安全化，业务流程的数字化，决策支持的智能化。

智能矿山的成功建设，可以使：

（1）当班作业人员减员50%；

（2）值班岗位减员60%；

（3）在线数据全部自动采集；

（4）数据统计及分析智能化；

（5）矿山安全保障能力大幅提升；

（6）提高生产效率30%以上。

结束语

我国实现能源转型及可持续发展离不开矿产资源的高效开采与合理利用，这就要求各级政府及相关部门加大对矿山企业智能化进程的帮扶，也要求矿山企业增加对现代科技应用的资金投入，从而更好的推动我国矿山行业实现安全、智能、高效、绿色、可持续发展。