礦山數(shù)字化管理系統(tǒng)在鏡鐵山礦的應(yīng)用

摘要：隨著采礦技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山數(shù)字化管理系統(tǒng)也不斷更新優(yōu)化，鏡鐵山礦的數(shù)字化管理系統(tǒng)是利用目前國內(nèi)已經(jīng)成熟的數(shù)字礦山信息技術(shù)，構(gòu)建礦床三維模型，以AutoCAD為平臺實(shí)現(xiàn)采場數(shù)字化管理，包括生產(chǎn)計(jì)劃、測量、地質(zhì)管理和技術(shù)設(shè)計(jì)方面的功能；達(dá)到了充分釋放管理、技術(shù)人員的勞動效率，提高勞動生產(chǎn)率和礦山整體技術(shù)管理水平的目的。

關(guān)鍵詞：采礦 礦床 建模 數(shù)字化

中圖分類號：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0231-01

1 礦山數(shù)字化背景

自美國前副總統(tǒng)戈?duì)柼岢觥皵?shù)字地球”（DE，Digital Earth）概念以后，吳立新等學(xué)者提出“數(shù)字礦山”（Digital Mine）的概念，目前，與國內(nèi)的“數(shù)字礦山”概念相一致的國外現(xiàn)代化礦山建設(shè)概念稱做自動礦山（Auto-mine），或無人礦井，它們利用電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合把工業(yè)機(jī)器人用于生產(chǎn)，使機(jī)械化轉(zhuǎn)向自動化，對露天和地下礦山的危險(xiǎn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)無人遙控作業(yè)，從而大大提高了生產(chǎn)率和安全性，達(dá)到降低成本，增強(qiáng)競爭能力的目的。

2 礦山數(shù)字化建設(shè)的主要內(nèi)容

礦山系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、動態(tài)的、開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，各部分之間互相影響、互相制約。礦山數(shù)字化建設(shè)的主要內(nèi)容包括以下方面：

2.1 礦山多源時(shí)空數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

礦山企業(yè)的設(shè)計(jì)和加工對象為資源，因此，快速、準(zhǔn)確地掌握資源及其周圍巖層的空間分布情況是最關(guān)鍵、最基本、最優(yōu)先的建設(shè)內(nèi)容，這項(xiàng)工作是后續(xù)設(shè)計(jì)、計(jì)劃、以及提高決策性的基礎(chǔ)。同時(shí)，生產(chǎn)過程中各個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對過程控制、整體系統(tǒng)優(yōu)化、決策制定均具有非常重要的作用。

2.2 礦山生產(chǎn)過程和關(guān)鍵設(shè)備的自動控制

采礦工業(yè)是勞動力密集型、資本密集型的工業(yè)，是需要大量能源和材料的工業(yè)。利用信息技術(shù)對其進(jìn)行改造和提升，提高生產(chǎn)過程的控制和自動化水平，大大提高生產(chǎn)率，降低成本，增強(qiáng)競爭能力。

2.3 礦山生產(chǎn)安全監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)

為保證生產(chǎn)的持續(xù)、正常進(jìn)行，減少事故造成的人員、設(shè)備損失，必須建立礦山安全監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)。通過對設(shè)備和環(huán)境的監(jiān)控。

2.4 礦山生產(chǎn)信息和辦公信息快速傳輸、處理和檢索系統(tǒng)

礦山生產(chǎn)過程中，存在著大量的、來自于不同方面（如資源、設(shè)備狀態(tài)、人員狀態(tài)、安全等）的信息流動，先進(jìn)的礦山井下綜合通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是整個(gè)數(shù)字礦山建設(shè)任務(wù)中的中樞神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)。

2.5 礦山ERP系統(tǒng)

ERP系統(tǒng)致力于礦業(yè)的整個(gè)材料設(shè)備采購、生產(chǎn)調(diào)度與過程控制、礦產(chǎn)品銷售的優(yōu)化管理，該系統(tǒng)是以供應(yīng)鏈管理為主體內(nèi)容的管理和信息系統(tǒng)。

從以上5個(gè)方面構(gòu)成的數(shù)字礦山建設(shè)總體框架，這些內(nèi)容不是相互獨(dú)立的，根據(jù)各個(gè)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程和管理特點(diǎn)相互交叉融合。

3 鏡鐵山礦數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)狀

鏡鐵山礦數(shù)字化建設(shè)始于2002年，通過與鞍山設(shè)計(jì)院合作開發(fā)了適合鏡鐵山礦的采礦輔助設(shè)計(jì)軟件（數(shù)字化礦山建設(shè)的一部分），主要是為了解決當(dāng)時(shí)地質(zhì)管理、測量成圖、生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)劃編排的純手工作業(yè)，提高工作效率。下面詳細(xì)介紹本次采礦輔助設(shè)計(jì)軟件升級的過程及達(dá)到的目標(biāo)。

4 鏡鐵山礦數(shù)字化軟件系統(tǒng)的升級開發(fā)

2010年通過議標(biāo)，委托西安山璞礦業(yè)開發(fā)有限公司對鏡鐵山礦的采礦輔助設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行升級開發(fā)，主要內(nèi)容為：（1）開發(fā)適合鏡鐵山礦實(shí)際需求的礦山數(shù)字化軟件。（2）實(shí)現(xiàn)輸出任意所需要的地質(zhì)平面圖等所在位置的礦巖地質(zhì)信息。（3）實(shí)現(xiàn)任意選定礦塊礦巖量計(jì)算等并生成地質(zhì)儲量管理報(bào)表。（4）通過人機(jī)對話的方式實(shí)現(xiàn)編制日常采掘計(jì)劃及中長期規(guī)劃。（5）實(shí)現(xiàn)坑內(nèi)礦和露天礦的開拓設(shè)計(jì)、采掘設(shè)計(jì)（采準(zhǔn)設(shè)計(jì)、中深孔設(shè)計(jì)、切割井設(shè)計(jì)、硐室設(shè)計(jì)及爆破設(shè)計(jì)），并建立圖紙信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖紙信息的分類、歸檔保存。通過礦山技術(shù)人員與研究人員的共同努力，到2010年12月份完成了礦山數(shù)字化管理系統(tǒng)開發(fā)工作并對相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行使用培訓(xùn)，完成了以下內(nèi)容：（1）規(guī)范了地質(zhì)、測量、采礦等數(shù)據(jù)格式，采用EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、計(jì)算和保存。（2）能夠?qū)崿F(xiàn)樺樹溝礦采準(zhǔn)計(jì)劃、深孔計(jì)劃、回采計(jì)劃及質(zhì)量計(jì)劃的編制。（3）對原有采礦CAD輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行升級。（4）根據(jù)樺樹溝、黑溝的地質(zhì)及設(shè)計(jì)資料，分別建立了樺樹溝開拓立體圖等。

5 鏡鐵山礦數(shù)字化軟件系統(tǒng)的創(chuàng)新之處

升級后的采礦輔助設(shè)計(jì)軟件采用了一些當(dāng)前較為成熟的計(jì)算機(jī)信息和建模技術(shù)，歸納起來有以下幾點(diǎn)：（1）帶約束Delaunay三角形剖分技術(shù)：通過它可以實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體模型建立，同樣通過它可以實(shí)現(xiàn)半連續(xù)半離散模型建立。（2）ACIS實(shí)體建模技術(shù)：采用ACIS實(shí)體建模技術(shù)將網(wǎng)體轉(zhuǎn)換成實(shí)體是建模的核心技術(shù)。（3）半連續(xù)半離散模型建立技術(shù)：它圓滿解決了計(jì)算速度、精度與穩(wěn)定性問題。（4）圖形化計(jì)算技術(shù)。

以擴(kuò)展數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合各專業(yè)的計(jì)算方法編寫程序模塊，實(shí)現(xiàn)在圖形中通過選擇適當(dāng)?shù)膱D元完成復(fù)雜的計(jì)算。

6 鏡鐵山礦數(shù)字化軟件系統(tǒng)的應(yīng)用

截至目前我礦相關(guān)人員已經(jīng)掌握并能熟練應(yīng)用該軟件，具體可實(shí)現(xiàn)以下方面的功能：（1）地質(zhì)測量人員能夠方便地利用EXCEL進(jìn)行進(jìn)行地質(zhì)、測量數(shù)據(jù)的錄入、計(jì)算和保存，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了AutoCAD與EXCEL的圖形與數(shù)據(jù)交互，可以快捷地生成井下多水平巷道三維立體圖。（2）生產(chǎn)計(jì)劃人員能夠根據(jù)產(chǎn)量的要求編制短期計(jì)劃以及中、長期計(jì)劃。（3）采礦設(shè)計(jì)人員能夠利用測量提供的圖紙資料更加快捷地進(jìn)行采準(zhǔn)、深孔、硐室設(shè)計(jì)，并能對采礦設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。（4）實(shí)現(xiàn)了開拓工程的三維可視化。

7 鏡鐵山礦數(shù)字化建設(shè)的發(fā)展前景

下一步鏡鐵山礦數(shù)字化建設(shè)的重點(diǎn)是安全管理的信息化。礦山安全管理的信息化建設(shè)包括以下的內(nèi)容：（1）采用工業(yè)以太網(wǎng)、PLC智能控制及視頻監(jiān)視系統(tǒng)。（2）采用先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。以上兩項(xiàng)內(nèi)容中的第一項(xiàng)已基本實(shí)現(xiàn)，只需要對通風(fēng)系統(tǒng)的智能化集中監(jiān)控進(jìn)行完善；第二項(xiàng)2011年已經(jīng)立項(xiàng)，預(yù)計(jì)在2012年底可完成相關(guān)內(nèi)容。

8 結(jié)語

礦山信息化是一個(gè)長期的過程，要尊重礦山企業(yè)開采對象不確定、生產(chǎn)過程不連續(xù)的特點(diǎn)，整體規(guī)劃，分步實(shí)施，集中力量實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破。鏡鐵山礦的數(shù)字化建設(shè)起步較早，從2002年起先后完成采礦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件、OA系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的建設(shè)，取得了一定的成績，但與國內(nèi)先進(jìn)礦山相比還有一定差距，我們會繼續(xù)努力，相信在不久的將來我礦的數(shù)字化建設(shè)一定會趕上國內(nèi)先進(jìn)礦山。

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