淺談露天礦數(shù)字化礦山建設的意義及發(fā)展規(guī)劃

摘 要：數(shù)字化礦山是礦山技術發(fā)展的根本方向，適應了世界科學技術發(fā)展的潮流和方向。目前世界各國都在積極推動礦山技術的智慧化，一方面，為眾多的設備制造廠商指明了技術進步和產(chǎn)品轉(zhuǎn)型的的方向和時機。另一方面，也為礦山技術發(fā)展指明了方向。本文著重闡述了煤礦企業(yè)露天礦數(shù)字化礦山建設的意義和發(fā)展規(guī)劃。

關鍵詞：數(shù)字化礦山；露天礦；信息系統(tǒng)；規(guī)劃原則；規(guī)劃內(nèi)容

近年來，中國礦業(yè)企業(yè)遇到了空前的生存與發(fā)展困境，例如安全事故多、效率低、虧損、失業(yè)等，此外，來自國際市場的高產(chǎn)、高效、高質(zhì)量、低成本的競爭，給我國礦山造成了巨大壓力。

數(shù)字化礦山建設的目標就是通過技術手段和管理體系的再造，建設本質(zhì)安全、智能高效、節(jié)能減排、綠色環(huán)保的智慧型礦山，為礦山企業(yè)提供可持續(xù)發(fā)展的恒久支持。通過泛在感知和互聯(lián)互通的一系列信息化技術的運用，建立礦山新型應用系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)和管理體系，打造安全、高效、和諧的數(shù)字化礦山，促進礦山可持續(xù)發(fā)展。

因此，數(shù)字化礦山建設是一項長期性的系統(tǒng)工程，必須明確目標，制定建設原則和建設步驟，在統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施的總體要求下，要針對礦山的自身實際，采取針對性措施，選擇重點突破，重視實效，并著眼長遠。

目前許多煤礦企業(yè)露天礦信息化建設屬于起步階段，其露天礦信息化建設剛剛開始。在這樣的背景下，更應該在建設初期按照數(shù)字化礦山建設進行統(tǒng)一規(guī)劃，進一步完善基礎設施的建設，在全面梳理業(yè)務流程的基礎上，以統(tǒng)一的標準，推進企業(yè)的信息化建設，最終為數(shù)字化礦山的建設打下良好的基礎。

數(shù)字化礦山的建設對于許多煤礦企業(yè)在傳統(tǒng)礦山轉(zhuǎn)型升級，壯大競爭優(yōu)勢方面具有積極作用，可有效促進企業(yè)與環(huán)境、社會共贏發(fā)展。

數(shù)字化礦山建設的首要任務是確立數(shù)字化礦山框架，明確現(xiàn)階段的關鍵技術難題并組織攻關，并建設成為全國性的數(shù)字化礦山示范樣板，推廣數(shù)字化礦山技術，而智慧礦山最終成為數(shù)字化礦山建設的理想目標。

通過多年的建設實踐，礦山在智慧生產(chǎn)系統(tǒng)、智慧職業(yè)安全健康環(huán)境系統(tǒng)、智慧保障系統(tǒng)，形成了一定基礎。當前的主要方向和任務是：

一、智慧主生產(chǎn)系統(tǒng)方面，重點是方向：一是，提升現(xiàn)有采礦工作面（煤礦厚、薄、中厚煤層、充填開采等）智慧化水平，制定標準并實現(xiàn)技術、生產(chǎn)、使用管理的標準化，快速在全國推廣。二是，智慧機械化掘進工作面，加快智慧化綜掘技術研究，提高自動化水平，實現(xiàn)無人值守。三是，提升智慧采掘工作面，面對大量的采掘面，不能實現(xiàn)機械化的現(xiàn)實，要必要開展采掘面智慧化研究，實現(xiàn)安全。四是，以露天礦車輛GPS智能調(diào)度及管理系統(tǒng)（卡調(diào)系統(tǒng)）為主的智慧露天采礦技術。

二、智慧輔助生產(chǎn)系統(tǒng)方面，提升排水、供電、通風、運輸、提升、壓風等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的無人值守的可靠性，制訂相應的技術、生產(chǎn)、使用管理的標準，使技術快速在集團推廣。

三、智慧職業(yè)安全健康環(huán)保系統(tǒng)，推動以安全和潔凈生產(chǎn)，關愛健康為目標的有關系統(tǒng)建設。在云計算技術、激光傳感器技術、物聯(lián)網(wǎng)技術，二氧化碳防滅火技術、邊坡穩(wěn)定性監(jiān)控系統(tǒng)，智慧防塵監(jiān)控系統(tǒng)、智慧礦震（沖擊地壓）監(jiān)控系統(tǒng)、智慧人員精確定位系統(tǒng)、智慧通風系統(tǒng)方面實現(xiàn)通風系統(tǒng)的自動分析和自動調(diào)節(jié)、智慧水害監(jiān)控系統(tǒng)、智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對人員設備的自動識別等。

四、構建數(shù)字化礦山平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)自動化可靠化可視化，遠程化操控、網(wǎng)絡化傳輸、扁平化管理、智能化決策。

五、建立數(shù)字化礦山技術標準體系和規(guī)范，將先進企業(yè)的標準升級為集團標準（可參考行標），進而引領全行業(yè)的技術水平，這在發(fā)達國家已經(jīng)成為慣例。

在數(shù)字化礦山建設方面，我們也要借鑒這一成熟的經(jīng)驗。數(shù)字化礦山的標準體系，包含兩類。一類是對整個礦山的數(shù)字化礦山系統(tǒng)標準，一類是子系統(tǒng)標準，每一類都要包含技術標準、應用標準。在對整個數(shù)字化礦山系統(tǒng)方面，應該分不同的礦種、不同的采礦條件建立不同的標準。例如，對于煤礦來講，要建立智慧薄煤層開采礦井系統(tǒng)、智慧厚煤層放頂煤開采系統(tǒng)，智慧中厚煤層開采系統(tǒng)、智慧普掘普采開采系統(tǒng)等系統(tǒng)，其中的智慧輔助生產(chǎn)系統(tǒng)許多東西可以統(tǒng)一，智慧安全環(huán)保系統(tǒng)、智慧保障系統(tǒng)應根據(jù)開采條件和自然條件等條件選擇。

數(shù)字化礦山建設任務中應注意的幾個問題：1）、礦山的智慧化是一個不斷進步的過程，這就像人類的智慧的發(fā)展是一個不斷提高的過程一樣。數(shù)字化礦山的建設過程是一個科技創(chuàng)新的過程，科技創(chuàng)新既是生產(chǎn)力、生命力、也是驅(qū)動力。因此，數(shù)字化礦山建設不能一刀切，要根據(jù)礦井的條件不同、技術水平不同，發(fā)展智慧化技術，只要能夠通過智慧化實現(xiàn)提高效率、促進安全、促進管理就要發(fā)揚。2）、數(shù)字化礦山體系建設任務可以按照三個階段進行，近期（1-3年內(nèi)）可以實際應用的技術作為第一階段目標，中期（3年左右）可以應用的技術作為第二階段目標，長期（3-10年左右）可以應用的技術作為長期目標。制定規(guī)劃和方案是，按照實現(xiàn)的容易程度進行劃分，便于技術的快速推廣應用。3）、數(shù)字化礦山系統(tǒng)技術的發(fā)展，主要立足于自主產(chǎn)權技術，也不能拒絕外來先進技術和經(jīng)驗。

為提高露天礦的生產(chǎn)、安全水平，提高效率，增強安全，提高礦山管理水平，借助現(xiàn)代先進技術和信息化手段，促進礦山可持續(xù)發(fā)展需要做出規(guī)劃。規(guī)劃性質(zhì)主要是圍繞露天礦的一系列應用系統(tǒng)設計和規(guī)劃的。

規(guī)劃原則

·國內(nèi)領先，國際先進

·統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施

·高端先進、穩(wěn)定可靠

·合理投資、追求回報

·集團一體、標準一致

規(guī)劃內(nèi)容

根據(jù)對露天礦信息化建設的總體要求，以及結合本地露天礦的實際需求，本文規(guī)劃內(nèi)容主要包括以下方面：

·露天礦車輛GPS智能調(diào)度及管理系統(tǒng)（卡調(diào)系統(tǒng)）

·鉆機自動布孔及導航系統(tǒng)

·礦山車輛燃油監(jiān)控系統(tǒng)

·卡車視角盲區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

·采場視頻監(jiān)控系統(tǒng)

·電鏟牙尖完好性視頻監(jiān)控系統(tǒng)

·設備維修調(diào)度及管理系統(tǒng)

·調(diào)度中心大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)

·邊坡穩(wěn)定性監(jiān)控預警系統(tǒng)

·無線集群對講系統(tǒng)

·電鏟用電電量監(jiān)測

·礦山車輛輪胎胎壓監(jiān)測系統(tǒng)

·司機防疲勞駕駛系統(tǒng)

·物資管理系統(tǒng)

·采礦MES（管控一體化系統(tǒng)）

露天礦是一個現(xiàn)代化露天開采的生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)設備密集，信息化項目可使生產(chǎn)管理和設備管理同步提高。

建立卡車調(diào)度系統(tǒng)可以較大幅度提高礦山設備利用效率及整體產(chǎn)量；便于實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)與及時故障排查、維修；有利于開采質(zhì)量的搭配與調(diào)度控制；形成礦山生產(chǎn)過程的實時信息管理及決策支持系統(tǒng)；提升大型運轉(zhuǎn)設備的使用效率、降低燃料和備件消耗，從而提高汝箕溝露天礦的經(jīng)濟效益和管理水平。

建立邊坡穩(wěn)定性預警系統(tǒng)，可避免滑坡而導致的設備和人員事故。

建立礦山車輛輪胎胎壓監(jiān)測系統(tǒng)可以提高安全保護，卡車由于輪胎而引起的安全事故時有發(fā)生，許多措施均是“事后被動” 型安保，即在事故發(fā)生后才起到保護人身安全的作用。而輪胎胎壓管理屬于“事前主動” 型安全保護，即在輪胎出現(xiàn)危險征兆時及時文字和語音報警，駕駛員和管理人員可采取措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。

建立司機防疲勞駕駛系統(tǒng)則為排除疲勞駕駛這項礦山安全重要隱患和改善礦山運輸安全狀況有著重大的意義。

總之，數(shù)字化礦山是礦山技術的發(fā)展方向，數(shù)字化礦山技術的發(fā)展，一方面為我國礦山設備制造業(yè)提供了大好的時機，從而快速實現(xiàn)技術的跨越，成為引領世界采礦技術的排頭兵；另一方面，數(shù)字化礦山的建設要為扎穩(wěn)打，尊重科學，尊重客觀規(guī)律，絕不能空喊口號而誤了發(fā)展的機遇。數(shù)字化礦山將使礦山生產(chǎn)效率提高20-100%以上，安全效率提高30-90%以上，為礦山的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了重要的機遇。

參考文獻

智慧礦山的構架及其建設的思考 毛允德

作者簡介

馬成章（1973—），男，寧夏石嘴山市，現(xiàn)職稱： 助理工程師，學歷：大學，研究方向：礦井綜合自動化。