基于大數(shù)據(jù)背景的井下采礦技術(shù)發(fā)展趨勢探究

曲展鵬++張碩

摘 要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，再加上計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)量的提升，為傳統(tǒng)采礦技術(shù)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。從大數(shù)據(jù)背景下礦產(chǎn)資源開采的現(xiàn)狀和其中存在的問題入手，闡述了當(dāng)下井下采礦技術(shù)的特點(diǎn)及其未來的發(fā)展趨勢，進(jìn)而為井下礦產(chǎn)資源開采工藝的革新提供一定的參考依據(jù)和技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；采礦工藝技術(shù)；綠色生態(tài)發(fā)展；井下礦產(chǎn)資源

中圖分類號：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.143

隨著物聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代信息處理技術(shù)的崛起，以多源傳感器、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸和處理分析為特征的技術(shù)手段為傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)、礦山開采等提供了革命性的變革和創(chuàng)新的時(shí)代主線。作為大數(shù)據(jù)背景下的礦山企業(yè)，在資源開采中，應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)綠色發(fā)展理念，從開采手段、設(shè)備升級到工藝技術(shù)方面，都要力爭低碳、綠色開采，減小對周邊環(huán)境的影響，并針對前期存在或引發(fā)的環(huán)境問題，利用現(xiàn)代技術(shù)手段予以科學(xué)治理。同時(shí)，還要引入數(shù)據(jù)挖掘理念，分析和預(yù)測不同地質(zhì)條件下礦產(chǎn)資源開采的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、質(zhì)量提升等內(nèi)容，以促進(jìn)采礦行業(yè)的健康、綠色、可持續(xù)發(fā)展。

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代背景

以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算為主要依托，利用多源數(shù)據(jù)分析手段，探究對象中所隱含的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，這對優(yōu)化傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展內(nèi)涵有非常重要的意義。而在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，在信息獲取、傳輸、存儲處理的過程中表現(xiàn)出了數(shù)據(jù)量龐大、形式多樣化、處理速度快等特征。圖片、聲音、文本和視頻等多類型的數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式為現(xiàn)代礦山資源開采技術(shù)的更新提供了數(shù)據(jù)與信息平臺基礎(chǔ)，同時(shí)，在其中融入云計(jì)算分析，能夠推動礦山資源信息數(shù)據(jù)庫匹配、龐雜的空間數(shù)據(jù)分析方式的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級，有助于礦產(chǎn)資源開采結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

2 井下開采的現(xiàn)狀與問題

從地質(zhì)構(gòu)造條件、礦物結(jié)構(gòu)屬性等客觀要素來分析，不同環(huán)境與礦產(chǎn)類別開采的技術(shù)手段和工藝必然存在差異性，但從宏觀角度分析，其主要呈現(xiàn)以下特征。

2.1 井下采礦工藝相對復(fù)雜

相對于露天開采而言，因?yàn)榈叵滤植?、地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境有差異，所以，井下采礦比露天采礦的開采效率低，穩(wěn)定性差。為了保障井下開采安全，礦產(chǎn)開采主體經(jīng)常要革新井下開采工藝、優(yōu)化作業(yè)手段，豐富與發(fā)展井下采礦技術(shù)。

2.2 井下采礦工藝方式多樣

以煤炭開采為例，當(dāng)前，井下采礦工藝主要有放頂煤技術(shù)、傾斜分層采煤技術(shù)、傾斜長壁采煤技術(shù)、炮采技術(shù)、普采技術(shù)和綜合采技術(shù)等，技術(shù)種類多樣復(fù)雜。鑒于此，相關(guān)人員必須要利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集與處理手段，客觀地分析礦產(chǎn)資源的類別及其所處的環(huán)境，選擇適宜的采掘工藝技術(shù)，并制訂科學(xué)的開采計(jì)劃和方案，以確保資源開采的經(jīng)濟(jì)性、安全性和生態(tài)性。

2.3 技術(shù)手段更新快

隨著當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和優(yōu)化調(diào)整步伐的加快，傳統(tǒng)礦山開采企業(yè)之間的競爭越來越激烈。因此，要依托技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新來優(yōu)化礦產(chǎn)開采環(huán)節(jié)，融入數(shù)字化技術(shù)，不斷加大對采礦技術(shù)的研發(fā)力度，提升自身的競爭力，促進(jìn)傳統(tǒng)礦山開采工藝的變革和更新。

目前，我國井下采礦存在的主要問題有以下幾個(gè)：①生產(chǎn)效率相對低下；②采礦質(zhì)量不高；③生產(chǎn)成本比較高；④安全性能低，安全事故頻發(fā)；⑤機(jī)械化水平有待提高。因此，基于大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，不斷研究、發(fā)展和更新井下采礦技術(shù)，促進(jìn)采礦行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展是目前相關(guān)工作者的首要任務(wù)。

由井下采礦的工藝水平、經(jīng)濟(jì)成本和生態(tài)安全性分析可知，國內(nèi)井下采礦行業(yè)普遍的問題是：勞動力與資本投入較高，礦產(chǎn)資源開采質(zhì)量參差不齊，機(jī)械化作業(yè)水平相對比較低，生產(chǎn)安全事故率相對于國際平均水平較高。因此，基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景，優(yōu)化發(fā)展與更新井下采掘技術(shù)，提升礦產(chǎn)原開采行業(yè)的整體水平，有助于推動采礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 大數(shù)據(jù)背景下井下采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢

在大數(shù)據(jù)海量數(shù)據(jù)處理的背景下，傳統(tǒng)礦山開采信息的快速處理方式產(chǎn)生了新的變革，借助多源傳感器、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)能夠有效管理和控制礦山開采中的實(shí)施環(huán)節(jié)，監(jiān)督次生物質(zhì)的排放，有助于井下采礦技術(shù)工作效率的提升，保障施工安全。

3.1 井下采礦充填技術(shù)變革

傳統(tǒng)井下開采的填充工藝是以干式填充、碎石混凝土砂漿膠結(jié)和尾砂膠結(jié)技術(shù)為主。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，或多或少的會存在環(huán)境次生問題。隨著現(xiàn)代采礦技術(shù)的發(fā)展，逐漸衍生出了膏體泵送充填、高水全尾砂速凝固膠結(jié)充填等新型采空區(qū)充填工藝，大大降低了膠結(jié)材料的消耗數(shù)量。同時(shí)，借助現(xiàn)代傳感器手段可以實(shí)時(shí)監(jiān)管充填過程。

3.2 開采機(jī)械化設(shè)備日益提升

利用現(xiàn)代化數(shù)據(jù)獲取和處理分析手段，優(yōu)化國內(nèi)井下采礦行業(yè)的信息化程度，提升開采工藝水平，加大對技術(shù)設(shè)備的投入力度，比如采用硬頂板控制手段，結(jié)合采掘設(shè)備工藝，能夠在確保施工安全的前提下快速、高效地提升礦產(chǎn)開采的作業(yè)效率。

3.3 采礦工藝的綠色化進(jìn)程

隨著我國對生態(tài)環(huán)境關(guān)注程度的加大和當(dāng)前采礦工藝水平的逐步提升，我國的采礦行業(yè)逐步朝著高效、綠色、環(huán)保、低碳的方向發(fā)展。利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在提升礦產(chǎn)資源建模監(jiān)管的同時(shí)，可以輔助進(jìn)行礦山開采的方案編制、可行性分析。這樣做，有助于降低采礦貧化率。另外，還要借助遙感、生化監(jiān)測手段實(shí)時(shí)掌握對周邊環(huán)境的影響，不斷調(diào)整礦產(chǎn)開采手段和施工工藝。