鐵礦數(shù)字化礦山的建設(shè)分析

張祝亭， 孔 攀

（馬鋼（集團(tuán)）控股有限公司南山礦業(yè)公司， 安徽 馬鞍山 243000）

引言

在信息化時(shí)代背景下，我國(guó)不同行業(yè)領(lǐng)域日漸走上信息化發(fā)展道路，數(shù)字化礦山建設(shè)已成為一大熱點(diǎn)。鐵礦是國(guó)家重要的礦產(chǎn)資源之一，在日常開(kāi)采過(guò)程中，礦山企業(yè)要強(qiáng)調(diào)科技建設(shè)，進(jìn)行鐵礦數(shù)字化礦山建設(shè)，科學(xué)開(kāi)采地區(qū)礦產(chǎn)資源，確保鐵礦資源開(kāi)采質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低開(kāi)采成本，加快開(kāi)采速率，順利提高鐵礦開(kāi)采的“經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)”三效益。

1 數(shù)字化礦山建設(shè)的含義

數(shù)字礦山是從“數(shù)字中國(guó)”、“數(shù)字城市”等概念中引申出來(lái)的，被稱之為“Digital mine”。數(shù)字化礦山也就是“虛擬礦山”，和微電子、網(wǎng)絡(luò)、信息等技術(shù)動(dòng)態(tài)發(fā)展密切相關(guān)，是指在現(xiàn)代化信息技術(shù)作用下，數(shù)字化“傳輸、存儲(chǔ)、加工、利用”礦山信息數(shù)據(jù)與資源，將數(shù)字化數(shù)據(jù)應(yīng)用到礦產(chǎn)資源開(kāi)采、經(jīng)營(yíng)等多個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最大化的礦山開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，數(shù)字化礦山建設(shè)體現(xiàn)在多個(gè)方面，采集調(diào)度、安全采集監(jiān)控、經(jīng)營(yíng)管理等，數(shù)字化礦山系統(tǒng)平臺(tái)具有數(shù)據(jù)庫(kù)分析、安全監(jiān)控和預(yù)警等功能。在數(shù)字化礦山建設(shè)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是其關(guān)鍵點(diǎn)，高效“集成、共享、提取”海量的礦山信息數(shù)據(jù)，隨時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地區(qū)礦山開(kāi)采的關(guān)鍵性區(qū)域、人員實(shí)踐操作等方面，有效預(yù)防礦產(chǎn)開(kāi)采中的安全隱患，確保地區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)采工作順利進(jìn)行。

2 鐵礦數(shù)字化礦山的建設(shè)

2.1 鐵礦數(shù)字化案例

以某地區(qū)鐵礦為例，該地區(qū)屬于多種金屬共生礦床，包含鈮等其他金屬。該鐵礦床位于巖石過(guò)渡地帶，總面積為50 km2，東西長(zhǎng)為20 km，南北寬為3 km。迄今為止，該鐵礦床開(kāi)發(fā)時(shí)間已超過(guò)50年，其中能夠開(kāi)采的富礦資源日漸減少，開(kāi)采難度增加。在鐵礦資源開(kāi)采過(guò)程中，礦山企業(yè)根據(jù)各方面實(shí)際情況，科學(xué)構(gòu)建數(shù)字化礦山系統(tǒng)平臺(tái)，有效解決鐵礦開(kāi)采難度大的問(wèn)題，深化地區(qū)鐵礦資源開(kāi)采環(huán)節(jié)，高效開(kāi)展鐵礦資源的開(kāi)采。

2.2 鐵礦數(shù)字化礦山建設(shè)的有效途徑

在鐵礦資源開(kāi)采之前，礦山企業(yè)根據(jù)該地區(qū)鐵礦山開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)各方面情況，結(jié)合各方面搜集的信息資料，靈活應(yīng)用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，結(jié)合DIMINE三維礦業(yè)軟件，科學(xué)構(gòu)建符合該地區(qū)鐵礦開(kāi)采的系統(tǒng)平臺(tái)，構(gòu)建可行的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括一系列模型。比如，三維地質(zhì)表面模型、塊段模型，客觀“估算、評(píng)價(jià)”該地區(qū)鐵礦床中各類礦產(chǎn)資源儲(chǔ)存情況，在地質(zhì)建模、資源儲(chǔ)量評(píng)價(jià)過(guò)程中，深層次分析地區(qū)鐵礦山各方面信息資料，明確該地區(qū)鐵鐵礦床中鐵礦資源具體分布范圍、數(shù)量、品位等數(shù)據(jù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)制定可行的鐵礦開(kāi)采方案，借助構(gòu)建的數(shù)字化礦山系統(tǒng)平臺(tái)，巧用合理化方法手段，科學(xué)開(kāi)采該地區(qū)鐵礦，順利提高開(kāi)采率。

2.2.1 運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)

在構(gòu)建過(guò)程中，礦山企業(yè)要深層次分析各方面影響因素，巧用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，優(yōu)化鐵礦資源開(kāi)采方案，促使該地區(qū)鐵礦資源開(kāi)采環(huán)境具有鮮明的“數(shù)字化、模型化、可視化”特點(diǎn)。礦山企業(yè)要借助傳感器技術(shù)、通信技術(shù)二者優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化采集該地區(qū)鐵礦開(kāi)采中各方面信息數(shù)據(jù)，比如，開(kāi)采全過(guò)程、開(kāi)采設(shè)備、開(kāi)采環(huán)境監(jiān)控等數(shù)據(jù)。在智能化分析基礎(chǔ)上對(duì)海量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行必要地可視化處理，準(zhǔn)確定位并跟蹤作用到該地區(qū)鐵礦開(kāi)采中的移動(dòng)設(shè)備，對(duì)鐵礦資源整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)度以及控制。在此基礎(chǔ)上，礦山企業(yè)要根據(jù)該地區(qū)鐵礦床具體情況，合理構(gòu)建多媒體通訊網(wǎng)絡(luò)，以光纖、無(wú)線通訊為中心，形成以“語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)同網(wǎng)傳輸”三者相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，隨時(shí)共享海量該地區(qū)鐵礦的開(kāi)采信息數(shù)據(jù)。礦山企業(yè)要借助技術(shù)手段，對(duì)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行規(guī)范化過(guò)濾以及整合，構(gòu)建可行的鐵礦數(shù)字倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)多樣化功能，比如，查詢、分析、統(tǒng)計(jì)，為合理開(kāi)采該地區(qū)鐵礦資源提供重要的參考資料，促使該地區(qū)鐵礦資源得到合理開(kāi)采。此外，礦山企業(yè)要靈活應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，優(yōu)化構(gòu)建的鐵礦數(shù)字化礦山系統(tǒng)平臺(tái)，形成科學(xué)、合理的統(tǒng)一化數(shù)字露天礦山主界面，客觀呈現(xiàn)數(shù)字露天礦山系統(tǒng)多樣化功能。

2.2.2 構(gòu)建三維數(shù)字化模型

在鐵礦數(shù)字化礦山建設(shè)過(guò)程中，礦山企業(yè)要根據(jù)作用到系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建中的現(xiàn)代化信息技術(shù)，巧妙引入DIMINE礦業(yè)軟件，明確系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建流程，科學(xué)構(gòu)建三維可視化數(shù)字模型。礦山企業(yè)要準(zhǔn)確把握該地區(qū)鐵礦山開(kāi)采中極易出現(xiàn)的各類問(wèn)題，科學(xué)整理各方面勘探資料，比如礦山深部探礦、生產(chǎn)勘探等。根據(jù)該地區(qū)鐵礦床中礦產(chǎn)資源分布特點(diǎn)、開(kāi)采要求等，合理分類獲取的各類信息，科學(xué)構(gòu)建合理化的地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)以及三維可視數(shù)字化模型，便于該地區(qū)鐵礦資源開(kāi)采過(guò)程中可以隨時(shí)動(dòng)態(tài)查詢海量礦山地質(zhì)信息、鉆孔具體情況等。在此過(guò)程中，礦山企業(yè)要從實(shí)際出發(fā)，構(gòu)建科學(xué)化的礦體三維實(shí)體模型，三維顯示該地區(qū)鐵礦開(kāi)采中鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)、礦體模型，高層次地發(fā)現(xiàn)并處理鐵礦資源開(kāi)采過(guò)程中遇到的各類問(wèn)題，實(shí)時(shí)深化鐵礦資源開(kāi)采具體環(huán)節(jié)；以“礦體三維模型”為基點(diǎn)，科學(xué)構(gòu)建三維地表模型、鐵礦采場(chǎng)最終境界模型，促使構(gòu)建的各三維數(shù)字化模型處于統(tǒng)一化結(jié)構(gòu)體系中，三者相互作用，不斷發(fā)揮具體化功能。在此過(guò)程中，礦山開(kāi)采企業(yè)要借助構(gòu)建的三維數(shù)字化模型，使其符合該地區(qū)鐵礦資源開(kāi)采具體要求，更好地作用到鐵礦資源開(kāi)采各環(huán)節(jié)。礦山企業(yè)可以借助在構(gòu)建的系統(tǒng)平臺(tái)，加強(qiáng)該地區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理，隨時(shí)導(dǎo)入、更新、刪除各方面地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，比如，鉆探、槽探。通過(guò)數(shù)據(jù)采集，讓鐵礦資源開(kāi)采過(guò)程中各方面信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)在DIMINE軟件中，自動(dòng)化生成該鐵礦資源開(kāi)采現(xiàn)狀的坡底線等。該系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)在DTM算法作用下，自動(dòng)生成三維鐵礦采場(chǎng)現(xiàn)狀模型，和其他相關(guān)三維數(shù)字化模型相互作用，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)該地區(qū)鐵礦資源開(kāi)采中人員、設(shè)備等一系列因素，及時(shí)預(yù)警鐵礦資源開(kāi)采中存在的安全隱患，及時(shí)得到科學(xué)處理，確保鐵礦開(kāi)采有序進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

在新形勢(shì)下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)發(fā)展中對(duì)礦產(chǎn)資源需求量明顯增加，礦產(chǎn)資源開(kāi)采力度與難度明顯加大，數(shù)字化礦山建設(shè)至關(guān)重要。在鐵礦開(kāi)采過(guò)程中，礦山企業(yè)要堅(jiān)持具體問(wèn)題具體分析的原則，科學(xué)構(gòu)建數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)平臺(tái)，深化鐵礦開(kāi)采管理與調(diào)度，在線采集開(kāi)采數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)提高鐵礦開(kāi)采效率與質(zhì)量。

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