智慧礦山在企業(yè)成本控制中的應用

侯正敏，文長遠

（富蘊蒙庫鐵礦有限責任公司，新疆 阿勒泰 836100）

1 背景和意義

金屬礦山行業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，在我國實現(xiàn)工業(yè)化、決勝全面建設小康社會的進程中，從保障經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的角度看，該行業(yè)在國家經(jīng)濟中的地位突出。從2014年開始，國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展速度趨緩，礦產(chǎn)品價格大起大落。為了適應這一形勢，我國礦山企業(yè)應迅速提高決策和管理的科學水平，降低企業(yè)開采成本，成為礦山企業(yè)生存和發(fā)展的關鍵。礦山項目的建設周期長、建設前期投資大。其作為專業(yè)性強、高風險、資金技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，與傳統(tǒng)工業(yè)類企業(yè)相比，具有地質(zhì)條件類型復雜、工藝選擇復雜、建設地址不可選擇、建設內(nèi)容復雜等特點。因此加強礦山企業(yè)成本管理，對礦山企業(yè)具有十分重要的意義。

2 智慧礦山

智慧礦山，是針對生產(chǎn)過程或者安全等進行主動的感知，并在此基礎上進行分析，實現(xiàn)快速的處理，其本質(zhì)上具有安全性和高效性。

2.1 智慧礦山基本構(gòu)架

主要包括三個部分，首先是智慧生產(chǎn)系統(tǒng)，其次是智慧職業(yè)健康與安全系統(tǒng)，最后是智慧技術(shù)與后勤保障系統(tǒng)。

2.2 智慧礦山的主要特點

①“無人”是智慧礦山的最高形式。無人是智慧礦山最為顯著的標志，主要體現(xiàn)在礦山的采礦、掘進生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，以及危險場所的作業(yè)過程中，所有的工作都通過智能化的形式在機器人或者設備操作之中完成。②智慧礦山建設的階段性。智慧礦山的建設和發(fā)展體現(xiàn)階段性的基本特征：首先是單個系統(tǒng)的智能化，也就是所謂的“點”。其次，是實現(xiàn)多個系統(tǒng)的智能化，并在此基礎上完成系統(tǒng)集成，也就是所謂的“面”。第三，主要針對的是礦井地下的生產(chǎn)活動，真正實現(xiàn)礦井作業(yè)的無人。第四，實現(xiàn)“礦區(qū)系統(tǒng)的無人”。實現(xiàn)包括礦井生產(chǎn)、安全、選別、運輸?shù)鹊V區(qū)一級系統(tǒng)無人作業(yè)。

3 建設智慧礦山實現(xiàn)成本控制

智慧礦山建設應根據(jù)國家有關方針政策和以信息化帶動工業(yè)化的戰(zhàn)略部署，以提高企業(yè)競爭力和經(jīng)濟效益為目標，以企業(yè)管理創(chuàng)新和流程再造為核心。智慧礦山建設本著落實有關礦山安全的各項規(guī)范要求，規(guī)范管理，減少井下作業(yè)人員，改善作業(yè)環(huán)境，提高本質(zhì)安全為原則。本文選取一座年生產(chǎn)能力400萬t/a的鐵礦山，其開拓系統(tǒng)為豎井-平硐-斜坡道，采礦方法為無底柱分段崩落法，通過建設若干單個智慧系統(tǒng)對比分析成本。

3.1 通風遠程控制系統(tǒng)

（1）建設內(nèi)容。①在配電柜旁邊放一個小型PLC控制箱，控制箱中放有網(wǎng)絡交換機，將風機信號接入風機控制箱中最終反饋至PLC控制系統(tǒng)。②建立通風三維可視化模型，通過Ventism三維通風仿真系統(tǒng)實現(xiàn)通風解算和礦井風流動態(tài)模擬；采集風機運行數(shù)據(jù)進行通風網(wǎng)絡調(diào)度，實時采集井下風機的運行狀態(tài)和傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合各個工序時段的需風情況及自然風壓對通風系統(tǒng)的影響，對變頻風機控制進行優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)礦山通風的整體優(yōu)化和按需通風。

（2）預期效果。該系統(tǒng)的應用主要在于自動化減人，降低人工成本；按需供風節(jié)約能源消耗。可減少約7人，員工工資按10萬元/年，每年可節(jié)省70萬元。能耗：風機裝機總功率約為1220kw，年最大負荷利用小時數(shù)取5500小時，年耗電量為671x104kWh，電價0.525元/kWh，即每年風機電費為352.275萬元。智能通風后風機節(jié)能約15%，即每年可以節(jié)省52.84萬元。綜上，成本節(jié)省122.84萬元/年。

3.2 電機車無人駕駛系統(tǒng)

（1）建設內(nèi)容。在中段運輸水平覆蓋無線網(wǎng)絡；對電機車安裝遠程控制、視頻監(jiān)視和定位系統(tǒng)；對放礦溜井安裝遠程控制和監(jiān)控系統(tǒng)；地面控制室安裝機車遠程操作臺和監(jiān)視系統(tǒng)；地面與井下設備間采用光纜及電纜連接。

（2）實現(xiàn)內(nèi)容。①地面控制臺遙控、軟件自動駕駛和遙控器100m內(nèi)遙控，將司機和放礦工合并為一人。隨著井下工藝優(yōu)化，逐漸實現(xiàn)井下無人作業(yè)。進而完成國家安監(jiān)總局文件要求，實現(xiàn)高危作業(yè)場所作業(yè)人員減少30%以上的指令。②裝礦作業(yè)時，現(xiàn)場控制放礦機，遙控控制機車對位，提高作業(yè)效率30%以上。采用電機車無人駕駛系統(tǒng)后的人員變動情況：

表1 人員變動情況

與傳統(tǒng)配置相比，采用電機車無人駕駛系統(tǒng)后可以減員21人，員工工資為10萬元/年，每年可節(jié)省210萬元。

3.3 采掘計劃優(yōu)化設計平臺

①建設內(nèi)容?；贏uto CAD平臺，采用Surpac、Datamine等軟件實現(xiàn)礦體建模和資源管理，實現(xiàn)三維地質(zhì)模型的動態(tài)更新、生產(chǎn)方案優(yōu)選和采礦模擬顯示等功能。進行采準設計、爆破設計、出礦設計和計劃編制等，編制合理科學的生產(chǎn)計劃，最終達到降低礦山生產(chǎn)成本和提升工作效率。②預期效果。采用采掘計劃優(yōu)化設計平臺后的人員變動情況：

表2 人員變動情況

與傳統(tǒng)礦山相比，采用采掘計劃優(yōu)化設計平臺后可以減少專技術(shù)人員5人，員工工資為10萬元/年，每年可節(jié)省50萬元。同時采準工程量減少約10%。生產(chǎn)規(guī)模400萬t/a的礦山，采準量約8000米/年，約節(jié)省采準費用432萬元/年。

4 結(jié)論

建設智慧礦山，可以優(yōu)化礦山的生產(chǎn)成本，同時提高生產(chǎn)效率，采用通風遠程控制系統(tǒng)、電機車無人駕駛系統(tǒng)和采掘計劃優(yōu)化設計平臺后，每年可降低生產(chǎn)費用約814.84萬元，單位原礦生產(chǎn)成本可以降低約2.04元/t。