基于信息化構(gòu)建礦山規(guī)范管控運(yùn)營(yíng)體系探析

毛志宇 吳怡凡

（河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司機(jī)電檢修分公司，河北 唐山 063000）

數(shù)字礦山就是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在礦山范圍內(nèi)建立一個(gè)礦山信息模型，把礦山的所有空間、所有屬性實(shí)現(xiàn)數(shù)字化存儲(chǔ)、傳輸、描述以及深加工，為相關(guān)工作者提供直觀、有效、便捷、完整礦山各個(gè)方面的數(shù)據(jù)信息。通過數(shù)字礦山的實(shí)際應(yīng)用可以有效促進(jìn)礦山行業(yè)的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，進(jìn)一步提高礦山開采效率。

一、數(shù)字礦山發(fā)展中遇到的問題

（一）信息化基礎(chǔ)薄弱

因?yàn)槲覈?guó)數(shù)字礦山建設(shè)與發(fā)達(dá)國(guó)家比相對(duì)來說起步是比較晚的，我國(guó)很多礦山企業(yè)還處于數(shù)字化發(fā)展建設(shè)的初級(jí)階段，尤其是中小型企業(yè)，僅僅只有少數(shù)的大型企業(yè)處于數(shù)字礦山成熟階段。另外，由于受到礦山企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益以、科技機(jī)械設(shè)備水平以及相關(guān)工作人員文化水平的影響，數(shù)字礦山建設(shè)困難重重，仍舊需要解決很多根本性問題，因此，總體來講我國(guó)數(shù)字礦山信息化基礎(chǔ)十分薄弱的，今后我們必須立足于我國(guó)礦產(chǎn)自動(dòng)化、信息化水平現(xiàn)狀，科學(xué)合理的推薦數(shù)字化礦山建設(shè)。

（二）礦山開采環(huán)境惡劣，地形復(fù)雜

礦山開采由于地形十分復(fù)雜，需要多種技術(shù)綜合應(yīng)用，而且涉及的地質(zhì)、測(cè)量、采礦等信息內(nèi)容復(fù)雜，種類繁多，數(shù)據(jù)量十分龐大，所以給礦山開采工作帶來很大的難度。加上開采環(huán)境惡劣，對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的安全性要求也是個(gè)非常高的，礦山的開采大部分都是處于地下深入，空間狹小、電磁干擾嚴(yán)重，不僅十分容易發(fā)生爆炸事故，而且嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備運(yùn)行信息、地測(cè)信息、井下粉塵、井下工作人員活動(dòng)信息以及井下設(shè)備等信息的獲取與傳輸。

（三）信息數(shù)字化實(shí)際應(yīng)用效果不理想

隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的迅速發(fā)展，很多礦山企業(yè)都裝備了最新的軟件、硬件系統(tǒng)，但是，由于各個(gè)接口不能互相融通，使得各個(gè)礦山企業(yè)之間很難實(shí)現(xiàn)信息資源共享，如何更好地利用、如何更好的提高這些軟件的實(shí)用效益與效率還是缺乏一定的研究。另外，就是很多礦山企業(yè)雖然已經(jīng)建立配套完整的信息化裝備，雖然實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效錄入，提供的大量數(shù)據(jù)資源，但是僅僅只是停留在簡(jiǎn)單的擴(kuò)充上，卻反對(duì)資源的深度挖掘與分析，不能根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)礦山發(fā)展趨勢(shì)，從而導(dǎo)致數(shù)字化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果不理想。

二、數(shù)字化礦山的管理措施分析

（一）三維激光掃描技術(shù)

測(cè)繪技術(shù)可用于建立三維礦山模型，因此是智慧礦山建設(shè)的重要技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)能夠高精度、高分辨率、自動(dòng)化、非接觸、實(shí)時(shí)、完整地掃描實(shí)物，在空間狹小昏暗的礦井巷道中非常實(shí)用，可以實(shí)現(xiàn)三維立體化的礦區(qū)管理、地下管理，準(zhǔn)確了解礦山工程進(jìn)度，重現(xiàn)礦井人員的真實(shí)位置，實(shí)現(xiàn)井下智能無人開采；還能更精確地監(jiān)測(cè)礦山變形，預(yù)報(bào)災(zāi)害，保障人員安全。

（二）綜采工作面智能化

1.構(gòu)建可動(dòng)態(tài)自優(yōu)化的工作面精確三維地質(zhì)模型。以礦井地質(zhì)鉆孔和切眼、回撤通道及兩順槽巷道等實(shí)測(cè)地質(zhì)信息為基礎(chǔ)，構(gòu)建工作面三維初始模型；使用定向鉆孔勘探工作面的頂?shù)装迕簬r分界線技術(shù)，對(duì)工作面預(yù)先進(jìn)行橫向勘探，實(shí)測(cè)精度0.2m；對(duì)三維模型動(dòng)態(tài)自優(yōu)化，生成精確三維地質(zhì)模型，實(shí)測(cè)精度0.2m，實(shí)現(xiàn)了工作面煤層預(yù)知。2.首創(chuàng)采煤機(jī)自主智能割煤新工藝。通過對(duì)比工作面三維地質(zhì)模型和實(shí)際掃描模型，在綜合分析煤層變化趨勢(shì)、工作面平直度、當(dāng)前割頂?shù)浊闆r、采煤機(jī)運(yùn)行等大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化算法制定未來10刀的割煤策略，給出采煤機(jī)下一刀滾筒調(diào)整曲線，實(shí)現(xiàn)自主智能割煤。3.研發(fā)三維激光掃描機(jī)器人。引進(jìn)了先進(jìn)的激光掃描和慣性導(dǎo)航技術(shù)，研制了軌道機(jī)器人，對(duì)綜采工作面進(jìn)行三維掃描，建立工作面數(shù)字模型。4.首次建立綜采工作面絕對(duì)坐標(biāo)系。利用高精度激光掃描技術(shù)，把兩順槽導(dǎo)向點(diǎn)坐標(biāo)信息自動(dòng)識(shí)別出來，用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳導(dǎo)的方式把絕對(duì)坐標(biāo)引入工作面，為工作面實(shí)際模型與地質(zhì)模型對(duì)比提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

（三）務(wù)實(shí)數(shù)字化找礦基礎(chǔ)工作

數(shù)字礦山的找礦前景離不開對(duì)老舊礦山的治理與優(yōu)化。在總結(jié)傳統(tǒng)找礦經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)礦山的前期勘查是找礦工作中最終要的一環(huán)。而后，才能通過礦山綜合信息組織施工，在施工過程中再進(jìn)行規(guī)范管理、利用三維礦業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)老舊礦山的快速增儲(chǔ)。在加大探礦增儲(chǔ)力度的同時(shí)，還要通過實(shí)施資源集約開發(fā)、著力建設(shè)綠色礦山等措施，實(shí)現(xiàn)資源開采與生態(tài)環(huán)保和諧共生，破解資源、環(huán)境與發(fā)展難題。要在總結(jié)礦山生態(tài)修復(fù)成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，把礦山生態(tài)修復(fù)提升到傳承中華礦業(yè)文化的高度上來認(rèn)識(shí)，科學(xué)謀劃、分類推進(jìn)、精準(zhǔn)施策、一礦一策。為礦井的安全生產(chǎn)起到了積極的作用。

（四）異構(gòu)業(yè)務(wù)承載技術(shù)

智慧礦山中不同的設(shè)備有不同的數(shù)據(jù)格式，需要同時(shí)運(yùn)行多種數(shù)據(jù)分析組件，因此需要異構(gòu)業(yè)務(wù)承載技術(shù)，即一個(gè)承載容器，如Docker。容器層之上對(duì)應(yīng)著各應(yīng)用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，對(duì)內(nèi)封裝不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)和操作，下面則統(tǒng)一管理基礎(chǔ)計(jì)算資源。由此可見，這種技術(shù)從邏輯上將各種處理功能打包起來了，相互隔離，互不影響，卻又共享計(jì)算資源。

三、結(jié)束語

總之，我國(guó)各大礦山企業(yè)為了提高礦山開采的自動(dòng)化以及信息化水平都在努力推進(jìn)數(shù)字礦山建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。數(shù)字礦山建設(shè)是一項(xiàng)十分具有挑戰(zhàn)性工作，在今后發(fā)展中礦山企業(yè)必須抓住機(jī)遇，統(tǒng)籌規(guī)劃，分階段的穩(wěn)步推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)礦山行業(yè)的智能化發(fā)展，提高礦山開采的高效、可持續(xù)發(fā)展。