數(shù)字礦山特征與建設(shè)技術(shù)分析

申亞梅

摘要：在礦山的建設(shè)中主要包括傳統(tǒng)礦山、數(shù)字礦山與智慧礦山三個(gè)階段，而數(shù)字礦山是礦山未來(lái)發(fā)展的大勢(shì)所趨，數(shù)字礦山將實(shí)現(xiàn)礦山的調(diào)度數(shù)字化與信息集成化，全面提升礦山企業(yè)管理的安全性與生產(chǎn)效率。本文從數(shù)字化礦山建設(shè)的含義與特征入手，討論鐵礦數(shù)字化礦山的建設(shè)技術(shù)，希望對(duì)我國(guó)礦山的建設(shè)與管理研究帶來(lái)幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)字礦山;特征;建設(shè)技術(shù)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在數(shù)字化礦山建設(shè)領(lǐng)域取得重大突破，信息時(shí)代的到來(lái)讓我國(guó)不同行業(yè)發(fā)展面貌煥然一新，同樣也對(duì)礦山建設(shè)帶來(lái)了積極影響，數(shù)字礦山也在這一背景下出現(xiàn)。鐵礦資源關(guān)系著社會(huì)的發(fā)展，需要礦山企業(yè)在發(fā)展中加強(qiáng)信息化建設(shè)，進(jìn)而對(duì)鐵礦進(jìn)行科學(xué)開(kāi)采，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

一、數(shù)字化礦山建設(shè)的含義

數(shù)字礦山是在數(shù)字城市延伸出來(lái)的全新概念，也可以理解為虛擬礦山，數(shù)字礦山對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)加以利用，進(jìn)行數(shù)據(jù)資源的數(shù)字化傳輸、加工與存儲(chǔ)，貫穿于礦山開(kāi)采、安全管理、經(jīng)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)而幫助礦山企業(yè)獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，這也是我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)采發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。

二、數(shù)字礦山的特征

數(shù)字化礦山的一個(gè)顯著特征在于可視化管理，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下仿真模擬礦山結(jié)構(gòu)與開(kāi)采情況，掌握礦區(qū)的地質(zhì)信息，實(shí)現(xiàn)安全預(yù)警，鑒于近年來(lái)井下作業(yè)與礦山開(kāi)采中由于地質(zhì)因素發(fā)生數(shù)起安全事故，需要借助信息技術(shù)對(duì)生產(chǎn)流程監(jiān)管，進(jìn)而讓生產(chǎn)過(guò)程更加科學(xué)。另一個(gè)特征在于構(gòu)建了數(shù)據(jù)庫(kù)，這也是礦山建設(shè)的關(guān)鍵，進(jìn)而讓數(shù)據(jù)在安全的環(huán)境下共享，促進(jìn)各單位之間的合作。此外，可以自動(dòng)化設(shè)定參數(shù)和技術(shù)方案，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為礦山企業(yè)的管理人員制定管理制度。

三、鐵礦數(shù)字化礦山的建設(shè)

（一）鐵礦數(shù)字化建設(shè)概況

某鐵礦位于巖石過(guò)渡地帶，礦區(qū)面積60平方公里，礦區(qū)長(zhǎng)度為25公里，寬度2.4公里，是當(dāng)?shù)匾?guī)模最大鐵礦。由于該鐵礦開(kāi)采超過(guò)40年，鐵礦資源幾乎開(kāi)采殆盡，并且開(kāi)采的難度加大。需要礦山企業(yè)在開(kāi)采鐵礦資源的過(guò)程中加快信息化和數(shù)字化建設(shè)，打造數(shù)字礦山管理平臺(tái)進(jìn)行降低開(kāi)采難度，提升開(kāi)采效率。該鐵礦企業(yè)的建設(shè)的總體目標(biāo)如下：其一，借助計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)讓方案設(shè)計(jì)、開(kāi)采環(huán)境模型化與可視化;其二，借助通信技術(shù)與傳感器對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、人員安全與設(shè)備安全的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集和智能分析，對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行定位與跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中智能化調(diào)度。其三，在無(wú)線通訊技術(shù)的支持下建立語(yǔ)音和視頻同時(shí)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，達(dá)到信息及時(shí)共享的目標(biāo);其四，組建數(shù)字倉(cāng)庫(kù)，滿(mǎn)足于查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)與分析需要;其五，將系統(tǒng)加以整合，建立數(shù)字露天礦山主界面，隨時(shí)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)查看，實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)充。

（二）運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)

其一，在建立數(shù)字化管理系統(tǒng)的過(guò)程中，需要礦山企業(yè)對(duì)多種營(yíng)銷(xiāo)因素全面分析，之后計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)合理利用，不斷優(yōu)化礦山開(kāi)采方案，讓礦山開(kāi)采具有模型化、數(shù)字化與可視化的特點(diǎn)，之后礦山企業(yè)需要在管理的過(guò)程中將通信技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合利用，對(duì)礦山的各種信息自動(dòng)化采集，比如用于開(kāi)采設(shè)備管理，在智能化分析的前提下進(jìn)行可視化處理，定位與跟蹤開(kāi)采中的移動(dòng)設(shè)備，確保設(shè)備的高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)智能化的調(diào)度，這一過(guò)程中對(duì)3S及其集成技術(shù)進(jìn)行利用。3S技術(shù)包括了GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)，在監(jiān)控鐵礦開(kāi)采和作業(yè)的過(guò)程中先利用GPS技術(shù)確定目標(biāo)地物的位置以及高程，之后借助RS技術(shù)獲取的衛(wèi)星遙感影像掌握地物信息，最終GIS技術(shù)進(jìn)行空間分析處理，讓方案的制定有根據(jù)。

其二，礦山企業(yè)需要結(jié)合鐵礦床的實(shí)際情況圍繞光纖和無(wú)線通訊進(jìn)行多媒體通訊網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，形成數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，將鐵礦開(kāi)采信息隨時(shí)共享。在生產(chǎn)調(diào)度和安全管理中礦山調(diào)度系統(tǒng)是保證通訊質(zhì)量的主要信息技術(shù)，可以保證開(kāi)采的效率。

其三，利用信息技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行過(guò)濾與整合，建立鐵礦數(shù)字倉(cāng)庫(kù)，之后滿(mǎn)足查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和分析需要，為管理者提供數(shù)據(jù)資產(chǎn)和決策分析。在建立數(shù)字化管理平臺(tái)的工程中可以呈現(xiàn)合理的礦山主界面，多種功能都可以提升開(kāi)采的合理性[2]。

（三）構(gòu)建三維數(shù)字化模型

其一，在進(jìn)行數(shù)字化礦山的建設(shè)中，引進(jìn)DIMINE礦業(yè)軟件有利于明確平臺(tái)的構(gòu)建流程，整個(gè)流程以地質(zhì)、測(cè)量、采礦等信息收集到形成一維可視化數(shù)字模型的建立為基礎(chǔ)，之后建設(shè)三維可視化模型。礦山企業(yè)需要對(duì)開(kāi)采過(guò)程中的各種問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，并且對(duì)生產(chǎn)勘探、深部探礦等勘探資料進(jìn)行管理。之后結(jié)合鐵礦區(qū)的各種資源分布特點(diǎn)與開(kāi)采要求獲取各類(lèi)信息，之后構(gòu)建三維可視數(shù)字化模型和地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以及時(shí)對(duì)礦山地質(zhì)信息和鉆孔具體情況進(jìn)行掌握[3]。

其二，礦山企業(yè)在建立三維實(shí)體模型的同時(shí)，及時(shí)顯示開(kāi)采中鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)以及礦體模型，發(fā)現(xiàn)和處理開(kāi)采中遇到的各種問(wèn)題，把握開(kāi)采礦產(chǎn)資源的具體環(huán)節(jié)，最大限度避免貧化和損失。在實(shí)際管理中要基于礦體三維模型，并建立三維地表模型和鐵礦采場(chǎng)模型，最終在結(jié)構(gòu)體系下體現(xiàn)并相互作用，保證開(kāi)采和管理工作的順利進(jìn)行。

其三，在系統(tǒng)平臺(tái)下對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理，可以隨時(shí)對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入、更新與刪除，比如鉆探、槽探作業(yè)中利用采集的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在DIMINE軟件，可以自動(dòng)展示開(kāi)采現(xiàn)狀的坡底線。此外，DTM算法可以自動(dòng)生成三維鐵礦采場(chǎng)現(xiàn)狀模型，之后和三維數(shù)字化模型配合，對(duì)礦區(qū)開(kāi)采人員與設(shè)備情況監(jiān)測(cè)，及時(shí)找出安全隱患，保證開(kāi)采的進(jìn)度不受到嚴(yán)重影響。安全管理是礦山企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理的重要內(nèi)容，安全監(jiān)控系統(tǒng)的打造就可以采集礦山的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，監(jiān)控作業(yè)人員。此外，在環(huán)境管理的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的節(jié)能減排和開(kāi)采環(huán)境監(jiān)督，讓網(wǎng)絡(luò)環(huán)境開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，提升信息的可視性[4]。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，新時(shí)期，社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對(duì)鐵礦等礦產(chǎn)資源的需求量也在增加，而多年開(kāi)采后也導(dǎo)致開(kāi)采的難度加大，安全隱患更大，需要建立數(shù)字化礦山。礦山企業(yè)需要堅(jiān)持具體問(wèn)題具體分析，完善開(kāi)采管理制度，建立數(shù)字化管理平臺(tái)，保證各項(xiàng)決策的科學(xué)性，最終提升開(kāi)采的安全性，為礦山企業(yè)提升開(kāi)采效率帶來(lái)幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]王忠江，丘永富，陳乘棟.數(shù)字化礦山建設(shè)中地下礦山采礦設(shè)計(jì)自動(dòng)化建模技術(shù)[J].新疆有色金屬，2020，43（2）：55-56.

[2]馮文博.可視化礦山與機(jī)電技術(shù)在數(shù)字礦山建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電信息，2020，11（27）：50-51.