從智慧礦山角度分析智能化開采技術(shù)

溫治勝

摘要：我國正在進(jìn)入到數(shù)智經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人工智能化為典型技術(shù)代表的智慧生產(chǎn)管理系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用越來越多。采礦行業(yè)是傳統(tǒng)行業(yè)，面對時(shí)代大環(huán)境，積極擁抱新技術(shù)，推動(dòng)采礦生產(chǎn)效率的提升是實(shí)現(xiàn)采礦行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。本文從智慧礦山的角度對智能化開采技術(shù)進(jìn)行了分析探討，重點(diǎn)論述了智能化開采對礦山的影響以及智能化開采技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：智慧礦山;開采技術(shù);智能化開采

分類號：TD82

一、引言

采礦行業(yè)是傳統(tǒng)行業(yè)，同時(shí)也是重要的基礎(chǔ)資源行業(yè)。過去發(fā)展時(shí)期，我國礦山的開采模式是相對粗放，生產(chǎn)效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)高，對環(huán)境也帶來很大的壓力。近年來國家對資源和環(huán)境政策的日益收緊促使采礦企業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級，利用信息化、數(shù)字化和智能化技術(shù)，采礦行業(yè)進(jìn)入到智能化開采發(fā)展階段。

二、智慧礦山的特征

智慧礦山是采礦行業(yè)的技術(shù)革命，其主要特征是信息技術(shù)和物理技術(shù)的融合，采礦過程高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。如果傳統(tǒng)的采礦生產(chǎn)是依靠人力資源和機(jī)械化設(shè)備，那么智慧礦上的采礦生產(chǎn)是依靠信息化設(shè)備和智能技術(shù)。在采礦的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)安全、生產(chǎn)環(huán)保方面更加可控，以較低的開采成本實(shí)現(xiàn)更高的采礦經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，解決傳統(tǒng)礦山開采過程中的安全、環(huán)保、效率之間制約性問題，提高采礦的綜合效益。

三、礦山智能化開采的影響及現(xiàn)狀

礦山智能化開采是系統(tǒng)性的技術(shù)體系，通過對礦山開采資源、設(shè)備物料、人員、環(huán)境等因素實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，使采礦過程中的一切信息被悉數(shù)收集，在對信息進(jìn)行傳輸分析和標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算后，以模擬仿真的形式呈現(xiàn)采礦信息和演變規(guī)律，作出設(shè)備自動(dòng)化操作指令。智能化開采體系既是技術(shù)體系，同時(shí)也是礦山體系，使礦山能夠像智能機(jī)器一樣進(jìn)行自我分析和科學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)資源的優(yōu)化配置，順利推進(jìn)采礦綜合目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。礦山智能化開采是采礦行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，其對于采礦行業(yè)來說是影響深遠(yuǎn)的。首先，智能化開采是我國采礦行業(yè)科技創(chuàng)新的重要體現(xiàn)，順應(yīng)我國當(dāng)下向著高質(zhì)量發(fā)展的偉大戰(zhàn)略。其次，智能化開采是采礦行業(yè)提高內(nèi)在核心競爭力的必經(jīng)之路，能夠幫助解決傳統(tǒng)采礦生產(chǎn)中的安全、環(huán)保、效率、成本等關(guān)鍵問題，提高企業(yè)發(fā)展的軟實(shí)力。其三，智能化開采模式下，采礦工作人員尤其是現(xiàn)場工作人員的數(shù)量大大減少，不僅更有利于人員安全，環(huán)境安全，同時(shí)也降低了勞動(dòng)力成本，提高了生產(chǎn)效率。

智慧礦山建設(shè)的過程中，地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫的完善十分重要，這是保障煤礦開采工作質(zhì)量的前提條件。在這一環(huán)節(jié)，目前主要是通過構(gòu)架地質(zhì)信息系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。通過地質(zhì)信息系統(tǒng)從各個(gè)維度采集煤礦開采的信息，在信息技術(shù)和智能技術(shù)的支持下，地質(zhì)信息采集的準(zhǔn)確度和及時(shí)性更高，因此可以為智能化決策提供可靠的支持。信息經(jīng)過檢測或探測設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)采集，然后將獲取的地質(zhì)信息進(jìn)行科學(xué)分析和處理，在有效數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立起思維動(dòng)態(tài)模型，描述和表征地質(zhì)巷道之間的關(guān)聯(lián)性信息。通過設(shè)立全方位的四維GIS云平臺(tái)，使采礦信息以三位電子圖的形式進(jìn)行管理。目前，對地質(zhì)信息的分析處理已經(jīng)有很多的軟件，信息處理效率較高。在對采礦信息自動(dòng)化更新方面，主要是通過完善四維GIS云平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。利用四維GIS云平臺(tái)對礦井的GIS圖片文件、采礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)、地震資料等進(jìn)行一體化管理，構(gòu)建更豐富的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，促進(jìn)數(shù)據(jù)的共享。在GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過建立三維數(shù)字模型，調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，使數(shù)字模型無限趨近于真實(shí)情況，更好地為采礦生產(chǎn)服務(wù)。在地震數(shù)據(jù)采集分析中，建立三維地震數(shù)據(jù)模型，與物探技術(shù)、鉆孔巖性探測技術(shù)聯(lián)合，發(fā)揮出多種技術(shù)的綜合協(xié)同效能。智慧礦山建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也越來越普遍。利用超寬帶定位技術(shù)提供更加精準(zhǔn)的位置定位，為煤礦開采中的復(fù)雜環(huán)境條件分析以及各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)的設(shè)置提供參考。利用激光雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后利用晶振誤差補(bǔ)償技術(shù)對誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，保證采礦設(shè)備運(yùn)行過程中不會(huì)發(fā)生碰撞，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行的協(xié)調(diào)性和整體運(yùn)行工況。應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，對采礦生產(chǎn)中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，提高數(shù)據(jù)處理效率，幫助工作人員更好地作出決策。對于危險(xiǎn)的條件惡劣的采礦現(xiàn)場工作環(huán)境，采用無人開采技術(shù)是智慧礦山的典型體現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)無人化開采，對采礦工作面采用三維激光掃描技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、紅外攝像技術(shù)，完善井下地圖構(gòu)建?，F(xiàn)場工作環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患多，采用具有防爆、防塵、防霧功能的傳感器裝置，確保礦井信息采集準(zhǔn)確高效。采用現(xiàn)代化綜采設(shè)備，利用自動(dòng)化技術(shù)對綜采設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，掌握設(shè)備位置信息和運(yùn)行工況，提高綜采設(shè)備的生產(chǎn)效率。

四、智能化開采核心關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢

關(guān)鍵的技術(shù)包括：①空間信息技術(shù)：以遙感、定位、測繪、地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)礦山信息的采集和處理。②云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：將云計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合起來，進(jìn)行信息的交換，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程爆破、開挖、采礦、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)作業(yè)。③數(shù)據(jù)技術(shù)：從礦山數(shù)據(jù)庫中提取有用的信息，為制定和優(yōu)化決策提供支持。④三維模擬技術(shù)：利用三維模擬技術(shù)和人工智能技術(shù)建立礦床模型，對采礦情境進(jìn)行模擬，對地下礦井進(jìn)行仿真，模擬井下圍巖力場，了解礦體形態(tài)和構(gòu)造，跟蹤監(jiān)控礦井人員。⑤智能采礦技術(shù)：無人采礦技術(shù)、物探技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)，便于提出最優(yōu)采礦路線，確定最優(yōu)開挖點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化指揮調(diào)度。

未來，在厚煤層和薄煤層的智能化綜采技術(shù)上，對關(guān)鍵工藝技術(shù)將進(jìn)一步研究。對復(fù)雜的煤礦開采環(huán)境，如地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域等特殊地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜采技術(shù)將有更深入的研究。

五、結(jié)語

采礦行業(yè)是傳統(tǒng)行業(yè)，面對時(shí)代大環(huán)境，采礦企業(yè)應(yīng)積極擁抱新技術(shù)，加快智慧礦山建設(shè)，推動(dòng)采礦綜合效益提升，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

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（神木縣隆德礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 榆林719302）