金屬礦山智能采礦技術(shù)的發(fā)展

金屬礦山智能采礦技術(shù)的發(fā)展摘要：當(dāng)?shù)V床埋藏較淺時(shí)，可考慮采用露天采礦，其工藝過程是將礦體上的覆蓋物剝離移走，然后采出所需礦石。露天采礦通常分為兩個(gè)階段：基建階段和生產(chǎn)階段?；A段的主要任務(wù)是建立運(yùn)輸干線及建立供電、供水系統(tǒng)，修建排土場、機(jī)修廠等相應(yīng)設(shè)施，以及完成生產(chǎn)階段所必需的采準(zhǔn)、剝離工程量；生產(chǎn)階段的主要任務(wù)是在完成規(guī)定的采出礦石量外，為保持后續(xù)的生產(chǎn)，也需完成一定的采準(zhǔn)、剝離工程量。露天礦在開采過程中，必須將礦、巖劃分成一定厚度的水平層，然后由上向下逐層進(jìn)行開采，這些階梯狀的工作面叫做臺階，臺階高度一般為10~14m，每個(gè)臺階大多使用獨(dú)立的穿孔和采掘設(shè)備。生產(chǎn)階段的主要作業(yè)為穿孔、爆破、采裝和運(yùn)輸。關(guān)鍵詞：金屬礦山；智能采礦技術(shù)；發(fā)展工業(yè)作為我國第二產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在我國“五位一體〃的有中國特色的社會主義建設(shè)中發(fā)揮重要作用。礦山機(jī)械業(yè)作為工業(yè)中的重要一環(huán)，我國的工業(yè)發(fā)展中起到基礎(chǔ)作用，尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)與礦山機(jī)械業(yè)相結(jié)合，推動(dòng)著我國礦山機(jī)械業(yè)的智能化發(fā)展，對于改進(jìn)礦山機(jī)械業(yè)的勞動(dòng)效率，改善勞動(dòng)力的工作環(huán)境起到重要作用。1智能米礦以往，采礦被認(rèn)為是最臟、最苦、最累的工作，特別是井下采礦，想象中礦工的樣子是滿臉灰塵、滿身油污，在充滿污濁空氣的巷道中使用鋼釬、鐵錘打孔、裝藥、爆破，人力裝車出礦。這的確也是國內(nèi)不少礦山井下采礦的真實(shí)寫照。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們國家的礦山逐步實(shí)施機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代高新技術(shù)和礦山自動(dòng)化設(shè)備，提高礦山的采礦效率、降低采礦成本、減少安全事故風(fēng)險(xiǎn)、改善經(jīng)濟(jì)效益，從而有效提高礦山企業(yè)的競爭能力。近年來，在“信息化”、“數(shù)字礦山”、“互聯(lián)網(wǎng)+礦山”等提法的基礎(chǔ)上又提出“智能采礦〃。"智能采礦〃是"工業(yè)化〃與"信息化〃的有機(jī)結(jié)合和新的發(fā)展階段，是"互聯(lián)網(wǎng)+礦山〃的本質(zhì)體現(xiàn)。所謂"智能采礦〃是指在考慮安全、綠色、效率、經(jīng)濟(jì)等多方面的因素后，在礦石開采過程中，以開采環(huán)境數(shù)字化、采掘裝備智能化、生產(chǎn)過程遙控化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化和經(jīng)營管理信息化為特質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)安全、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保為目標(biāo)的采礦工藝過程。實(shí)現(xiàn)智能采礦后，采礦作業(yè)的操作人員可由井下搬遷至室內(nèi)，通過遠(yuǎn)程遙控完成生產(chǎn)作業(yè)，不僅大量減少下井工人，最大程度地解決礦山生產(chǎn)安全問題，同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開采，大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，提升企業(yè)的競爭力。對露天米礦，"智能采礦〃重點(diǎn)研究利用GPS監(jiān)控采場全部移動(dòng)設(shè)備的位置，采用最佳算法分派汽車到電鏟、破碎站、礦堆和排土場，從而使物料流（礦石和廢石）和設(shè)備的利用實(shí)現(xiàn)最佳化，還應(yīng)研究集成設(shè)備定位、跟蹤和狀況監(jiān)控、易耗品（燃油、輪胎、鉆頭等）跟蹤、邊坡穩(wěn)定監(jiān)控、送選廠礦石品位監(jiān)控、提供生產(chǎn)報(bào)告等功能。對井下采礦，智能采礦重點(diǎn)研究無線多媒體數(shù)據(jù)智能化通訊、井下人員與設(shè)備的精確定位與智能導(dǎo)航、井下安全與環(huán)境災(zāi)害智能監(jiān)控、虛擬采礦與仿真、井下關(guān)鍵采礦裝備的智能化控制、井下通風(fēng)智能化監(jiān)控、智能精細(xì)化采礦爆破技術(shù)和地下礦山智能化調(diào)度管理等一系列關(guān)鍵技術(shù)與裝備。2國外智能采礦的進(jìn)展2.1露天開采2005年，株式會社小松制作所自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)開始在CODELCO智利銅礦區(qū)試運(yùn)行；2008年1月，世界上首臺商用自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)運(yùn)行；第二臺無人駕駛自卸卡車于2008年在力拓澳大利亞鐵礦上成功實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。目前，力拓在其西澳大利亞Pilbara的四個(gè)礦區(qū)運(yùn)行無人駕駛車輛，整套自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)由距離礦區(qū)約1500公里的力拓Perth控制中心遠(yuǎn)程高效地操控。2013年，Suncor公司也在其位于加拿大的部分油砂礦區(qū)運(yùn)行了自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)。2017年9月，小松成功完成了標(biāo)準(zhǔn)型自卸卡車加裝自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)套件的試運(yùn)行，加裝后能使卡車在自動(dòng)駕駛的模式下運(yùn)行。在此之后，小松收到了來自力拓的29套自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)加裝套件的訂單，這些套件都將安裝在力拓Brockman4號礦區(qū)目前運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)型自卸卡車上。至2017年，共有超過100臺小松無人駕駛自卸卡車在澳大利亞、北美和南美地區(qū)運(yùn)行。2.2井下開采在井下開采方面，以裝載機(jī)出礦遠(yuǎn)程遙控為核心的采礦自動(dòng)化已經(jīng)形成。能夠?qū)崿F(xiàn)中深孔鑿巖遠(yuǎn)程遙控、鏟運(yùn)機(jī)出礦遠(yuǎn)程遙控與自動(dòng)化運(yùn)行、溜井口大塊礦石破碎遠(yuǎn)程遙控運(yùn)行、地下運(yùn)礦卡車及無人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)的作業(yè)。如智利特尼恩特（Teniente）銅礦日出礦量13萬噸，世界上最大的地下礦山。已實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)出礦，裝載機(jī)裝載為遠(yuǎn)程遙控操作，運(yùn)行和卸載由機(jī)載計(jì)算機(jī)自動(dòng)操作。3中國智能采礦的進(jìn)展3.1露天開采江銅集團(tuán)德興銅礦為特大型斑巖露天礦山，采礦場面積為5.52km2,1997年，已達(dá)到每天70kt的采礦生產(chǎn)能力，擁有大型采掘設(shè)備為孔徑250mm牙輪鉆機(jī)13臺、電鏟10臺（斗容分為16.8m3和13m3兩種）、運(yùn)輸沒備158t卡車（電動(dòng)輪自卸汽車）52臺。1998年德興銅礦引進(jìn)美國模塊公司基于GPS的Dispatch卡車調(diào)度系統(tǒng)并在采礦場投人使用，卡車調(diào)度系統(tǒng)為礦山的管理理念與產(chǎn)量的提升發(fā)揮了重要的作用。另外卡車調(diào)度系統(tǒng)還帶有邊坡監(jiān)測裝置，在采礦場已形成最終邊坡的關(guān)鍵部位設(shè)有監(jiān)測點(diǎn)，對邊坡變形進(jìn)行監(jiān)測。丹東東方測控技術(shù)股份有限公司是國內(nèi)以實(shí)施智能礦山為主的硬軟件一體化的企業(yè)，已在中鐵資源集團(tuán)伊春鹿鳴礦業(yè)實(shí)施露天礦GPS車輛智能調(diào)度管理系統(tǒng)，系統(tǒng)由車載終端系統(tǒng)、無線寬帶通信系統(tǒng)、無線視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、DLP大屏監(jiān)控子系統(tǒng)、燃油監(jiān)控子系統(tǒng)、配礦系統(tǒng)、報(bào)表工具等組成，以GPS定位技術(shù)為依托、線性規(guī)劃算法模型為優(yōu)化手段、無線通信技術(shù)為數(shù)據(jù)傳輸方式、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過對露天礦主要采運(yùn)設(shè)備的位置、狀態(tài)、物料等信息的采集，準(zhǔn)確查詢統(tǒng)計(jì)當(dāng)前生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)對卡車、電鏟等設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)跟蹤及顯示，優(yōu)化調(diào)度卡車運(yùn)行，從而起到優(yōu)化車隊(duì)運(yùn)行、準(zhǔn)確執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃的作用，能有效避免偷油和意外漏油的發(fā)生；配礦系統(tǒng)使實(shí)時(shí)品位達(dá)到目標(biāo)品位要求，避免因品位不符造成的損失；單車生產(chǎn)效率較人工調(diào)度提高5.18%。3.2井下開采國內(nèi)礦山實(shí)施建立和完善了地下礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)〃：礦山監(jiān)測監(jiān)控、井下人員定位、礦井供水施救、礦山壓風(fēng)自救、礦井通信聯(lián)絡(luò)、井下緊急避險(xiǎn)，通過"三網(wǎng)合一〃環(huán)網(wǎng)冗余、監(jiān)測數(shù)據(jù)雙機(jī)熱備、多層次分布供電、設(shè)備故障自診斷、安全事件分析模塊、多層次接口設(shè)計(jì)等方法，提高"六大系統(tǒng)〃建設(shè)的可靠性和兼容性，保障井下開采安全作業(yè)的順利進(jìn)行。并在此基礎(chǔ)上，向智能采礦努力。云南大紅山鐵礦資源豐富，鐵礦石儲量484Mt，銅礦石量83Mt，銅金屬量539.4kt，屬特大型冶金礦山，已建成規(guī)模4.5Mt/a原礦采選能力，最終設(shè)計(jì)規(guī)模為年處理原礦12Mt。昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院參與的昆鋼大紅山鐵礦智能采礦目前實(shí)施的處于礦山監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)階段，通過過程數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲、分析并結(jié)合實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視的模式，將用戶最迫切了解的信息匯聚于調(diào)度指揮中心，并通過IE的方式與其它部門分享信息、協(xié)同管理。整個(gè)項(xiàng)目集礦山的總體管理、決策、調(diào)度于一體。實(shí)現(xiàn)共有資源調(diào)配、控制、聯(lián)動(dòng)反應(yīng)。4結(jié)論金屬礦產(chǎn)資源開采是人類獲得工業(yè)原料的主要方式，近年來，隨著全球礦產(chǎn)資源開采量的持續(xù)增長，開采難度不斷加大，各國都十分重視采礦業(yè)與科技的融合。當(dāng)前，我國智能礦山技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在信息采集與傳輸、綜合調(diào)度中心、資源管理系統(tǒng)、礦山安全監(jiān)測預(yù)警等方面。今后要加快智能設(shè)備制造、生產(chǎn)遙控操作、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制等項(xiàng)工作，以促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高企業(yè)核心競爭力，改善人員作業(yè)環(huán)境，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高礦山安全水平，促進(jìn)社會和諧。"智能采礦〃的高級實(shí)現(xiàn)形式一一無人采礦將成為世界采礦業(yè)的未來發(fā)展方向和追求目標(biāo)。參考文獻(xiàn)：馬建明.金屬礦山采礦技術(shù)與工藝的