數(shù)字化礦山技能的運(yùn)用

1、數(shù)字化礦山技能的運(yùn)用數(shù)字化礦山技術(shù)應(yīng)用的基本情況數(shù)字礦山概念數(shù)字礦山是數(shù)字地球理念及技術(shù)在礦山勘探、開發(fā)及礦山管理中的具體應(yīng)用，是未來礦山的發(fā)展的目標(biāo)和方向；國家提出以工業(yè)化帶動信息化、信息化促進(jìn)工業(yè)化用信息技術(shù)改造提升能源、礦業(yè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，是對礦山數(shù)字化的很好詮釋；學(xué)術(shù)界認(rèn)為：構(gòu)建數(shù)字礦山，以信息化、自動化和智能化帶動采礦業(yè)的改造與發(fā)展，開創(chuàng)安全、高效、綠色和可持續(xù)的礦業(yè)發(fā)展新模式，是我國礦業(yè)生存與發(fā)展的未來方向。礦山數(shù)字化能為礦山帶來很多好處，主要表現(xiàn)在：提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的需要，發(fā)達(dá)國家示范采區(qū)勞動生產(chǎn)率大概最少可以提高90%；開采貧礦和深部礦床的需要；改善礦工安全和健康狀況的需要。

2、綜合礦業(yè)發(fā)達(dá)國家礦山數(shù)字化建設(shè)不同的戰(zhàn)略構(gòu)想，以及不同學(xué)者對數(shù)字礦山概念的表達(dá)，對數(shù)字礦山的概念可以表述為幾個不同的層次：礦山數(shù)字化信息系統(tǒng)，即從改變軟件角度入手逐步實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)字化；遠(yuǎn)程遙控和自動化采礦，即從改變硬件角度入手逐步實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)字化。具體來說，現(xiàn)階段礦山數(shù)字化表現(xiàn)在以下幾方面：實(shí)現(xiàn)礦山勘測、規(guī)劃、設(shè)計(jì)數(shù)字化，生產(chǎn)過程自動化，經(jīng)營管理與決策過程數(shù)字化；礦山各類信息的采集、傳輸、處理、集成、顯示到應(yīng)用于生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；傳統(tǒng)設(shè)備的智能化改造；礦山裝備水平更新，生產(chǎn)工藝優(yōu)化，生產(chǎn)效率提升。發(fā)達(dá)國家數(shù)字化礦山技術(shù)的應(yīng)用礦業(yè)發(fā)達(dá)國家的礦山數(shù)字化主要從開采過程的自動化、智能化入手，以求最大

3、限度的改善礦工的勞動條件，提高采礦效率。露天礦山在上世紀(jì)80年代后期，陸續(xù)采用高精度激光/GPS自動測控、快速品位分析儀進(jìn)行質(zhì)量控制、GPS卡車自動調(diào)度和車輛智能行車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候、高效率、安全生產(chǎn)。進(jìn)入上世紀(jì)后90年代末期，這些國家信息化的重點(diǎn)己經(jīng)轉(zhuǎn)移到地下礦山生產(chǎn)過程自動化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動化操作。國外數(shù)字化成功的經(jīng)驗(yàn)說明，正是由于大量革命性的技術(shù)的使用，才使得數(shù)字化能夠真正落實(shí)、見效。這些技術(shù)主要包括工（1）快速品位分析儀。這是一種相對分析技術(shù)，但只要標(biāo)樣全面，分析結(jié)果非常精確。最初的快速品位分析儀采用放射源激發(fā)電子飛躍,適用場合很受限制；最新技術(shù)采用激光激發(fā)，安全、可靠，適用范圍非

4、常廣泛，可同時快速分析多種元素或元素組合。目前，礦山可選用的有各種配置。（2）激光雷達(dá)應(yīng)用。用于高精度實(shí)時測控和井下導(dǎo)航，是井下礦山必需設(shè)備。（3）GPS定位技術(shù)的應(yīng)用。對礦山卡車、挖掘機(jī)、鉆機(jī)、推土機(jī)實(shí)行定位，動態(tài)跟蹤其工作狀態(tài)和設(shè)備參數(shù)，從而達(dá)到自動安排車輛任務(wù)，計(jì)算產(chǎn)量。數(shù)字化礦山技術(shù)在我國應(yīng)用的總體情況國內(nèi)礦山數(shù)字化技術(shù)約有20年歷史，在2005年以后得到較快發(fā)展。特別是近年來，在煤炭、冶金、有色及黃金等行業(yè)，礦山數(shù)字化得了空前的發(fā)展，相當(dāng)一部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化，最突出的代表是首鋼水廠鐵礦、神華北電勝利煤礦、德興銅礦及招遠(yuǎn)金礦等。在我國數(shù)字化礦山技術(shù)實(shí)施過程中，先進(jìn)的技術(shù)和理念與

5、礦山企業(yè)的融合成為較大的難點(diǎn)。硬件系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等可以快速與國際接軌；軟件系統(tǒng)、系統(tǒng)集成與規(guī)劃、管理理念的提升與管理過程的規(guī)范化則仍需要做較多的工作?？傮w來說，我國礦山企業(yè)數(shù)字化技術(shù)與先進(jìn)國家相比仍有較大差距，但處于一種強(qiáng)勁的發(fā)展階段。數(shù)字化礦山技術(shù)在我國水泥礦山應(yīng)用的基本情況國內(nèi)水泥行業(yè)礦山數(shù)字化起步更晚，新型干法水泥生產(chǎn)線的工藝過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動化、生產(chǎn)現(xiàn)場遠(yuǎn)程可視化。但水泥礦山在地測數(shù)字化、采礦生產(chǎn)優(yōu)化、調(diào)度自動化、品位在線監(jiān)測、現(xiàn)場可視監(jiān)測及統(tǒng)一通訊等方面才剛剛起步，國內(nèi)只有極少數(shù)礦山開始進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)的嘗試。水泥礦山有以下特點(diǎn)：礦山信息化基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)人員少；粗放式管理

6、，員工工作負(fù)荷大；生產(chǎn)任務(wù)緊，欠賬多；采礦工藝上基本上露天臺階爆破，按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)、配礦。同時，部分水泥礦山地質(zhì)條件復(fù)雜，礦層與夾層交錯，在生產(chǎn)過程中準(zhǔn)確控制品位不易，大大增加了礦山生產(chǎn)組織和管理難度；礦石質(zhì)量波動大，極易出現(xiàn)達(dá)不到控制指標(biāo)的原料,使水泥生產(chǎn)存在嚴(yán)重質(zhì)量隱患等問題。所有這些問題，可以通過采用數(shù)字化礦山技術(shù)加以調(diào)整和解決，對提升礦山效益，促進(jìn)水泥生產(chǎn)影響意義深遠(yuǎn)。我國水泥礦山應(yīng)用數(shù)字化礦山技術(shù)的要點(diǎn)數(shù)字化礦山配礦系統(tǒng)結(jié)合礦山的特點(diǎn)，以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)克里格法為基本依據(jù)，建立地質(zhì)數(shù)學(xué)模型。依據(jù)克里格法獲得的單元品位估值，用線性規(guī)劃和模擬開采方法建立了迭代優(yōu)化配礦方法，進(jìn)行配礦。（1）

7、地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立。將地質(zhì)勘探工作提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)錄入到計(jì)算機(jī)內(nèi),以作為單元品位計(jì)算的依據(jù)。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)主要由鉆孔和探槽的地質(zhì)信息組成。建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫后，在計(jì)算機(jī)內(nèi)形成三維礦體、剖而、鉆孔模型圖，由計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)和分析全礦的礦石質(zhì)量情況。（2）三維地質(zhì)模型建立與單元品位估值計(jì)算。以設(shè)計(jì)臺階參數(shù)為參考，將礦體模型劃分為適合尺寸的單元，建立全礦單元文件。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)以區(qū)域化變量理論為基礎(chǔ)，以變異函數(shù)為主要工具，研究那些在空間分布上既有隨機(jī)性，又有結(jié)構(gòu)性的隨機(jī)變量，在礦體建模方面有獨(dú)到之處。采用最優(yōu)、線性無偏估計(jì)研究礦石品位的空間變異性、礦石與夾石的空間分布、不同塊段的品位變化情況，計(jì)算給定邊界品位下的礦

8、石的儲量，得到各單元的化學(xué)成分的計(jì)算結(jié)果，其結(jié)果存入單元數(shù)據(jù)庫，利用單元數(shù)據(jù)庫可以迅速做出各個水平分層的質(zhì)量分布圖和各剖面的質(zhì)量分布圖。（3）中、長期配礦計(jì)劃的編制。采用模擬開采和線性規(guī)劃與迭代優(yōu)化相結(jié)合的方法編制中、長期配礦計(jì)劃。模擬開采設(shè)計(jì)是在品位估值后建立的礦床模型上進(jìn)行的，首先圈定一個采區(qū)，由計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)在這個開采境界中的礦塊數(shù)，從而得到這個采區(qū)礦石的平均品位和礦量，最后把計(jì)算結(jié)果代入線性規(guī)劃模型（依據(jù)生產(chǎn)控制指標(biāo)建立）中求解；如結(jié)果不理想，則重新圈定采區(qū)，直到求出最優(yōu)解。（4）生產(chǎn)配礦計(jì)劃編制。生產(chǎn)配礦計(jì)劃是直接用于指導(dǎo)礦山生產(chǎn)的短期性生產(chǎn)計(jì)劃。為了保證生產(chǎn)配礦計(jì)劃的準(zhǔn)確性，在編制生產(chǎn)配礦計(jì)劃時我們以生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)為依據(jù)。生產(chǎn)勘探以炮孔巖粉取樣為主，逐孔取一個樣品，通過化學(xué)分析，可得各樣品的60、AI2O3,MgO等的品位值。將生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)存入生產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，以備生產(chǎn)配礦時調(diào)用。生產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容有：臺段編號、采區(qū)編號、炮孔號、炮孔坐標(biāo)，CaO>AI2O3、MgO等。生產(chǎn)配礦計(jì)劃的編制以當(dāng)班生產(chǎn)的礦石品位接近所在年