礦山數字化管理系統在鏡鐵山礦的應用

摘要：隨著采礦技術的不斷發展，礦山數字化管理系統也不斷更新優化，鏡鐵山礦的數字化管理系統是利用目前國內已經成熟的數字礦山信息技術，構建礦床三維模型，以AutoCAD為平臺實現采場數字化管理，包括生產計劃、測量、地質管理和技術設計方面的功能；達到了充分釋放管理、技術人員的勞動效率，提高勞動生產率和礦山整體技術管理水平的目的。

關鍵詞：采礦 礦床 建模 數字化

中圖分類號：TD8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0231-01

1 礦山數字化背景

自美國前副總統戈爾提出“數字地球”（DE，Digital Earth）概念以后，吳立新等學者提出“數字礦山”（Digital Mine）的概念，目前，與國內的“數字礦山”概念相一致的國外現代化礦山建設概念稱做自動礦山（Auto-mine），或無人礦井，它們利用電子技術與機械技術的結合把工業機器人用于生產，使機械化轉向自動化，對露天和地下礦山的危險地區實現無人遙控作業，從而大大提高了生產率和安全性，達到降低成本，增強競爭能力的目的。

2 礦山數字化建設的主要內容

礦山系統是一個復雜的、動態的、開放的復雜巨系統，各部分之間互相影響、互相制約。礦山數字化建設的主要內容包括以下方面：

2.1 礦山多源時空數據庫系統

礦山企業的設計和加工對象為資源，因此，快速、準確地掌握資源及其周圍巖層的空間分布情況是最關鍵、最基本、最優先的建設內容，這項工作是后續設計、計劃、以及提高決策性的基礎。同時，生產過程中各個系統產生的數據對過程控制、整體系統優化、決策制定均具有非常重要的作用。

2.2 礦山生產過程和關鍵設備的自動控制

采礦工業是勞動力密集型、資本密集型的工業，是需要大量能源和材料的工業。利用信息技術對其進行改造和提升，提高生產過程的控制和自動化水平，大大提高生產率，降低成本，增強競爭能力。

2.3 礦山生產安全監控與預警系統

為保證生產的持續、正常進行，減少事故造成的人員、設備損失，必須建立礦山安全監控和預警系統。通過對設備和環境的監控。

2.4 礦山生產信息和辦公信息快速傳輸、處理和檢索系統

礦山生產過程中，存在著大量的、來自于不同方面（如資源、設備狀態、人員狀態、安全等）的信息流動，先進的礦山井下綜合通訊網絡系統，是整個數字礦山建設任務中的中樞神經傳導系統。

2.5 礦山ERP系統

ERP系統致力于礦業的整個材料設備采購、生產調度與過程控制、礦產品銷售的優化管理，該系統是以供應鏈管理為主體內容的管理和信息系統。

從以上5個方面構成的數字礦山建設總體框架，這些內容不是相互獨立的，根據各個企業的業務流程和管理特點相互交叉融合。

3 鏡鐵山礦數字化建設現狀

鏡鐵山礦數字化建設始于2002年，通過與鞍山設計院合作開發了適合鏡鐵山礦的采礦輔助設計軟件（數字化礦山建設的一部分），主要是為了解決當時地質管理、測量成圖、生產技術設計、計劃編排的純手工作業，提高工作效率。下面詳細介紹本次采礦輔助設計軟件升級的過程及達到的目標。

4 鏡鐵山礦數字化軟件系統的升級開發

2010年通過議標，委托西安山璞礦業開發有限公司對鏡鐵山礦的采礦輔助設計軟件系統進行升級開發，主要內容為：（1）開發適合鏡鐵山礦實際需求的礦山數字化軟件。（2）實現輸出任意所需要的地質平面圖等所在位置的礦巖地質信息。（3）實現任意選定礦塊礦巖量計算等并生成地質儲量管理報表。（4）通過人機對話的方式實現編制日常采掘計劃及中長期規劃。（5）實現坑內礦和露天礦的開拓設計、采掘設計（采準設計、中深孔設計、切割井設計、硐室設計及爆破設計），并建立圖紙信息管理系統，實現圖紙信息的分類、歸檔保存。通過礦山技術人員與研究人員的共同努力，到2010年12月份完成了礦山數字化管理系統開發工作并對相關技術人員進行使用培訓，完成了以下內容：（1）規范了地質、測量、采礦等數據格式，采用EXCEL進行數據錄入、計算和保存。（2）能夠實現樺樹溝礦采準計劃、深孔計劃、回采計劃及質量計劃的編制。（3）對原有采礦CAD輔助設計軟件進行升級。（4）根據樺樹溝、黑溝的地質及設計資料，分別建立了樺樹溝開拓立體圖等。

5 鏡鐵山礦數字化軟件系統的創新之處

升級后的采礦輔助設計軟件采用了一些當前較為成熟的計算機信息和建模技術，歸納起來有以下幾點：（1）帶約束Delaunay三角形剖分技術：通過它可以實現三維實體模型建立，同樣通過它可以實現半連續半離散模型建立。（2）ACIS實體建模技術：采用ACIS實體建模技術將網體轉換成實體是建模的核心技術。（3）半連續半離散模型建立技術：它圓滿解決了計算速度、精度與穩定性問題。（4）圖形化計算技術。

以擴展數據技術為基礎，結合各專業的計算方法編寫程序模塊，實現在圖形中通過選擇適當的圖元完成復雜的計算。

6 鏡鐵山礦數字化軟件系統的應用

截至目前我礦相關人員已經掌握并能熟練應用該軟件，具體可實現以下方面的功能：（1）地質測量人員能夠方便地利用EXCEL進行進行地質、測量數據的錄入、計算和保存，同時實現了AutoCAD與EXCEL的圖形與數據交互，可以快捷地生成井下多水平巷道三維立體圖。（2）生產計劃人員能夠根據產量的要求編制短期計劃以及中、長期計劃。（3）采礦設計人員能夠利用測量提供的圖紙資料更加快捷地進行采準、深孔、硐室設計，并能對采礦設計進行優化。（4）實現了開拓工程的三維可視化。

7 鏡鐵山礦數字化建設的發展前景

下一步鏡鐵山礦數字化建設的重點是安全管理的信息化。礦山安全管理的信息化建設包括以下的內容：（1）采用工業以太網、PLC智能控制及視頻監視系統。（2）采用先進的生產管理系統。以上兩項內容中的第一項已基本實現，只需要對通風系統的智能化集中監控進行完善；第二項2011年已經立項，預計在2012年底可完成相關內容。

8 結語

礦山信息化是一個長期的過程，要尊重礦山企業開采對象不確定、生產過程不連續的特點，整體規劃，分步實施，集中力量實現重點突破。鏡鐵山礦的數字化建設起步較早，從2002年起先后完成采礦輔助設計系統軟件、OA系統和ERP系統的建設，取得了一定的成績，但與國內先進礦山相比還有一定差距，我們會繼續努力，相信在不久的將來我礦的數字化建設一定會趕上國內先進礦山。

參考文獻

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