關(guān)于采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)的探討

侯 敏

四川省煤炭設(shè)計(jì)研究院

關(guān)于采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)的探討

侯 敏

四川省煤炭設(shè)計(jì)研究院

加快采礦系統(tǒng)工程的創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)推動(dòng)我國(guó)礦山企業(yè)信息化、提升現(xiàn)代化管理水平等都有著重要的意義。目前，我國(guó)采礦的系統(tǒng)工程主要涉及兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面是采礦工程，另一方面屬于系統(tǒng)工程。兩者相互結(jié)合在一起就構(gòu)成了采礦系統(tǒng)工程。研究采礦系統(tǒng)工程已經(jīng)成為采礦業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，有利于提高我國(guó)采礦技術(shù)水平，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)采礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文主要研究采礦系統(tǒng)工程的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，供讀者參考。

采礦系統(tǒng)；工程現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)；探討

1、采礦系統(tǒng)工程的基本概況

1.1 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀

第一是一些用量相對(duì)較少的礦產(chǎn)現(xiàn)存量較多，而需求量高的礦產(chǎn)則存量較少，這與現(xiàn)階段人們生產(chǎn)生活的需求存在矛盾，需要適當(dāng)調(diào)整。第二、我國(guó)礦產(chǎn)總資源豐富，但由于人口基數(shù)眾多，使得人均礦產(chǎn)資源量相對(duì)不足。第三、很多地下資源難以開(kāi)采，即使現(xiàn)存量豐富，但是沒(méi)能找到合適的開(kāi)采方法，便未能達(dá)到合理應(yīng)用。最后我國(guó)礦產(chǎn)資源的分布區(qū)域不均勻。近些年來(lái)采礦系統(tǒng)工程的理念被提出，采礦系統(tǒng)工程是在采礦工程原理的基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)論、數(shù)學(xué)、統(tǒng)籌等方法進(jìn)行分析的一門(mén)學(xué)科。采礦系統(tǒng)工程經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已深入到采礦工程的各個(gè)領(lǐng)域。從國(guó)內(nèi)外的角度來(lái)看，我國(guó)在采礦工業(yè)上起步較晚，在技術(shù)上仍存在著很多技術(shù)瓶頸。相比西方發(fā)達(dá)國(guó)家，仍然存在較大差距。對(duì)于我國(guó)當(dāng)前的礦質(zhì)開(kāi)采，其研究范圍則主要包括以下幾個(gè)方面：礦床附加條件的分析與評(píng)價(jià)；礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)規(guī)劃；礦山建設(shè)與項(xiàng)目評(píng)價(jià)；礦山生產(chǎn)工藝系統(tǒng)；礦山壓力及邊坡穩(wěn)定等。

1.2 采礦系統(tǒng)工程的原理

我國(guó)已發(fā)現(xiàn)168種礦產(chǎn)，探明有儲(chǔ)量的礦產(chǎn)157種，其中能源礦產(chǎn)9種，金屬礦產(chǎn)54種，非金屬礦產(chǎn)91種，水氣礦產(chǎn)3種。已發(fā)現(xiàn)礦床、礦點(diǎn)20多萬(wàn)處。我國(guó)是世界上礦產(chǎn)資源總量豐富，礦種比較齊全的少數(shù)幾個(gè)資源大國(guó)之一。但是經(jīng)過(guò)很多年的開(kāi)采，再加上很多采礦方法的不合理，我國(guó)的礦產(chǎn)資源已瀕臨枯竭，因此我們需要依據(jù)采礦系統(tǒng)工程的原理，科學(xué)開(kāi)采。采礦系統(tǒng)工程是將系統(tǒng)工程的原理、理論和方法與采礦的方法、概況結(jié)合起來(lái)，最后運(yùn)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等統(tǒng)籌學(xué)的方法進(jìn)行處理。首先介紹采礦系統(tǒng)工程的應(yīng)用學(xué)科，系統(tǒng)工程和采礦工程作為基礎(chǔ)，目前也已廣泛應(yīng)用了統(tǒng)籌學(xué)的方法，如線性規(guī)劃、整體規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等規(guī)劃理念，再結(jié)合計(jì)算機(jī)中的先進(jìn)技術(shù)，如系統(tǒng)模擬、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)、人工智能學(xué)、決策支持系統(tǒng)、人工智能、專家系統(tǒng)等。

2、采礦系統(tǒng)工程的特點(diǎn)

2.1 全面應(yīng)用定量研究方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)

采礦系統(tǒng)工程的的發(fā)展是以運(yùn)籌學(xué)在礦業(yè)中的應(yīng)用為起點(diǎn)逐漸壯大起來(lái)的，目前，幾乎所有的運(yùn)籌學(xué)分支都已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到采礦系統(tǒng)工程中來(lái)，比如數(shù)學(xué)規(guī)劃、圖論、網(wǎng)絡(luò)流、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、排隊(duì)論、存儲(chǔ)論、決策論、隨機(jī)控制等。不僅如此，計(jì)算機(jī)科學(xué)所涵蓋的一些技術(shù)方法也已經(jīng)成為采礦系統(tǒng)工程的常用手段，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)建模仿真等等。

2.2 緊跟信息科學(xué)和信息技術(shù)的發(fā)展

IT產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展必然影響到采礦系統(tǒng)工程。例如20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的DENDRAL專家系統(tǒng)，70年代Standford研究所的R.O.Dud等人成功研制出的地質(zhì)找礦專家系統(tǒng)PROSPECTOR，我國(guó)在20世紀(jì)80年代末90年代初先后建立了露天礦開(kāi)拓運(yùn)輸方案專家系統(tǒng)和開(kāi)采方法專家系統(tǒng)。智能采礦作為21世紀(jì)礦業(yè)發(fā)展的重要方向和前瞻性目標(biāo)，其實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)采礦系統(tǒng)工程的發(fā)展，更離不開(kāi)信息技術(shù)的不斷發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)后，GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、GIS(地理信息系統(tǒng))、R S(遙測(cè)系統(tǒng))在礦業(yè)界已得到廣泛應(yīng)用。至于礦業(yè)上使用的硬、軟件，更是隨著信息技術(shù)的發(fā)展而不斷地更新?lián)Q代。目前，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)的出現(xiàn)，必然會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)采礦系統(tǒng)工程的發(fā)展。

2.3 密切結(jié)合礦業(yè)工程的需要

采礦系統(tǒng)工程的發(fā)展離不開(kāi)礦業(yè)工程的具體環(huán)境，在處理問(wèn)題時(shí)要經(jīng)常考慮影響因素多、分布廣、特殊性強(qiáng)等礦產(chǎn)工業(yè)特點(diǎn)。當(dāng)前我國(guó)金屬礦業(yè)正朝著綠色開(kāi)采、深部開(kāi)采、智能開(kāi)采三大方向發(fā)展，在這個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)了許多新的優(yōu)化問(wèn)題，如綠色開(kāi)采中的生態(tài)成本如何計(jì)入采礦成本進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化、智能開(kāi)采中信息技術(shù)和智能設(shè)備的應(yīng)用造成工藝流程和管理方式的變化及生產(chǎn)決策的管理優(yōu)化等新問(wèn)題，這些新問(wèn)題都是采礦系統(tǒng)工程要進(jìn)行解決的，也伴隨著礦業(yè)的不斷發(fā)展而發(fā)生變化。

3、采礦系統(tǒng)工程的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 多項(xiàng)目大系統(tǒng)方向

采礦系統(tǒng)工程，在結(jié)構(gòu)上具有多環(huán)節(jié)、多層次，但是需要從整體上進(jìn)行優(yōu)化布局。在單項(xiàng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，人們需要進(jìn)一步擴(kuò)大視野，研究更大的對(duì)象，特別是決策支持系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，必須在更高層次上開(kāi)展。隨著巨系統(tǒng)、大系統(tǒng)等宏觀研究手段的發(fā)展，多項(xiàng)目大系統(tǒng)已經(jīng)受到采礦工作者的重視。

3.2 科技化發(fā)展方向

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展可以說(shuō)是日新月異的，推動(dòng)了功能多個(gè)部門(mén)或者聯(lián)合多個(gè)部門(mén)，研發(fā)這方面的微型計(jì)算機(jī)，該類型的計(jì)算機(jī)已經(jīng)占領(lǐng)大中型計(jì)算機(jī)的市場(chǎng)領(lǐng)域。以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的工作站CM在APO礦業(yè)系統(tǒng)中已經(jīng)成熟，方便使用。隨著硬件系統(tǒng)的不斷發(fā)展，在國(guó)際礦業(yè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)將會(huì)有更普遍的應(yīng)用。根據(jù)國(guó)內(nèi)外采礦系統(tǒng)工程的主要研究軟件，其已無(wú)法滿足用戶需求，必須用“剪裁”軟件來(lái)取代，用于分析采礦系統(tǒng)中遇到的各種問(wèn)題。

3.3 實(shí)用化的發(fā)展方向

采礦系統(tǒng)工程的諸多理論研究成果，經(jīng)過(guò)一系列的轉(zhuǎn)化，當(dāng)前正逐步向?qū)嵱眉夹g(shù)轉(zhuǎn)化。對(duì)于實(shí)用性較強(qiáng)的項(xiàng)目，其應(yīng)用的速度相當(dāng)快，而這樣促進(jìn)了技術(shù)與理論研究的結(jié)合，使其發(fā)展更為完善。而在優(yōu)化方法方面，形成了多樣化的格局，主要是應(yīng)用系統(tǒng)工程方法分析和探究采礦工程中的問(wèn)題，從規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)分析到概率計(jì)算等，均涉及數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。

總而言之，采礦系統(tǒng)工程的不斷發(fā)展，對(duì)推動(dòng)我國(guó)采礦企業(yè)的發(fā)展具有非常重要的作用。結(jié)合采礦企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，吸取國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)采礦業(yè)的發(fā)展具有非常重要的作用。

[1]聶川超.可視化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2014，04：279.