采礦系統工程的發展現狀與新趨勢

朱廣亮

摘 要 采礦系統工程是由采礦工程與系統工程相結合而形成的一個新的學科分支，在礦業系統工程研究中，已經占據重要地位。研究采礦系統工程，特別是煤礦系統工程，不但有利于提高我國及世界的采礦技術和安全技術，而且還能給采礦系統企業帶來豐厚經濟效益和提高安全保障。現概括了采礦系統工程的基礎理論與技術，介紹了采礦系統工程的發展現狀，并提出了采礦系統工程的發展的新趨勢。

關鍵詞 采礦系統；采礦系統工程；發展現狀；發展趨勢

前言

采礦系統工程是根據采礦工程內在規律和基本原理，以系統論和現代數學方法，研究和解決采礦工程綜合優化問題的采礦工程學科分支，這也是適應采礦系統工程發展需要而新起的一門新學科。首先，由于采礦工程涉及面廣、作業點分散、影響因素多，需要從總體上進行全面協調，這就需要借助系統工程來發揮；其次，采礦過程涉及許多學科，以往有脫節的現象。通過與系統工程結合發展，研究學科之間的相互滲透和交叉，出現安全系統工程、邊坡系統工程、地質統計學等邊緣學科；再次，采礦工程是一門古老的技術，常常依賴于經驗判斷而不是精密計算。通過采礦系統工程引入各種現代數字和計算機技術，可以將許多定性分析轉化為定量決策，大大提高了采礦工程的科學性，使其發展成為一門利用現代高科與系統工程結合優化的新型學科，這也為我國采礦工程帶來新的活力和發展。

1 采礦系統工程的發展現狀

采礦系統工程經過幾十年的發展，應用范圍相當廣泛，已經深入到采礦工程的各個領域，如礦床賦存條件的分析與評價、礦山建設及項目評價、礦山生產工藝系統和礦山壓力及邊坡穩定等。在采礦系統工程中，已廣泛使用運籌學，如線性規劃、整數規劃、非線性規劃、動態規劃、網絡流、多目標決策、可靠性理論等。與此同時，計算機科學中的許多先進技術，如計算機仿真、計算機輔助設計、數據庫等，也已成為采礦系統工程的常用手段。信息科學的任何進展都會很快在采礦系統工程中得到印證[2]。例如，20世紀中期人們開展專家系統研究后不久，20世紀70年代即推出PROSPECTOR找礦專家系統。又如GPS（全球衛星定位系統）、GIS（地理信息系統）、RS（遙感系統）問世后不久，在礦業界即得到應用。至于礦業上使用的硬、軟件，更是隨著計算機的更新換代不斷地變化。如果說，我國采礦系統工程在理論研究上和國外相比只存在1～2年的差距，那么在實際應用上則有5～7年的落后。主要表現在：

1.1 應用廣度上的差距

以各種礦用計算機軟件為例，雖然國內各單位開發了許多，但能夠在市場上銷售并與國外軟件抗衡者，則少如鳳毛麟角。

1.2 硬件設備上的差距

由于我國經濟實力有限，硬件設備上的落后也延誤采礦系統工程的發展。例如，虛擬現實技術早已知曉，但國內只有少數單位具有相應的操作定位及立體視覺裝置。

1.3 用深度上的差距

我國采礦系統工程的應用，往往停留在初級階段。我國的采礦系統工程，在前進過程中更多的是照搬、模仿，創新的亮點較少。以計算機輔助設計為例，國外采用多邊形法求礦巖量，我國也仿用：國外利用AutoCAD作為CAD技術的工作平臺，我國也同樣使用。至于地質統計學，GPS應用于等復雜技術，更是以引用為主。

2 采礦系統工程發展新趨勢

2.1 多種研究方法的綜合應用

從采礦系統工程的角度看，采礦系統是一個多目標、多因數、多變量、隨機性因數影響很強、生產對象和作業環境變化很大、多種技術互相作用下的復雜動態系統。單獨應用系統工程研究的某一種方法，效果往往不理想，這就需要采用綜合性研究方法，以解決綜合性課題，這也正反映了現代系統工程的特點。

2.2 多項內容的綜合分析決策

采礦系統工程在系統結構上普遍具有多層次、多環節，和各子系統之間的關系比較復雜，還由于不同地區的礦山所開采的礦產資源條件不同，而造成同項內容的系統各異性。在處理和解決某一問題時，往往涉及的內容多和互相影響大，所以需要并且正在朝著多項內容綜合分析決策的方向發展。

2.3 計算機應用與可視化功能的密切結合

不但采礦系統工程決策的結果，需要體現在工程設計圖上，而且醒目的圖像顯示，將成為交互式工程設計的有效手段。隨著計算機的飛速發展，將更多在計算機上實現二維和三維實體圖像顯示和輸出。動畫顯示與VR（虛擬現實）技術得到廣泛的應用。

2.4 嚴格優化技術正向實用要求逼近

在采礦系統工程的早期，人們利用運籌學得出采礦問題的最優解，然而它們常常偏離采礦的工藝技術要求。CAD技術的出現，又促使人們將傳統的設計方法轉用計算機實現，但卻忽視了優化的目標。目前的趨勢是，在人機的交互作用下實現決策的優化，并盡可能提高作業的自動化程度。

2.5 采礦系統工程理論與采礦工程實踐將進一步結合

采礦工程的實踐，推動著采礦系統工程研究方法的發展。今后，隨著采礦實踐的發展需要，兼收嚴格優化方法的優化功能與非嚴格優化方法的靈活使用性（如人機交互功能、用戶友好界面），將會是一種發展趨勢[5]。許多理論研究成果，正在向礦山企業的實際應用轉移，使用性強的項目推廣，反過來也能推動該理論的發展完善。

3 結束語

采礦系統工程是采礦工程與系統工程相結合而形成的一門新興學科，基于采礦系統工程是根據采礦工程內在規律和基本原理，以系統論和現代數學方法研究和解決采礦工程綜合優化問題的新興科學，已迅速得到廣大采礦工作者的重視。采礦系統工程作為一門新興學科，已促進了采礦技術水平的發展。今后，要努力將此科學技術轉化為生產力，進一步提高礦山的經濟效益。

參考文獻

[1] 云慶夏，陳永鋒，盧才武.采礦系統工程的現狀與發展[J].中國礦業，2014，13（2）：1-6.

[2] 云慶夏，陳永鋒.近年來我國采礦系統工程的成就[J].中國鉬業，2015，（Z1）：50-53.

[3] 賈斌.關于采礦系統工程的現狀以及發展趨勢的探討[J].科技風，2015，（5）：119.

[4] 云慶夏，陳永鋒.我國采礦系統工程的技術進展[J].金屬礦山，

1999，（11）：7-11.

[5] 張幼蒂，王玉凌.采礦系統工程及其發展趨勢探討[C].中國煤炭學會四屆三次理事會議暨98學術年會.世紀之交的煤炭科學技術《煤炭學報》1997年增刊.徐州：中國煤炭學會，2013：4.