智慧礦山在企業成本控制中的應用

侯正敏，文長遠

（富蘊蒙庫鐵礦有限責任公司，新疆 阿勒泰 836100）

1 背景和意義

金屬礦山行業是國民經濟發展的重要物質基礎，在我國實現工業化、決勝全面建設小康社會的進程中，從保障經濟持續發展的角度看，該行業在國家經濟中的地位突出。從2014年開始，國內經濟發展速度趨緩，礦產品價格大起大落。為了適應這一形勢，我國礦山企業應迅速提高決策和管理的科學水平，降低企業開采成本，成為礦山企業生存和發展的關鍵。礦山項目的建設周期長、建設前期投資大。其作為專業性強、高風險、資金技術密集型產業，與傳統工業類企業相比，具有地質條件類型復雜、工藝選擇復雜、建設地址不可選擇、建設內容復雜等特點。因此加強礦山企業成本管理，對礦山企業具有十分重要的意義。

2 智慧礦山

智慧礦山，是針對生產過程或者安全等進行主動的感知，并在此基礎上進行分析，實現快速的處理，其本質上具有安全性和高效性。

2.1 智慧礦山基本構架

主要包括三個部分，首先是智慧生產系統，其次是智慧職業健康與安全系統，最后是智慧技術與后勤保障系統。

2.2 智慧礦山的主要特點

①“無人”是智慧礦山的最高形式。無人是智慧礦山最為顯著的標志，主要體現在礦山的采礦、掘進生產環節中，以及危險場所的作業過程中，所有的工作都通過智能化的形式在機器人或者設備操作之中完成。②智慧礦山建設的階段性。智慧礦山的建設和發展體現階段性的基本特征：首先是單個系統的智能化，也就是所謂的“點”。其次，是實現多個系統的智能化，并在此基礎上完成系統集成，也就是所謂的“面”。第三，主要針對的是礦井地下的生產活動，真正實現礦井作業的無人。第四，實現“礦區系統的無人”。實現包括礦井生產、安全、選別、運輸等礦區一級系統無人作業。

3 建設智慧礦山實現成本控制

智慧礦山建設應根據國家有關方針政策和以信息化帶動工業化的戰略部署，以提高企業競爭力和經濟效益為目標，以企業管理創新和流程再造為核心。智慧礦山建設本著落實有關礦山安全的各項規范要求，規范管理，減少井下作業人員，改善作業環境，提高本質安全為原則。本文選取一座年生產能力400萬t/a的鐵礦山，其開拓系統為豎井-平硐-斜坡道，采礦方法為無底柱分段崩落法，通過建設若干單個智慧系統對比分析成本。

3.1 通風遠程控制系統

（1）建設內容。①在配電柜旁邊放一個小型PLC控制箱，控制箱中放有網絡交換機，將風機信號接入風機控制箱中最終反饋至PLC控制系統。②建立通風三維可視化模型，通過Ventism三維通風仿真系統實現通風解算和礦井風流動態模擬；采集風機運行數據進行通風網絡調度，實時采集井下風機的運行狀態和傳感器監測數據，結合各個工序時段的需風情況及自然風壓對通風系統的影響，對變頻風機控制進行優化調度，實現礦山通風的整體優化和按需通風。

（2）預期效果。該系統的應用主要在于自動化減人，降低人工成本；按需供風節約能源消耗。可減少約7人，員工工資按10萬元/年，每年可節省70萬元。能耗：風機裝機總功率約為1220kw，年最大負荷利用小時數取5500小時，年耗電量為671x104kWh，電價0.525元/kWh，即每年風機電費為352.275萬元。智能通風后風機節能約15%，即每年可以節省52.84萬元。綜上，成本節省122.84萬元/年。

3.2 電機車無人駕駛系統

（1）建設內容。在中段運輸水平覆蓋無線網絡；對電機車安裝遠程控制、視頻監視和定位系統；對放礦溜井安裝遠程控制和監控系統；地面控制室安裝機車遠程操作臺和監視系統；地面與井下設備間采用光纜及電纜連接。

（2）實現內容。①地面控制臺遙控、軟件自動駕駛和遙控器100m內遙控，將司機和放礦工合并為一人。隨著井下工藝優化，逐漸實現井下無人作業。進而完成國家安監總局文件要求，實現高危作業場所作業人員減少30%以上的指令。②裝礦作業時，現場控制放礦機，遙控控制機車對位，提高作業效率30%以上。采用電機車無人駕駛系統后的人員變動情況：

表1 人員變動情況

與傳統配置相比，采用電機車無人駕駛系統后可以減員21人，員工工資為10萬元/年，每年可節省210萬元。

3.3 采掘計劃優化設計平臺

①建設內容。基于Auto CAD平臺，采用Surpac、Datamine等軟件實現礦體建模和資源管理，實現三維地質模型的動態更新、生產方案優選和采礦模擬顯示等功能。進行采準設計、爆破設計、出礦設計和計劃編制等，編制合理科學的生產計劃，最終達到降低礦山生產成本和提升工作效率。②預期效果。采用采掘計劃優化設計平臺后的人員變動情況：

表2 人員變動情況

與傳統礦山相比，采用采掘計劃優化設計平臺后可以減少專技術人員5人，員工工資為10萬元/年，每年可節省50萬元。同時采準工程量減少約10%。生產規模400萬t/a的礦山，采準量約8000米/年，約節省采準費用432萬元/年。

4 結論

建設智慧礦山，可以優化礦山的生產成本，同時提高生產效率，采用通風遠程控制系統、電機車無人駕駛系統和采掘計劃優化設計平臺后，每年可降低生產費用約814.84萬元，單位原礦生產成本可以降低約2.04元/t。