數字化建設與井下礦山的有效結合

郭 金，韓成昊

（鞍鋼集團礦業弓長嶺有限公司井采分公司，遼寧 遼陽 111007）

當今社會，經濟發展質量顯著提高，對井下礦山建設事業提出了更高要求，使其數字化建設進程面臨著嚴峻挑戰與考驗。當前形勢下，必須宏觀審視數字化礦山建設的現狀，精準把握數字化建設的核心環節與重點技術方法，綜合施策，切實提升井下礦山生產的總體效果。本文就此展開了探討。

1 井下礦山數字化建設的內涵

現代礦山開采事業是保證經濟社會持續穩定發展的重要支撐，是滿足經濟社會對能源資源需求的關鍵路徑。近年來，國家能源資源主管部門高度重視數字化建設與井下礦山的有效結合，在數字化技術規范化建設、管理制度體系化、效果評價科學化等方面制定并實施一系列重大方針政策，在井下礦山建設領域取得了令人矚目的現實成就，積累了豐富而寶貴的實踐經驗，為新時期礦產資源能源開發利用事業注入了強大動力。同時，廣大礦山開采單位及相關科研機構同樣在創新數字化技術應用方法，優化數字化技術應用流程等方面進行了大量卓有成效的研究與探索，初步實現了數字化虛擬與現實的協調同步發展，做到了對礦山開采和地質構造的精確評估[1]。

2 數字化礦山建設的難點分析

2.1 礦山開采的復雜性和分散性

在當前礦山開采條件下，數字化技術的有效應用需要有完善而系統的管理制度體系做保障，為數字化礦山建設提供基礎依據。縱觀當前數字化礦山建設實際，由于礦山開采復雜性和分散性的客觀存在，使得數字化管理制度體系缺失，既有管理運行制度缺乏導向性與有效性，無法滿足數字化環境下的礦山生產需求。礦山復雜性和分散性是在客觀自然環境條件下緩慢形成的，與礦體本身形態、空間位置、元素品位等具有密切關聯，需要有針對性地運用融合數字化技術。

2.2 對礦山數據的分析與應用尚不深入

現代科學技術的快速發展，為數字化礦山建設提供了更為豐富的技術手段，使礦山管理人員在數據分析方法與工具方面具備了更為靈活的選擇余地，使得傳統模式下難以完成的數字化礦山建設任務具備了更大的可行性。實踐表明，部分礦山盡管搭建了數字化運行模式，形成了數字化的運行框架，但由于配套軟硬件方面的建設相對缺失，對礦山數據的分析與應用尚不深入，無法實現信息數據的重復循環利用，時常存在信息孤島問題[2]。

2.3 礦山數字化技術人員綜合素養有待提高

在數字化礦山建設中，技術人員始終扮演著不可替代的關鍵角色。部分人員依舊沿襲傳統保守陳舊的礦山數字化建設思維觀念，僵化固化的礦山數字化建設行為模式根深蒂固，對數字化技術的基本理論、技術方法、應用環境等不甚熟練，無法開展更高層次、更深入的數據分析處理，時常導致礦山數字化信息丟失和篡改等問題，無法通過辨識數據之間的潛在規則關系預測礦山發展趨勢。

3 井下礦山建設數字化技術的應用分析

第一，在物理層方面，其中包括了涉及數字化技術的諸多硬件設備，包括井下礦山開采中的所需用到的各種型號、各種類型的電子設備、機械設備、傳感器、機房服務器、交換機等。在當前科學技術的支撐作用下，物理層的應用優勢與價值愈發突出，運轉流程相對成熟，極大程度上促進了數字化礦山建設事業的高速發展。通常情況下，物理層需要通過有線網絡傳輸數據信息，這就需要采取一定的方法與措施，有效抵御數據傳輸過程中的各類潛在干擾因素，充分確保數據信號的可靠性與完整性，尤其對于關鍵數據信號的傳輸，更是如此[3]。

第二，在數據鏈路層方面，隨著數字化礦山建設環境的復雜化，只有確保高效穩定的數據接入，才能充分確保數據的穩定傳輸，為提高數據信息的加工處理效率奠定基礎。在數據流基礎理論研究體系中，數字化礦山數據鏈路層需要配置性能全面、功能豐富的數據介入設備和收集設備，提高不同類型設備之間的兼容性與協同性，全面優化數據鏈路層的運行模式。

第三，在網絡應用層方面，則可根據線路傳輸模式的不同，細化分為有線網絡層、無線網絡層及應用層等，對于相對復雜環境下的井下礦山而言，可通過BS模式和CS模式，對立體三維空間范圍實現網絡覆蓋，瀏覽應用程序，充分構建相對豐富的網絡應用環境。對于地面機房，則應采用高效穩定的硬件配置，并注重其通風散熱，防止因機房溫度過高而導致的數據失真、運行失衡等問題。

4 數字化建設與井下礦山有效結合的路徑探討

4.1 構建系統性礦山數據庫，提升礦山數字化水平

在現代科學技術發展條件下，系統性礦山數據庫在數字化井下礦山建設中始終處于基礎性地位，對于服務井下礦山生產，提高數據統計分析、加工處理效果具有直接作用。在數據庫的作用下，可根據井下礦山生產的客觀實際需求，對作業環節實施多層次、多維度的監控管理，并對相應的礦山信息進行立體化描繪，準確表達井下礦山的地質地形、巖層礦體及資源儲量等信息，為后期井下礦產資源的高效開采提供幫助。同時，通過應用礦山數據庫，可對相應的數據流進行有效管控，構建相對穩定高效、具有針對性的數據流程體系，對井下礦山的客觀情形進行仿真模擬，利用數據構造起直觀形象的地下礦山環境[4]。

4.2 建立健全井下礦山數字化管理與運行體系

要根據井下礦山發展的實際需求，建立健全整體性的礦山數字化管理與運行體系，以宏觀角度與立體層面將井下礦山生產數字化技術應用的目標職責、方法過程、保障措施等固定下來，為井下礦山開采具體策略與方法的制定提供制度依據與保障。要注重井下礦山數字化管理與運行體系的約束性、針對性與可操作性，定期對其執行與落實效果予以監督，對于不符合地質地形條件、不符合井下礦山生產原理規律的約束目標進行動態化修訂，確保礦山數字化管理與運行體系始終朝著正確的方向發展。

4.3 全面提高井下礦山技術管理人員綜合素養

定期組織井下礦山技術管理人員參加專項培訓與學習，由業內專業人士為其講解新形勢下數字化礦山建設作所面臨的新形勢與新任務，引導其構建形成系統性的數字化專業理論知識，強化井下礦山數字化技術的具體實操技能，更加積極主動地投入到井下礦山數字化技術應用中來。應突出井下礦山技術管理人員的責任意識、質量意識與創新意識，牢固樹立職業道德操守，杜絕井下礦山生產中的各類違規違章行為，營造濃厚的數字化技術應用氛圍。對礦山技術管理人員的數字化技術應用成效進行定期評價與考核，制定具有針對性的措施與方法予以強化提升。

4.4 立足整體規劃，重視軟件開發管理與應用

井下礦山數字化建設所涉及到的技術方法類型較多，內容相對細化，為提高其整體性，必須立足于整體規劃，按照井下礦山生產的各項計劃與步驟，在整體層面統籌各項資源，形成符合數字化礦山實際的技術架構和應用架構，對信息化和自動化項目進行合理排序。同時，數字化礦山建設還具有典型的共享性與集成性特點，集成程度越高，則意味著數字化礦山的自身功能越豐富，效能越強大，對此應積極采用系統集成的相關技術方法，提高過程控制集成、管理系統集成、管理系統和控制系統的集成之間的彼此關聯程度[5]。

5 結語

綜上所述，當前數字化建設與井下礦山的有效結合實踐中依舊存在諸多薄弱環。

因此，井下礦山管理人員應該從數字化建設的客觀實際需求出發，充分井下礦山生產管理的基本原理與規律，創新數字化管理方式方法，強化數字化管理過程控制，全面改進井下礦山工作總體成效，為促進現代井下礦山建設事業實現未來長遠可持續發展保駕護航。