基于大數據的礦山礦產資源儲量管理平臺

鐘莊華

（山西省第三地質工程勘察院有限公司，山西 晉中 030600）

我國作為世界上重要的資源大國之一，礦產資源在國民經濟發展中有著不可替代的重要作用，其長期以來支撐著全國70%以上的工業部門。對礦山中的資源合理開發和利用是各個礦產企業的基本職能，通過對礦山的開采回采率和選礦回收率進行評定，可以衡量該處礦山是否在開發期間進行了有效的利用。在鄉鎮礦山逐漸興起的階段，大多數鄉鎮企業主轉型為礦業的從業轉行，目前，我國鄉鎮礦山從業人員約800萬人，在生產能力受限和技術手段落后的前提下，許多企業為了追求短期的經濟效益，產生一系列的嚴重問題，具體表現為礦山的資源回采率偏低，部分礦山的回采率甚至不足25%，大大降低了礦產資源的利用效率，造成了礦產資源的嚴重浪費。長期的資源綜合利用水平下降，不僅導致多個區域內的資源管理存在混亂，同樣使得資源的產出水平無法完成消耗的供應，可供開采的后備儲量嚴重不足。針對相繼出現的廢氣礦山和礦山資源浪費的現象，本文在大數據基礎上研究礦產資源儲量的管理平臺，實現有效管控生產。

1 基于大數據的礦山礦產資源儲量管理平臺硬件設計

礦山的資源管理由多個環節組成，其中包括信息采集、運輸、處理與分析等多個環節。在利用高儲能無線網絡和數據交換傳感器等設備中，對關鍵技術加以應用，從而形成高效的、智能的地質監管[1]。管理平臺主要通過自上而下的層級完成組合，形成感知、網絡和應用三個環節，并對礦山區域內需要布置的各種數據傳感器進行定位，組成局部的無線網絡接收器，完成自動接收感知設備的數據信息，并傳入數據中心庫，具體部署情況如下圖1所示。

圖1 礦山感知設備部署位置

根據圖1可知，在無線接收器完成感知信息接收后，通過物聯網的布局接口連接到網絡中心，將接收的數據信號發送至管理中心，并且通過不同信號網絡的查詢智能設備，將數據轉換至移動網絡上和應用平臺進行交換。其中衛星導航裝置可以向不同的專網內部傳輸數據，直接通過測量儀器統一解析到便攜計算機。

2 基于大數據的礦山礦產資源儲量管理平臺軟件設計

2.1 基于大數據設置加載模塊

在滿足當下需求產量的同時，增加礦山的經濟效益，實現礦山企業的可持續發展。在大數據網絡基礎上對礦山相關數據進行處理，設置不同類別的加載模塊。對隨時能夠納入基礎地質問題的專題數據羅列單一板塊，在實現多專題一體化集成中，對礦山的物探和化探以及遙感信息進行處理，并針對主要的礦種和伴生礦種進行資源潛力分析，直接將等待區域的預測結果放置在儲量利用表格中，能夠將涉及范圍內的屬性數據進行比例標注[2]。其中在礦山企業等級產權后，可以直接將包含信息導入至加載模塊中，在輔助數據庫中自動生成已經完成開采的區域劃分，并針對待采區的解釋權加以保留，且探明登記數據符合管理要求后，直接接入核對文件中，能夠生成探礦權利類型。

2.2 劃分地段管理礦山資源儲量

在對繪制好的多種開采方式中，選取擬定的礦權信息，并在輔助數據庫中的多種解釋權進行轉換，在對應的要素類別中可以作為圖件的主要組成部分，參與不同時間段的資源管理分析，發揮探礦權是否在不同階段安排合理的支撐作用。同時，通過感知層對不同區域內的資源進行數據信息的互動，主要由多個識別功能的設備組成，從物聯網基礎的接口處連接監測儀，利用填圖采集器和三維地質羅盤等，完成地理因素如鉆孔和界樁的編號定位，以及地下水流向和流速的記錄[3]。每個智能節點均具備一定的分析能力，當發生超過基準極值時，該處節點可以通過以往發出的數據加以預警，提醒管理人員該區域的礦層存在與預計數值不相符的數據，保證資源開采的有效管理。在制定出合理的開采方案后，通過不同區域內的資源儲量變化情況進行開采區域內的合理調配，及時掌握能夠開采的礦產資源，以及有待開采的資源產量有效價值。

3 實驗論證分析

3.1 實驗準備

為驗證本次設計的礦山資源儲量管理平臺具有實際的應用效果，進行可行性的全方位檢測，在調試好模塊程序后選取某省正在開采的A礦山為例進行測試。該礦山企業實際生產時間超過3年，平均年生產量和設計生產量均高于5萬噸，主要開采資源以礦產資源為主，分為露天開采和地下開采兩種方式。從搭建好的測試軟件中啟動平臺系統界面，建立礦井信息，以本年度實際需求為基礎，輸入相關的數據，其中需要包含鄰近兩年的實際開采數據，具體類型參數如下表1所示。

表1 選取礦井信息數據

根據表中內容可知，該礦山屬于私營類型，出產能源類型均為甲類，近兩年的實際生產能力均高于設計生產能力，說明該礦山的實際礦產資源較為豐富，產礦能力較高。在完成礦井信息輸入后，直接選取已經建立的礦山企業，進行細節布控，從投入生產時間到礦層的面數設定，依次進行圖層選擇。

3.2 信息整理過程

將上述有關礦井信息依次輸入至新建頁面中，進而選取本年度礦山企業的儲量管理界面，選取文件名為A礦山的文檔，依次進行基本信息的錄入，具體過程如下：

（1）操作文件：對需要添加圖層的界面進行命名，根據對應的選項添加所需的數字化礦井圖，設定投產時間和每日工作的采出量，完成后在出現添加成功的界面點擊確定并保存。對添加好的數字化礦井圖進行序號標注，礦層序號按照b001至b015的順序排序，其中每個礦層對應三個開采工作面。

（2）錄入信息：每次探查和工作的礦層數量設置為五次，工作面信息序號為bi001至bi015，與礦層信息序號相對應。選定層必須包含兩個以上鉆孔信息，按照橫坐標和縱坐標以及底邊高程進行設定，每個礦層深度和厚度的米數與實際誤差在0.2m之內。

（3）區域建模：在鉆孔信息錄入完畢后，出現建模窗口，選定建模的網格大小進行模型的尺寸設定，網格數量以每5個為添加個數，逐次對相應的礦層進行選擇。建模完畢后，通過操作窗口對任意區域的儲量進行查詢，并根據主窗口的查詢選項完成任選。

3.3 儲量管理結果分析

在各部分平臺運行選擇完畢后，可以對設定區域內的礦層進行工作管理，選擇投產時間和所在礦層名稱即可查看該區域內的全部儲量，并自動添加至采動。通過工作管理面中的新建模式掌握礦井的生產情況，并且在年度開采工作結束后，利用報表生成功能，直接點擊報表生成中的儲量報表完成管理查詢。在平臺詢問結束進程是否生成報表，確認后該礦山所有數據會完成自動歸類，生成報表統計儲量信息，如下圖2所示。

圖2 儲量報表生成圖

根據圖中內容可知，報表有效地劃分該礦山的儲量信息，包含原有統計的儲量和開采數量以及損失數量。測試結果表明，本文設計的平臺能夠有效進行礦山資源儲量的管理，有效給出年度開采量和損失量，實現了動態的資源的管理過程，具有實際應用效果。

4 結語

本文通過多個網絡節點的布局，完善了礦山資源管理的硬件設計，并在大數據的優勢下對數據加載模塊進行優化，通過區域段的劃分，完成礦山的資源儲量管理平臺設計。在對實際礦區的具體分析中利用鉆孔數據和礦山范圍，有效的實現了生產礦井的動態儲量管理，能夠及時查詢各個區域內的資源情況，并記錄年度開采量和損失量。由于本次研究受限，對如何保證多角度開采中的儲量資源涉及較少，一旦礦區內出現傾角等問題，會對實際的生產資源造成影響。后續工作中將針對這一問題進一步研究，在加入深淺層礦區探查設備基礎上，實現礦區資源的儲量動態監測，為我國礦山資源的儲量管理提供有效信息支持。