從智慧礦山角度分析智能化開采技術

溫治勝

摘要：我國正在進入到數智經濟時代，人工智能化為典型技術代表的智慧生產管理系統在各個行業中的應用越來越多。采礦行業是傳統行業，面對時代大環境，積極擁抱新技術，推動采礦生產效率的提升是實現采礦行業高質量發展的重要途徑。本文從智慧礦山的角度對智能化開采技術進行了分析探討，重點論述了智能化開采對礦山的影響以及智能化開采技術的應用現狀，供相關人士參考。

關鍵詞：智慧礦山;開采技術;智能化開采

分類號：TD82

一、引言

采礦行業是傳統行業，同時也是重要的基礎資源行業。過去發展時期，我國礦山的開采模式是相對粗放，生產效率低、安全風險高，對環境也帶來很大的壓力。近年來國家對資源和環境政策的日益收緊促使采礦企業加快轉型升級，利用信息化、數字化和智能化技術，采礦行業進入到智能化開采發展階段。

二、智慧礦山的特征

智慧礦山是采礦行業的技術革命，其主要特征是信息技術和物理技術的融合，采礦過程高度數字化、網絡化、智能化。如果傳統的采礦生產是依靠人力資源和機械化設備，那么智慧礦上的采礦生產是依靠信息化設備和智能技術。在采礦的生產效率、生產安全、生產環保方面更加可控，以較低的開采成本實現更高的采礦經濟指標，解決傳統礦山開采過程中的安全、環保、效率之間制約性問題，提高采礦的綜合效益。

三、礦山智能化開采的影響及現狀

礦山智能化開采是系統性的技術體系，通過對礦山開采資源、設備物料、人員、環境等因素實現數字化，使采礦過程中的一切信息被悉數收集，在對信息進行傳輸分析和標準化計算后，以模擬仿真的形式呈現采礦信息和演變規律，作出設備自動化操作指令。智能化開采體系既是技術體系，同時也是礦山體系，使礦山能夠像智能機器一樣進行自我分析和科學決策，實現對各項資源的優化配置，順利推進采礦綜合目標的實現。礦山智能化開采是采礦行業發展的主流趨勢，其對于采礦行業來說是影響深遠的。首先，智能化開采是我國采礦行業科技創新的重要體現，順應我國當下向著高質量發展的偉大戰略。其次，智能化開采是采礦行業提高內在核心競爭力的必經之路，能夠幫助解決傳統采礦生產中的安全、環保、效率、成本等關鍵問題，提高企業發展的軟實力。其三，智能化開采模式下，采礦工作人員尤其是現場工作人員的數量大大減少，不僅更有利于人員安全，環境安全，同時也降低了勞動力成本，提高了生產效率。

智慧礦山建設的過程中，地質信息數據庫的完善十分重要，這是保障煤礦開采工作質量的前提條件。在這一環節，目前主要是通過構架地質信息系統來實現。通過地質信息系統從各個維度采集煤礦開采的信息，在信息技術和智能技術的支持下，地質信息采集的準確度和及時性更高，因此可以為智能化決策提供可靠的支持。信息經過檢測或探測設備進行自動采集，然后將獲取的地質信息進行科學分析和處理，在有效數據的基礎上建立起思維動態模型，描述和表征地質巷道之間的關聯性信息。通過設立全方位的四維GIS云平臺，使采礦信息以三位電子圖的形式進行管理。目前，對地質信息的分析處理已經有很多的軟件，信息處理效率較高。在對采礦信息自動化更新方面，主要是通過完善四維GIS云平臺來實現。利用四維GIS云平臺對礦井的GIS圖片文件、采礦生產數據、地震資料等進行一體化管理，構建更豐富的地質信息數據庫，促進數據的共享。在GIS技術的基礎上，通過建立三維數字模型，調整各項參數，使數字模型無限趨近于真實情況，更好地為采礦生產服務。在地震數據采集分析中，建立三維地震數據模型，與物探技術、鉆孔巖性探測技術聯合，發揮出多種技術的綜合協同效能。智慧礦山建設中，物聯網技術的應用也越來越普遍。利用超寬帶定位技術提供更加精準的位置定位，為煤礦開采中的復雜環境條件分析以及各項生產技術參數的設置提供參考。利用激光雷達技術進行準確定位，然后利用晶振誤差補償技術對誤差進行自動補償，保證采礦設備運行過程中不會發生碰撞，優化設備運行的協調性和整體運行工況。應用云計算技術，對采礦生產中采集到的數據進行分析處理，提高數據處理效率，幫助工作人員更好地作出決策。對于危險的條件惡劣的采礦現場工作環境，采用無人開采技術是智慧礦山的典型體現。為了實現無人化開采，對采礦工作面采用三維激光掃描技術、雷達技術、紅外攝像技術，完善井下地圖構建。現場工作環境風險隱患多，采用具有防爆、防塵、防霧功能的傳感器裝置，確保礦井信息采集準確高效。采用現代化綜采設備，利用自動化技術對綜采設備的運行情況進行動態化監控，掌握設備位置信息和運行工況，提高綜采設備的生產效率。

四、智能化開采核心關鍵技術及發展趨勢

關鍵的技術包括：①空間信息技術：以遙感、定位、測繪、地理信息系統為基礎，實現礦山信息的采集和處理。②云計算和物聯網技術：將云計算技術和物聯網技術融合起來，進行信息的交換，實現遠程爆破、開挖、采礦、運輸等生產作業。③數據技術：從礦山數據庫中提取有用的信息，為制定和優化決策提供支持。④三維模擬技術：利用三維模擬技術和人工智能技術建立礦床模型，對采礦情境進行模擬，對地下礦井進行仿真，模擬井下圍巖力場，了解礦體形態和構造，跟蹤監控礦井人員。⑤智能采礦技術：無人采礦技術、物探技術、導航定位技術，便于提出最優采礦路線，確定最優開挖點，實現自動化指揮調度。

未來，在厚煤層和薄煤層的智能化綜采技術上，對關鍵工藝技術將進一步研究。對復雜的煤礦開采環境，如地質風險區域等特殊地質環境進行綜采技術將有更深入的研究。

五、結語

采礦行業是傳統行業，面對時代大環境，采礦企業應積極擁抱新技術，加快智慧礦山建設，推動采礦綜合效益提升，實現高質量發展。

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（神木縣隆德礦業有限責任公司，陜西 榆林719302）