某铁矿数字化矿山建设研究

洪国敏，周志刚，牟英杰

（包钢集团矿山研究院，内蒙古 包头014010）

近年来，国际和国内已经在数字化矿山建设领域进行了成功的尝试并取得了巨大的进展。我国目前研究开发出的新一版基于数字化矿山整体解决方案的矿山数字化软件系统，达到了国际领先水平。不少大型矿山企业如云南铜业集团大红山铜矿通过应用数字矿山软件平台，实现了矿区的三维可视化和数字化，建立了以综合通讯平台为基础的矿山生产管理与调度、生产数据在线采集的数字化矿山管理平台，极大地提高了地质、测量、采矿等专业的精度和效率。国内还有江西德兴铜矿，攀钢兰尖铁矿等迅速地在一些大型矿业集团推广使用。

1 背景

某铁矿是一座铁、铌等多金属共（伴）生矿床，赋存于宽沟背斜南翼的H8白云岩与H9板岩的过渡带中，东西长18km，南北宽3km，面积48km2。该铁矿床自发现至今，经过50多年的开发，铁金属储量不断消耗、可采富矿资源越来越少。因此，建设的主要目的和意义归纳为以下四点。

1）解决矿山迫切需要解决的问题：建立矿山地质信息库和三维数字化模型，有效整合既有资源，科学布局未来发展规划，对建立长效的发展方案提供战略性指导。

2）通过分析各种矿物的赋存状况，以提高矿产资源综合利用水平，为矿山合理开发利用资源提供科学依据。

3）通过三维数字化模型应用，进一步加强矿山综合管理水平和生产技术指标优化，降低日常管理工作的劳动强度，实现矿山系统三维数字化综合管理。

4）构建矿山数字化模型，提高矿山数字化、可视化建设水平，既是生产上的技术进步，也是企业形象的提升。

2 某铁矿数字化矿山建设

2.1 数字化软件平台简介

在推进矿山数字化的过程中，矿山企业如何选择一款适合矿山自身发展的矿业软件产品，成为矿山企业的首要任务。而在过去的几年里，在三维矿业软件都是以国外的为主，由于国内外采矿工艺、水平、规模的差异，很难直接、方便地用于解决国内矿山生产问题，不能做到全面并符合我国矿山的生产实际需要。相对来说，DIMINE三维矿业软件是由中南大学自主开发的一款国内先进的专业数字化矿山软件，正是在充分调查国内矿山生产需求、吸收国内外软件优点的基础上开发出的，解决了国外软件在中国应用中不能解决的实际问题，相比国外软件更具有实用性、操作性强等特点。它作为一套完整而且全面的软件系统，极大地改进了测量、采矿、地质专业人员及安全管理人员的技术信息交流。

2.2 建设目标

1）采用成熟的计算机软件系统，实现矿产资源、开采方案设计、开采环境的数字化、模型化与可视化。

2）采用先进的传感器与通信技术，实现矿山生产过程、设备、安全与开采环境监控等数据的自动采集、智能分析与可视化处理，实现移动设备的定位、跟踪及生产过程的智能调度与控制。

3）建立以光纤和无线通讯为主体的多媒体通讯网络，形成语音、视频与数据同网传输的网络体系，实现矿山信息的分布式共享。

4）通过对有关数据库进行过滤、整合，形成数字仓库，提供查询、统计、分析、决策支持等功能，为管理与决策科学化提供数据和技术支持。

5）对各应用系统进行整合，形成统一的数字露天矿山主界面，通过该界面调用或查看各应用系统，实现数字露天矿山总体功能，并提供扩展开放接口，便于系统扩展和扩充。

2.3 实现三维数字化模型

引进DIMINE矿业软件进行软件应用研究并开展矿山数字化的建设，该铁矿的矿山建设流程如图1所示。

图1 数字化矿山建设流程

依据上述流程，矿山完成的主要数字化建设内容如下。

1）系统整理收集矿山深部探矿、生产勘探等历次勘探资料，将勘探数据信息按开口信息、测斜信息、样品信息进行四个类型进行分类，并在此基础上建立完善的地质基础数据库。以下以钻孔2－73为例，各数据库结构见表1～4，实现了矿山地质信息的动态查询、管理及钻孔的三维可视化见图2。

表1 钻孔2－73测斜文件数据库

表2 钻孔2－73孔口文件数据库

表3 钻孔2－73样品文件数据库

表4 钻孔2－73岩性文件数据库

2）完成构建矿体的三维实体模型，将钻孔数据库与矿体模型进行三维显示见图3。矿体三维模型的建立为进一步的采矿设计和开采提供真实有效的数据和依据，为矿山的合理规划创造了条件。

3）完成三维地表模型和采场最终境界模型的建立见图4。

图2 三维钻孔模型

图3 钻孔与矿体三维实体模型

图4 地表模型与采场境界模型图

3 结语

目前，随着矿山开采深度增加，矿山开采条件越来越恶劣，金属含量高的矿石也越来越少，对采矿安全环境的要求也越来越严格，矿山安全生产需要科技支撑与技术创新，只有通过建设数字矿山，才能更好地解决这些问题。我们需要通过对整个矿山进行详细需求分析，从信息采集、传输、远程自动控制、可视化等方面大力展开研究工作，真正将数字矿山的内容贯穿于矿山的生产、经营、管理、安全等全过程。同时，我们可以利用国内外先进经验，来保证数字矿山建设质量。数字矿山建设是一项复杂的系统工程，应从企业的长远发展和整体出发，统一规划，分步实施。

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