地下金属矿山智能化开采综合技术初探

许爱荣

（新疆阿舍勒铜业股份有限公司，新疆 阿勒泰 836700）

地下金属矿山智能化开采综合技术初探

许爱荣

（新疆阿舍勒铜业股份有限公司，新疆 阿勒泰 836700）

我国地大物博，矿产资源丰富，但人均占有量小，有色金属矿产是国家工业发展的重要原材料，是国家发展高端制造业的基础保证。传统的地下金属矿产开采粗放，不但资源有效利用率低，而且破坏生态环境，安全事故频发，这种劳动密集型的生产模式已经严重制约了我国的经济发展，基于此，本文结合现代智能化技术手段，为全面实现矿山开采的信息化、自动化、智能化，增强行业竞争力，进而更好的为经济发展做出贡献。

地下矿山；金属矿山；智能化；开采技术

人口、资源、环境是可持续发展的三大主题，有色金属资源为经济提供可持续发展动力，随着工业化的进程，我国有色金属消耗量激增，如何利用现有矿山，提高资源利用率是矿业改革的重要方面。本文通过对开采的智能化设计、智能化信息平台的构建、智能化通信系统的应用、智能化开采系统的运行等方面进行探讨，初步探索地下金属矿山智能化开采综合技术。

1 地下金属矿山智能化开采的意义

智能化开采是指以智能化、自动化采矿装备为核心，以高速、大容量、双向综合数字通信网络作为载体，以智能设计和生产管理软件系统搭建平台，从而对矿山开采实行动态智能化管控，以达到安全、高效、经济效益最大化的目的。

智能化开采能够促进产业转型升级，提升企业核心竞争力。从我国的金属矿山分布上来看，具有综合矿较多、单一矿较少，贫矿较多、富矿较少的特点。比如，铁矿贫矿占了97%的比重，矿山平均品位只有33%，而锰矿贫矿占了94%,矿石平均品位只有22%，其他诸如铝土矿、铜矿、钼矿等情况也不容乐观。同时，掠夺式的开采方式也让市场竞争严峻，随着国际高质量矿产进口量的增加，改变原有的开采方式，实现智能化开采能有效降低成本，提高产量，有效提升企业核心竞争力，推动产业转型升级。

另外，智能化开采还能有效缓解采矿行业对生态环境的破坏，保护了工作人员的生命财产安全，解放了劳动力。

2 地下金属矿山智能化开采综合技术

20世纪90年代，以芬兰、加拿大、瑞典等国家为代表的西方发达国家，已经开始在智能化开采的研究上确立了优势，我国的智能化开采技术落后西方国家很长时间。但随着经济全球化和信息化的进程，我们的技术发展也取得了长足的进步，完全有能力在较短时间内达到国际化水平。现阶段，我国已经进行了矿山的六大系统信息化建设，已建成了矿井下光纤主干的通信网络，大中型矿山已经应用了环境监测、视频监测、自动化控制等手段，遥控铲运机等进口设备也得以使用，在人员设备定位系统、监测预警系统等方面也全面应用，国外先进的矿业软件诸如DataMine、Surpac也得到了推广。上升到国家层面，“数字化采矿关键技术与软件开发”、“地下无人采矿设备高精度定位技术和智能化无人操纵铲运机的模型技术研究”、“井下（无人工作面）采矿遥控关键技术与装备的开发”、“千米深井地压与高温灾害监控技术与装备”等科技攻关项目的开展，也显示了国家对地下金属矿山智能化开采综合技术的重视。

2.1 地下金属矿山智能化开采设计

随着地理信息技术、可视化技术、计算机辅助设计技术的发展，我们能够简化矿山和矿藏的空间信息，使用差值的方法，把地质结构和矿石品位分布显示在三维模型上，从而确定各区域矿石储备的情况。同时，建模技术能够提高矿区初始布置、支护条件、后续扩展的设计速度，减少投入，矿山开采的智能化设计技术能够科学规划、合理开采，为后续的工作奠定基础。

2.2 地下金属矿山智能化信息收集系统

信息收集系统能够为矿山开采提供实时信息反馈，为生产决策提供数据支撑。传感器是信息收集系统数字化管理的终端，是实现开采安全监测、调控、调度的关键环节。例如，传感技术可以通过激光、雷达、视频、热成像等手段来监测现场，用热力、机械、光电、核能、化学等来定义地质及矿物参数，用超声波检测空气质量等。然后，将数据通过网络进行发布和信息共享，从而实现了远程监控，在处理问题时能够更加科学高效，确保了工作环境的安全稳定。

2.3 地下金属矿山智能化综合通信系统

智能化综合通信系统具备三种意义：首先，传输综合信息，在同一网络中能有视频、音频、数据同时传输；其次，综合的通信接入方式，可以用普通有线和无线接入；实现双向、直接的网络通讯。

（1）运用漏泄电缆技术改善地下矿山移动通信。地下开采工作的移动通信是非常重要的，现阶段，移动通信主要采用低频感应、中频载波、超低频无线等方式。作为一种外导体不屏蔽信号的同轴电缆，泄漏电缆能够在线缆的长度方向均匀发射或接受无线电讯号，基于此，我们的移动设备可以通过漏泄电缆来进行通信，由于线缆有特性阻抗及甚高频损失，从而造成信号损失，所以在线缆上每隔一定距离用放大器来弥补即可。漏泄电缆的铺设长度可达一百到两百千米，可以覆盖整个矿山，另外，它能够提供64个语音/数据信道以及24个视频信道，而且维护和扩展简单，可操作性强。

（2）运用工业以太网提高地下矿山通信效率。工业以太网作为通信骨干，能够与公共通信网络兼容；以太网和tcp/ip协议能够使语音、视频、数据在一个网络传输；适应个范围的通信速度；提高安全系统的安装效率。

2.4 地下金属矿山智能化开采系统

地下金属矿山的开采工作是复杂多变的，通过智能化技术，对周边环境进行综合分析，保护工作人员和企业设施设备安全，减低风险，高效生产。

（1）智能化技术实现了生产环境的监测预警。通过网络中的传感器获取的对矿井下的温度、湿度、有毒气体、震感等方面的监测数据，传输至控制中心，一旦数据出现异常波动，就会发出报警警告，通过传感器或监视器的位置，准确定位，将数据存储，让操作人员有参考的进行作业。

（2）智能化技术实现了人员、设备的准确定位。跟踪定位系统主要有软件和硬件两部分组成。软件系统用于存储跟踪定位器的记录报告和实时位置状况，而硬件分为标签和读卡器两部分，标签集成在矿帽或设备上，它的作用在于输送ID号，读卡器放置在矿井入口或巷道中，它的作用在于记录ID号，然后传输数据至指挥室的电脑上，通过软硬件系统的协同作用，形成完整的数据报告，从而更好的组织人员、设备进行生产。

（3）智能化技术实现了远程控制和自动化生产。地下金属开采的远程化技术可以将大型矿山无支护采场的开采成为可能，在远程系统的监视下，通过地上的控制指挥室就可以对开采和生产进行操作，例如测量、开拓、爆破、铲运机装卸等工作。在远程化的基础上，通过计算机控制端对设备进行自动化运行调整，可以有效提高生产效率和经济效益，减少人力资源成本，提高了设备的利用率。

3 结语

综上所述，地下金属矿山智能化开采综合技术的应用能够有效提高企业生产效率，推动企业转型升级，调整国家产业结构，对我国可持续化经济发展具有重要的意义。我们通过加强对智能化开采的认识，初步探讨了地下金属矿山智能化在开采规划设计、信息收集系统、综合通信系统、开采运行系统等方面的有效应用，希望对地下金属矿山智能化开采综合技术的发展起到一定的推动作用。

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TP311.52

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1671-0711（2017）12（上）-0198-02