采矿系统工程的发展现状与新趋势

朱广亮

摘 要 采矿系统工程是由采矿工程与系統工程相结合而形成的一个新的学科分支，在矿业系统工程研究中，已经占据重要地位。研究采矿系统工程，特别是煤矿系统工程，不但有利于提高我国及世界的采矿技术和安全技术，而且还能给采矿系统企业带来丰厚经济效益和提高安全保障。现概括了采矿系统工程的基础理论与技术，介绍了采矿系统工程的发展现状，并提出了采矿系统工程的发展的新趋势。

关键词 采矿系统；采矿系统工程；发展现状；发展趋势

前言

采矿系统工程是根据采矿工程内在规律和基本原理，以系统论和现代数学方法，研究和解决采矿工程综合优化问题的采矿工程学科分支，这也是适应采矿系统工程发展需要而新起的一门新学科。首先，由于采矿工程涉及面广、作业点分散、影响因素多，需要从总体上进行全面协调，这就需要借助系统工程来发挥；其次，采矿过程涉及许多学科，以往有脱节的现象。通过与系统工程结合发展，研究学科之间的相互渗透和交叉，出现安全系统工程、边坡系统工程、地质统计学等边缘学科；再次，采矿工程是一门古老的技术，常常依赖于经验判断而不是精密计算。通过采矿系统工程引入各种现代数字和计算机技术，可以将许多定性分析转化为定量决策，大大提高了采矿工程的科学性，使其发展成为一门利用现代高科与系统工程结合优化的新型学科，这也为我国采矿工程带来新的活力和发展。

1 采矿系统工程的发展现状

采矿系统工程经过几十年的发展，应用范围相当广泛，已经深入到采矿工程的各个领域，如矿床赋存条件的分析与评价、矿山建设及项目评价、矿山生产工艺系统和矿山压力及边坡稳定等。在采矿系统工程中，已广泛使用运筹学，如线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、网络流、多目标决策、可靠性理论等。与此同时，计算机科学中的许多先进技术，如计算机仿真、计算机辅助设计、数据库等，也已成为采矿系统工程的常用手段。信息科学的任何进展都会很快在采矿系统工程中得到印证[2]。例如，20世纪中期人们开展专家系统研究后不久，20世纪70年代即推出PROSPECTOR找矿专家系统。又如GPS（全球卫星定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感系统）问世后不久，在矿业界即得到应用。至于矿业上使用的硬、软件，更是随着计算机的更新换代不断地变化。如果说，我国采矿系统工程在理论研究上和国外相比只存在1～2年的差距，那么在实际应用上则有5～7年的落后。主要表现在：

1.1 应用广度上的差距

以各種矿用计算机软件为例，虽然国内各单位开发了许多，但能够在市场上销售并与国外软件抗衡者，则少如凤毛麟角。

1.2 硬件设备上的差距

由于我国经济实力有限，硬件设备上的落后也延误采矿系统工程的发展。例如，虚拟现实技术早已知晓，但国内只有少数单位具有相应的操作定位及立体视觉装置。

1.3 用深度上的差距

我国采矿系统工程的应用，往往停留在初级阶段。我国的采矿系统工程，在前进过程中更多的是照搬、模仿，创新的亮点较少。以计算机辅助设计为例，国外采用多边形法求矿岩量，我国也仿用：国外利用AutoCAD作为CAD技术的工作平台，我国也同样使用。至于地质统计学，GPS应用于等复杂技术，更是以引用为主。

2 采矿系统工程发展新趋势

2.1 多种研究方法的综合应用

从采矿系统工程的角度看，采矿系统是一个多目标、多因数、多变量、随机性因数影响很强、生产对象和作业环境变化很大、多种技术互相作用下的复杂动态系统。单独应用系统工程研究的某一种方法，效果往往不理想，这就需要采用综合性研究方法，以解决综合性课题，这也正反映了现代系统工程的特点。

2.2 多项内容的综合分析决策

采矿系统工程在系统结构上普遍具有多层次、多环节，和各子系统之间的关系比较复杂，还由于不同地区的矿山所开采的矿产资源条件不同，而造成同项内容的系统各异性。在处理和解决某一问题时，往往涉及的内容多和互相影响大，所以需要并且正在朝着多项内容综合分析决策的方向发展。

2.3 计算机应用与可视化功能的密切结合

不但采矿系统工程决策的结果，需要体现在工程设计图上，而且醒目的图像显示，将成为交互式工程设计的有效手段。随着计算机的飞速发展，将更多在计算机上实现二维和三维实体图像显示和输出。动画显示与VR（虚拟现实）技术得到广泛的应用。

2.4 严格优化技术正向实用要求逼近

在采矿系统工程的早期，人们利用运筹学得出采矿问题的最优解，然而它们常常偏离采矿的工艺技术要求。CAD技术的出现，又促使人们将传统的设计方法转用计算机实现，但却忽视了优化的目标。目前的趋势是，在人机的交互作用下实现决策的优化，并尽可能提高作业的自动化程度。

2.5 采矿系统工程理论与采矿工程实践将进一步结合

采矿工程的实践，推动着采矿系统工程研究方法的发展。今后，随着采矿实践的发展需要，兼收严格优化方法的优化功能与非严格优化方法的灵活使用性（如人机交互功能、用户友好界面），将会是一种发展趋势[5]。许多理论研究成果，正在向矿山企业的实际应用转移，使用性强的项目推广，反过来也能推动该理论的发展完善。

3 结束语

采矿系统工程是采矿工程与系统工程相结合而形成的一门新兴学科，基于采矿系统工程是根据采矿工程内在规律和基本原理，以系统论和现代数学方法研究和解决采矿工程综合优化问题的新兴科学，已迅速得到广大采矿工作者的重视。采矿系统工程作为一门新兴学科，已促进了采矿技术水平的发展。今后，要努力将此科学技术转化为生产力，进一步提高矿山的经济效益。

参考文献

[1] 云庆夏，陈永锋，卢才武.采矿系统工程的现状与发展[J].中国矿业，2014，13（2）：1-6.

[2] 云庆夏，陈永锋.近年来我国采矿系统工程的成就[J].中国钼业，2015，（Z1）：50-53.

[3] 贾斌.关于采矿系统工程的现状以及发展趋势的探讨[J].科技风，2015，（5）：119.

[4] 云庆夏，陈永锋.我国采矿系统工程的技术进展[J].金属矿山，

1999，（11）：7-11.

[5] 张幼蒂，王玉凌.采矿系统工程及其发展趋势探讨[C].中国煤炭学会四届三次理事会议暨98学术年会.世纪之交的煤炭科学技术《煤炭学报》1997年增刊.徐州：中国煤炭学会，2013：4.