金属矿山智能采矿技术的发展

金属矿山智能采矿技术的发展摘要：当矿床埋藏较浅时，可考虑采用露天采矿，其工艺过程是将矿体上的覆盖物剥离移走，然后采出所需矿石。露天采矿通常分为两个阶段：基建阶段和生产阶段。基建阶段的主要任务是建立运输干线及建立供电、供水系统，修建排土场、机修厂等相应设施，以及完成生产阶段所必需的采准、剥离工程量；生产阶段的主要任务是在完成规定的采出矿石量外，为保持后续的生产，也需完成一定的采准、剥离工程量。露天矿在开采过程中，必须将矿、岩划分成一定厚度的水平层，然后由上向下逐层进行开采，这些阶梯状的工作面叫做台阶，台阶高度一般为10~14m，每个台阶大多使用独立的穿孔和采掘设备。生产阶段的主要作业为穿孔、爆破、采装和运输。关键词：金属矿山；智能采矿技术；发展工业作为我国第二产业的重要组成部分，在我国“五位一体〃的有中国特色的社会主义建设中发挥重要作用。矿山机械业作为工业中的重要一环，我国的工业发展中起到基础作用，尤其是随着科学技术的快速进步，计算机技术、互联网与矿山机械业相结合，推动着我国矿山机械业的智能化发展，对于改进矿山机械业的劳动效率，改善劳动力的工作环境起到重要作用。1智能米矿以往，采矿被认为是最脏、最苦、最累的工作，特别是井下采矿，想象中矿工的样子是满脸灰尘、满身油污，在充满污浊空气的巷道中使用钢钎、铁锤打孔、装药、爆破，人力装车出矿。这的确也是国内不少矿山井下采矿的真实写照。随着国民经济的发展，我们国家的矿山逐步实施机械化、自动化、信息化、数字化、地理信息系统等现代高新技术和矿山自动化设备，提高矿山的采矿效率、降低采矿成本、减少安全事故风险、改善经济效益，从而有效提高矿山企业的竞争能力。近年来，在“信息化”、“数字矿山”、“互联网+矿山”等提法的基础上又提出“智能采矿〃。"智能采矿〃是"工业化〃与"信息化〃的有机结合和新的发展阶段，是"互联网+矿山〃的本质体现。所谓"智能采矿〃是指在考虑安全、绿色、效率、经济等多方面的因素后，在矿石开采过程中，以开采环境数字化、采掘装备智能化、生产过程遥控化、信息传输网络化和经营管理信息化为特质，以实现安全、高效、经济、环保为目标的采矿工艺过程。实现智能采矿后，采矿作业的操作人员可由井下搬迁至室内，通过远程遥控完成生产作业，不仅大量减少下井工人，最大程度地解决矿山生产安全问题，同时容易实现大规模开采，大幅提高劳动生产率，降低成本，提升企业的竞争力。对露天米矿，"智能采矿〃重点研究利用GPS监控采场全部移动设备的位置，采用最佳算法分派汽车到电铲、破碎站、矿堆和排土场，从而使物料流（矿石和废石）和设备的利用实现最佳化，还应研究集成设备定位、跟踪和状况监控、易耗品（燃油、轮胎、钻头等）跟踪、边坡稳定监控、送选厂矿石品位监控、提供生产报告等功能。对井下采矿，智能采矿重点研究无线多媒体数据智能化通讯、井下人员与设备的精确定位与智能导航、井下安全与环境灾害智能监控、虚拟采矿与仿真、井下关键采矿装备的智能化控制、井下通风智能化监控、智能精细化采矿爆破技术和地下矿山智能化调度管理等一系列关键技术与装备。2国外智能采矿的进展2.1露天开采2005年，株式会社小松制作所自动运输系统开始在CODELCO智利铜矿区试运行；2008年1月，世界上首台商用自动运输系统成功实现运行；第二台无人驾驶自卸卡车于2008年在力拓澳大利亚铁矿上成功实现运行。目前，力拓在其西澳大利亚Pilbara的四个矿区运行无人驾驶车辆，整套自动运输系统由距离矿区约1500公里的力拓Perth控制中心远程高效地操控。2013年，Suncor公司也在其位于加拿大的部分油砂矿区运行了自动运输系统。2017年9月，小松成功完成了标准型自卸卡车加装自动运输系统套件的试运行，加装后能使卡车在自动驾驶的模式下运行。在此之后，小松收到了来自力拓的29套自动运输系统加装套件的订单，这些套件都将安装在力拓Brockman4号矿区目前运行的标准型自卸卡车上。至2017年，共有超过100台小松无人驾驶自卸卡车在澳大利亚、北美和南美地区运行。2.2井下开采在井下开采方面，以装载机出矿远程遥控为核心的采矿自动化已经形成。能够实现中深孔凿岩远程遥控、铲运机出矿远程遥控与自动化运行、溜井口大块矿石破碎远程遥控运行、地下运矿卡车及无人驾驶电机车运输系统的作业。如智利特尼恩特（Teniente）铜矿日出矿量13万吨，世界上最大的地下矿山。已实现半自动出矿，装载机装载为远程遥控操作，运行和卸载由机载计算机自动操作。3中国智能采矿的进展3.1露天开采江铜集团德兴铜矿为特大型斑岩露天矿山，采矿场面积为5.52km2,1997年，已达到每天70kt的采矿生产能力，拥有大型采掘设备为孔径250mm牙轮钻机13台、电铲10台（斗容分为16.8m3和13m3两种）、运输没备158t卡车（电动轮自卸汽车）52台。1998年德兴铜矿引进美国模块公司基于GPS的Dispatch卡车调度系统并在采矿场投人使用，卡车调度系统为矿山的管理理念与产量的提升发挥了重要的作用。另外卡车调度系统还带有边坡监测装置，在采矿场已形成最终边坡的关键部位设有监测点，对边坡变形进行监测。丹东东方测控技术股份有限公司是国内以实施智能矿山为主的硬软件一体化的企业，已在中铁资源集团伊春鹿鸣矿业实施露天矿GPS车辆智能调度管理系统，系统由车载终端系统、无线宽带通信系统、无线视频监控子系统、DLP大屏监控子系统、燃油监控子系统、配矿系统、报表工具等组成，以GPS定位技术为依托、线性规划算法模型为优化手段、无线通信技术为数据传输方式、计算机技术为基础，通过对露天矿主要采运设备的位置、状态、物料等信息的采集，准确查询统计当前生产情况，实现对卡车、电铲等设备运行的实时跟踪及显示，优化调度卡车运行，从而起到优化车队运行、准确执行生产计划的作用，能有效避免偷油和意外漏油的发生；配矿系统使实时品位达到目标品位要求，避免因品位不符造成的损失；单车生产效率较人工调度提高5.18%。3.2井下开采国内矿山实施建立和完善了地下矿山安全避险“六大系统〃：矿山监测监控、井下人员定位、矿井供水施救、矿山压风自救、矿井通信联络、井下紧急避险，通过"三网合一〃环网冗余、监测数据双机热备、多层次分布供电、设备故障自诊断、安全事件分析模块、多层次接口设计等方法，提高"六大系统〃建设的可靠性和兼容性，保障井下开采安全作业的顺利进行。并在此基础上，向智能采矿努力。云南大红山铁矿资源丰富，铁矿石储量484Mt，铜矿石量83Mt，铜金属量539.4kt，属特大型冶金矿山，已建成规模4.5Mt/a原矿采选能力，最终设计规模为年处理原矿12Mt。昆明有色冶金设计研究院参与的昆钢大红山铁矿智能采矿目前实施的处于矿山监控调度系统阶段，通过过程数据的采集、显示、存储、分析并结合实时视频监视的模式，将用户最迫切了解的信息汇聚于调度指挥中心，并通过IE的方式与其它部门分享信息、协同管理。整个项目集矿山的总体管理、决策、调度于一体。实现共有资源调配、控制、联动反应。4结论金属矿产资源开采是人类获得工业原料的主要方式，近年来，随着全球矿产资源开采量的持续增长，开采难度不断加大，各国都十分重视采矿业与科技的融合。当前，我国智能矿山技术发展主要体现在信息采集与传输、综合调度中心、资源管理系统、矿山安全监测预警等方面。今后要加快智能设备制造、生产遥控操作、计算机远程控制等项工作，以促进传统产业的转型升级，提高企业核心竞争力，改善人员作业环境，降低人员劳动强度，提高矿山安全水平，促进社会和谐。"智能采矿〃的高级实现形式一一无人采矿将成为世界采矿业的未来发展方向和追求目标。参考文献：马建明.金属矿山采矿技术与工艺的