智能矿山建设与核心技术方案

智能矿山核心技术助力矿业可持续发展汇报主要内容1/智能矿山的科学内涵智能矿山的背景智能矿山科学内涵

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智能矿山的科学内涵-行业面临的问题与挑战

全球矿业

大宗金属市场价格波动

投资项目风险增大

具有熟练技能的劳动力短缺

劳动生产率有待进一步提升

创新不够

…

我国矿业

安全标准越来越高

环境标准越来越高

劳动力短缺，成本越来越高

开采条件越来越差

开采规模越来越大

矿石品位越来越低

…——数据来源：

USGS,WBMS,恩菲矿业经济研究院

1

智能矿山是行业的必然选择-行业面临的问题与挑战国外自上个世纪60年代起，开展数字化、智能化采矿技术研究，在智能化、自动化采矿装备方面初步形成

技术体系。国内从上世纪90年代也开展自动化、数字化、智能化采矿相关的研究工作，初步对智能矿山进

行了设计和建设。

1智能矿山是行业的必然选择

–行业技术发展背景加拿大

瑞典

new国内特尼恩特科研院所智能矿山研究与建设智能制造2025国民经济和社会发展规划制定了“Grountecknik2000”矿山自动化、信息

化建设战略启动国家“智能矿山（IMI）

”研发计划“未来矿山”计划，千里外

远程控制15个矿山2050年建成卫星远

程操控采矿设备的

全智能无人化矿山南非智利澳大利亚芬兰数字矿山智能矿山自动化矿山智能矿山是行业的必然选择

–智能矿山的定义1视频监控设备监控维修诊断质检管理能源计量安全环保管理控制层为企业提供全面的人

力、财务、安全、办公

自动化方面的信息管

理。生产执行层数据来自PCS系统和矿

山地理信息层，并且接

受上层管理控制层下达

的计划等执行生产任

务。自控采集层为生产执行层提供数

据，并且接受生产执行

层下达的指令。专项应用

矿产资源管理平台

三维采矿设计平台

虚拟开采优化平台

生产综合调度平台

遥控自控操作平台

智能监控监视平台

安全应急救援平台

设备管理采购计划轨道衡皮带秤地磅系统危险品监测水电仪表流量计边坡监测排土场监测尾矿库监测危险品监测辅助车辆监管环境监测系统供电系统水泵控制破碎控制选矿控制精尾系统卡车调度采购管理库存管理物料消耗运输管理销售管理供应商管理

1智能矿山科学内涵

–总体架构网络通信平台决策系统协同办公全员目标企业管理数据采集传输生产计划物料计划生产控制生产调度大数据存储服务与应用平台移动应用知识挖掘协同管控远程服务大物移云管理控制企业物流生产执行安全监督运转系统自动采集生产管理监

控智能矿山以现代信息、控制技术和先进装备为基础，其内涵包括实现固定设

备无人值守、物流管理智能化、回采工序自动化、生产管理全面信息化，使矿山

安全、绿色、高效运营，最终构建智能化无人矿山。

1智能矿山科学内涵

–主要内容物流系统自动运转有轨运输

胶带运输物流管理智能化14

提升设备供配电设备实现少人和无人，

远程监控破碎设备

1智能矿山科学内涵

–主要内容无轨运输竖井提升固定设备无人值守通风设备排水设备压风设备充填设备运输胶带崩落法

充填法空场法不同采矿方法的要求有所差异，

需对过去常用的采准系统

进行创新改造，使之适应自动化采矿和按需通风的需求。15

出

矿

铲运机

卡车支护

锚杆台车

喷浆台车凿岩

掘进台车

中深孔台车爆

破

装药车

效果评价回采过程由远程智能设备自动完成

1智能矿山科学内涵

–主要内容回采工序自动化开采过程自动化卡车无人驾驶化系统电机车无人驾驶系统溜破远程监控系统

1智能矿山科学内涵

–主要内容生产管理全面信息化铲运机自动运

行系统虚拟开采优化

平台生产综合调度

平台矿产资源管理

平台三维采矿设计

平台凿岩爆破远程

遥控开采环境数字化胶带无人值守竖井提升自动提升系统系统系统2/智能矿山总体解决方案共享：一个模型、一张网、一个平台共融：一带、一路、一融合各个子自动化系统的水平高低不同，不能获得最佳经济效益；

各个子自动化系统之间信息不能共享或困难；各个在自动化系统采用的设备、技术均不相同；使得维护困难或维护人员增加；子自动化系统之间存在大量重复建设的情况；随着子自动化系统的增多，维护人员随之增多；系统得到及时维护的保证率降低。同类矿山信息和大数据无法共享、无法保证矿业资源优化配置。

老旧矿山和常规设计问题

自动化系统缺乏总体规划和设计通过自动化减人的目的没有完全达到智能矿山总体解决方案——传统矿山建设背景融合

共享、

互通、2

构建“一个模型”

—矿山信息化模型（MIM）。

MIM是针对每座矿山建立的动态数字模型，是智能矿山的大脑，也是研究工作的重点和难点。矿山可以通过MIM来实现项目设计、施工、运营全生命周期的有效信息共享、无损传递、协同工作和总体系统优化，以提高工程建设和生产运维的质量和效率。

布局“一张网”

—多网合一。针对目前矿山系统复杂、

网络布局重复建设等特点，智慧矿山是传统矿山行业的最终转型模式,是驱动传统矿山工业的核心力量,为实现矿山由传统向智慧的转变,规划智慧矿山“一张网”系统，采用融合网络技术，实现“多网合一”，搭载新

的5G网络技术，打通各子系统通信与信息共享。

形成“一片云”

—矿业云，搭建“一个平台”

—智能矿山云服务平台。通过各矿山企业与集团公司，通过物联感知数据、大数据存储、

AI智能分析应用，搭建智能矿山生态圈，

为矿山全产业链提供全生命周期服务。以已建设的为平台，形成云计算数据中心，有序迁移各矿山业务系统，实现共建共享。截至目前，该云计算数据中心已为会泽、华联锌铟、谦比西等多与国外先进的矿业企业相比，国内金属矿山基本还处于机械化阶段，甚至很多中小型矿山还没有装备到机械化阶段，还未建成一个全面自动化矿山的示范工程，大多处于单系统建设阶段，底层缺少智能装备和智能控制技术，顶层缺少统一的智能管控平台。新一代通信技术在矿业中应用方面，大数据和人工智能等在矿山应用初见端倪，当仍未形成全面推进的局面。

2

智能矿山总体解决方案——一个模型，一张网、一个平台一个平台综合云服务平台个矿山相关数据进行远程运维。一张网多网合一一个模型MIM共享 2智能矿山总体解决方案——一个模型，一片云，一个平台智能矿山核心技术MIM—将矿山工程全生命周期各个阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，使工程各参与方协同工作和信息共享，通过MIM降低工程建设及运营成本。岩石力学模型

SCADA系统工程模型MIM（Mine

Information

Modeling）矿山信息模型模

型

移

交模型移交模型移交矿山信息模型--MIM闭坑--全生命周期水文地质模型地形模型矿产模型数据

2智能矿山总体解决方案

–天河矿业云+云服务平台绿色高

效

2

智能矿山总体解决方案——一带一路一融合解决方案智能矿山目标安全一平台生产管理全面信息化为智能管控平台矿产资源智能化物流管理为一条纽带智能融合系统为信息传输高速公路智能办公室化共融智能矿山建设建设框架融合控制一带一路1.一带：以矿石运输过程为纽带地下采矿生产包括：从铲运机出矿到溜井卸矿—装载站—电机车运输—卸载站—破碎站—成品矿仓—提升运输系统—地表，矿石运输是地下最长的工艺流程和纽带，其关键环节包括：无人驾驶电机车运输、胶带运输、提升机自动化等技术是这条纽带中非常重要的环节。2.一路：搭建物流运输、监控与通讯网络为核心的信息高速公路以无人驾驶电机车等运输系统构建的网络系统为核心，覆盖整个生产中段，与全矿地下骨干线连接，构建全矿地下信息高速公路。从而可以简化网络结构、降低基建投资、减少运营维护费用。3.一融合：中国恩菲的融合控制技术恩菲拥有目前先进的供配电和控制融合技术，

以最小的投资实现

网络、信息共享之间的最大融合，实现大数据生产、管理和维护。

2

智能矿山总体解决方案——一带一路一融合解决方案3/智能矿山核心专长技术地下矿自动化采矿技术有轨运输无人驾驶系统提升自动化控制系统充填自动化控制技术固定设备无人值守系统智能通风与物流智能调度系统

安全六大系统与融合系统选矿智能控制与尾矿在线监测系统矿山三维管控与远程诊断服务平台

智能化助力传统行业转型升级

实现从采场凿岩爆破开始、到采场出矿、溜井卸矿、溜井底部装矿、矿石有轨运输、矿车卸载、矿石破碎、矿石装箕斗、矿石提升、矿石送到选厂矿

仓，即井下开采工艺全过程的远程遥控自动化控制。充填自动化控制系统

固定安装设施无人值守井下移动设备定位系统

无人驾驶自动化运输系统安全“六大”系统

智能控制提升系统地下金属矿

智能矿山斜坡道交通信号控制系统综合管理信息平台建设自动化出矿系统按需通风系统与远程服务平台智能按需通风与排水固定设施无人值守

2

智能矿山核心专长技术——中国恩菲拥有的系列技术综合信息三维管控选厂自动化有轨无人驾驶运输技术高低压智能融合控制充填自动化控制技术提升自动化控制技术自动化采矿技术无人

驾驶

电机

车运

输智能

配电

与融

合控

制充

填

自

动化提

升

自

动化选

厂

自

动化固定设施无人值守生产工艺自动化物流管理智能化生产管理全面信息化按需通风

2

智能矿山核心专长技术——地下矿自动化采矿技术自动化采矿技术是以开采工艺、

智能装备、

操作平台为核心的远程自动化采矿技术体系。根据不同矿体赋存条件选择合适的采矿方法

，

通过优化采矿工艺和采切工程

，

最优布置关键出矿系统

和安全管控系统

，

优化采场结构参数和爆破参数

，

使得采场开采环境满足自动化出矿要求

，

实现盘区内凿

岩、

出矿、

充填以及辅助生产作业工序相对独立

，

又能够协同作业

，

最大程度延长铲运机连续出矿时间，自动化采矿技术的内容包括安全门禁控制系统、智能设备地表操作平台、通讯网络系统、自动化铲运机设备以及机载设施等。28

确保生产连续性。有轨运输无人驾驶系统具备电机车自动驾驶、

远程遥控、

人工主从驾驶、

就地遥控、高精度定位、

自动驻车、

机车头尾通讯和高性能无线通信等功能。系统可以实现中控室一对多遥控装矿、

车辆自动运行、

实时监控、

运输智能调度、

设备预防性维护等功能

，

最终实现电机车运行完全自动化和无人化。中国恩菲是唯一熟练掌握并已实施完成的双机牵引无人驾驶运输技术单位

，

性价比最高无人驾驶系统。有轨运输无人驾驶系统由无人驾驶远程控制、无人驾驶电机车控制、双机牵引头尾通信、运输自动化控制、网络通讯、装矿远程遥控、转辙机控制、料位监测、障碍物检测、视频监控、自动计量、电机车精确定位等子系统组成。29

2

智能矿山核心专长技术——有轨运输无人驾驶系统提升自动化控制系统采用全数字化自动控制技术

，

实现操作员

在地表控制室内控制提升机

工

作

，

可在地表调度中心远程监控

提升系统的运行状态和实现多台

提升机的全自动运行集中监视

，

配套的控制软件具有免维护

、

操

作界面友好

、

安全性强的特点

，

保障提升系统的安全

、

高效

、

节

能和自动化运行。中国恩菲已实施了多项电控系统的集成、设计、设备制造、调试投产的提升自动化控制系统总承包交钥匙工程。

2

智能矿山核心专长技术——提升自动化控制系统30充填自动化控制技术解决了充填胶结替代材料、

尾矿输送、

装备应用

等关键问题

，

采用基于工艺需求的智

能控制系统，

实时优化调节各种液

位、

流量和计量等关键参数

，

通过自

适应的工艺智能分析和移动终端

，

在

满足充填工艺流程集中控制的同时

，

具有人工控制与自动控制无扰动切换

的功能

，

实现

“一键式充填

”

，

保证

了充填生产过程的高效

、

稳定运行

，

效益显著。充填自动化控制技术是由锥形底立式砂仓脱水充填技术、尾砂浓缩贮存装置充填技术、深锥脱水充填技术等组成。

2

智能矿山核心专长技术——充填自动化控制技术31

2

智能矿山核心专长技术——固定设备无人值守系统溜破与胶带自动运输无人值守系统自动排水泵站无人值守系统32

2

智能矿山核心专长技术——智能通风与物流智能调度系统智能调度与物流管理系统智能按需

通风系统33监测监控系统人员定位系统供水施救系统安全管控专有系统供配电系统主副井提升井下监测监控系统矿山生产管控调度中心大屏幕显示视频监控系统虚拟可视化通讯联络系统

2

智能矿山核心专长技术——安全六大系统与融合系统一体化通讯引擎可客户化配置管理构件集成与网关转换SCADA生产管理实时监控操作执行智能配电与融合控制系统安全避险六大系统采场回采出矿胶带运输系统紧急避险系统消防报警系统大数据服务与决策其他系统智能通风系统智能排水系统通信联络系统实时历史数据库无轨设备管理压风自救系统视频监控系统34……

2

智能矿山核心专长技术——选矿智能控制与尾矿在线监测系统选矿自动化与智能控制技术尾矿库在线智能监测系统INTERNET远程监控端现场传感器尾矿监控室公司级监控

政府级监控数据采集与分析服务器

短线报警模块大屏幕

视频监控及信息发布服务器35监控人员手机交换机

2

智能矿山核心专长技术——矿山三维管控与远程诊断服务平台综合信息管控与三维可视化平台远程诊断服务与云平台设备监控设备分析设备优化预知维护设备管理设备接入备终端接入备监控服务备自我优化分析故障前方案并且提信协议实现和报警管理提供矿山设对运行状态行能效状况与预知分析实现矿山设能够实现矿修和工作状全维度矿山通过多种通矿山各种设高运行效率并且预测故态查询监控设备故障维障发生时间的机械状态山设备的运364/智能矿山建设与示范智能矿山建设的典型案例业绩单系统自动化；整体自动化；云服务平台。

2014年开始，无人驾驶电机车在冬瓜山铜矿-875m中段推广应用

2014年，谷家台铁矿无人驾驶运输项目总承包

2016年，谦比希铜矿东南矿体1080中段无人驾驶运输项目总承包

2017年，谦比希铜矿主、西矿体500中段无人驾驶运输项目总承包

2018年，冬瓜山铜矿-1000m无人驾驶电机车运输项目总承包

2019年，云南黄金红牛铜矿4047m主运输中段无人驾驶运输项目总承包智能矿山工程典型业绩--井下无人驾驶电机车

赞比亚谦比希东南矿体自动化信息化融合项目

赞比亚谦比希主、西矿体自动化改造项目

谷家台铁矿深部开采采矿自动化工程

柿竹园智能矿山关键技术研发

白象山铁矿智能矿山改造与自动化采区示范

德兴铜矿-大尹格庄金矿等智慧矿山建设架构

华联锌铟多金属矿磨矿智能系统工程

自动化充填与一键式充填项目

自动化提升与智能配电项目

排水-胶带-风机等固定设备无人值守项目

德兴-华联锌铟-毛牛坪等智能选厂项目矿山工程典型业绩—智能矿山项目总承包范围香格里拉市云矿红牛矿业有限公司有轨运输无人驾驶系统设计、采购及施工总

承包包括电机车、矿车、4047m溜井振动

放矿机、4047m运输中段牵引变电所、

4047m运输主巷道牵引变电所、地表无人

驾驶控制系统（含控制室设备）、无人驾

驶电机车控制部分（ATP/ATO）

、装矿远

程遥控系统、运输自动化控制系统（含信

集闭系统）、网络通讯系统、称重、电机

车连续定位、溜井及卸载站料位控制、转

辙机、视频监控（装矿、运输、卸载、道

岔、牵引变电所、重要部位等）、系统保护等设计、采购、施工。

40

采用4列14t电机车双机牵引16台4m3底侧卸式矿车运输，满足4000t/d以及123万吨每年的运行要求。项目实施

后，中控室操作工通过视频监控远程遥控装矿，运输过程不需要人工干预，最终实现电机车运行自动化和无人

化，在装矿环节实现远程遥控，卸矿站无人值守的运行方式。（

2人操作四列车）

4智能矿山典型案例

–红牛铜矿无人驾驶项目

41

（1）双机牵引，头尾通信，

目前属于唯一我们公司能做；

（2）网络优势，采用融合网络技术，跟六大系统、控制系统结

合，预留访问接口，能够实现数据访问，减少网络系统重复投资；

（3）一人操作两列车，操作台布置紧凑，操作简单，减少操作

人员，降低劳动强度；

（4）具有自动驻车、障碍物检测等功能；

（5）采用双重网络，以太网与modbus总线冗余控制系统，保证

通讯稳定性，相对于can总线传输速率更快速，更稳定。

（6）在很短的时间完成试运行和生产运输，控制系统性能稳定，一般厂家根本做不到；

（7）我们整个系统完全自主研发，发挥调试服务优势，减少后

期维护难度，其他厂家大部分外委，这样保证我们的维护能够及时

跟上，同时投资成本更低；

（8）各专业（包括设备、电气、网络通信等）设计与无人驾驶

EPC充分结合，能够减少不必要的投资。

4智能矿山典型案例

–红牛铜矿无人驾驶项目红牛铜矿有轨运输无人驾驶系统技术优点融合网络搭载无人驾驶系统，实现多网合一建设思路，对固定设备在线监测、通风、压风、排水远程控制，提升、充填远程监控。

42

4

智能矿山典型案例

–红牛铜矿智能矿山规划（融合网络技术）膏体制备能力：

60m3/h；膏体的质量浓度80±1%，完成矿山生产能力2000t/d。

充填流程全部集中控制，

实现连续稳定生产；

正常生产实现全面自动控制，出现非正常时可人工干预。

搅拌槽液位稳定，

实现自动控制；有效控制充填矿浆浓度

,

提高经济效益；

减少劳动定员，减轻劳动强度，生产流程智能管理；

自动化与信息化无缝衔接。自动化控制系统能够实现充填

系统一键启动，其各种控制参数能够被信息化系统全部采

集分析。

4

智能矿山典型案例

–会泽“一键式”智能充填项目

4

智能矿山典型案例

–会泽“一键式”智能充填项目计算机在线控制系统是

一个由过程控制级和过

程监控级组成的以通信

网络为纽带的多级计算

机系统，综合了计算机、

通讯、显示和控制等4C

技术。膏体充填计算机

在线控制系统因功能差

异又分为自动配料控制

系统、安防监控系统和

人机交互系统三部分。作为整个膏体充填的中

枢神经，计算机在线控

制系统贯穿于整个生产

工艺，并且在线监测、监控工艺流程中的各个

参数运行情况，实现自

动配料。在工控机上进行工艺操作调

整，实时显示设备运行状态、仪表参数采集。

4

智能矿山典型案例

–会泽“一键式”智能充填项目主控手独立完成整个充填操作谦比希智能矿山建设与示范-主西矿体实施背景

项目地点：位于赞比亚铜带省

历史沿革：露天

(1965）-地采（1974）-

停产（1987）-复工（2003）

采矿方法：上向进路充填采矿法

开拓方式：竖井斜坡道开拓

设计产能：主西矿体160万t/a4地采各

提升和充填系统有PLC、DCS控制系统，其它系统都是原始的手动控制；

提升和充填的PLC、DCS系统相互独立，无法进行数据共享；

地下采矿范围广（长4km,深300-900m）,信息化程度低，人员多（3000），生产效率低。排水、供电、通讯系统是改造重中之重

4

谦比希智能矿山建设与示范

–主西矿体存在的问题大系统压风系统通风系统供电系统排水系统通信系统供水系统提升系统充填系统运输系统

能耗未进行有效计量，无法分析用电负

荷；

不同班次采场用电负荷荷相差较大，用电负荷波动的设备不明。

数据无法集中采集、传递、存储、管理、分

析；

现场管理人员需求大，成本高，安全性低；

对矿山进行自动化改造是企业发展的必然需

求！全矿6个排水泵房、6个排泥泵房；人工现场操作，现场值守，设置150个岗位；水质差，水量大，排水量50000m3/d；

4

谦比希智能矿山建设与示范-主西矿体融合系统的提出故障率高，维护量较大。排水系统供电系统融合系统SCADA供配电系统采场回采出矿智能通风系统智能排水系统井下监测监控系统构件集成与网关转换人员定位系统供水施救系统通信联络系统无轨设备管理安全管控专有系统矿山生产管控调度中心核心交换机A核心交换机B历史数据

应用星型拓扑结构井下网络搭建环网拓扑结构

4

谦比希智能矿山建设与示范

–主西矿体融合系统一体化通讯引擎生产管控中心网络核心服务器和数据的集中地数字矩阵工程师站

工程师站操作员站

控制层WEB

数据库工程师站工程师站

数据层大屏幕显示

视频监控系统虚拟可视化通讯联络系统可客户化配置管理地表接入层生产管理实时监控操作执行大数据服务与决策实时历史数据库办公层工程师站工程师站主矿体井下环网西矿体井下环网大屏幕

控制器胶带运输系统监测监控系统视频监控系统消防报警系统压风自救系统紧急避险系统主副井提升地表融合网其他系统磁盘阵列大屏幕

谦比希智能矿山建设与示范

–主西矿体SCADA典型系统介绍排水泵房视频在线监测

主胶带运输系统监控画面排水系统监控主画面排水泵房监控画面生产调度系统总貌膏体充填搅拌站4中国恩菲无人驾驶电机车·具有自主知识产权·经过大量的基础研发和实际应用验证·是国内外基于工业控制级的高可靠性无人驾驶系统

·适应国内外各种井下电机车生产运输方式电机车车载控制箱

电机车巷道通信基站

——单机、双机牵引、一人多列操纵自动运行谦比希智能矿山建设与示范

–主西矿体无人驾驶电机车系统4配电室电量统计

提升机运行日志生产信息-微信推送谦比希智能矿山建设与示范

-主西矿体生产信息管理典型模块水泵房生产能源统计水泵房设备运行日志

电能消耗情况4实施前