《中國礦業》礦業綜述 | 中國智能礦山發展趨勢與路徑分析
發表時間 :2023-05-23 來源：米兰体育官方网页
改革開放四十多年來,礦業行業在創造巨大社會財富的同時,也麵臨著巨大挑戰,存在著能源、資源、環境等多重壓力,礦業等傳統行業需要盡快解決開發方式粗放、生產效率和能源利用效率不高、礦產資源利用水平低等一係列難題,加快轉型升級的步伐。礦業行業需要借助現代化智能化技術,推動資源開發方式深刻變革,實現集約、高效、可持續發展,智能礦山建設已成為實現礦業高質量發展的必由之路。
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智能礦山發展現狀
第一次工業革命,人類進入了蒸汽時代,工業的快速發展讓礦業真正意義登上了曆史舞台,當時礦山主要由人工進行開采;第二次工業革命,人類進入了電氣時代,對礦業開發提出了更高的要求,礦山的機械化和自動化開采成為主流;第三次工業革命,人類進入了科技時代,對礦產資源需求達到了前所未有的高度,而礦業的綠色發展理念和礦山的智能化理念趨於成熟,綠色礦山建設和智能礦山建設得到了快速的發展。隨著第四次工業革命(智能化時代)的到來,自動化、數字化、智能化技術在礦業行業得到了越來越普遍的重視,礦山企業開始按照各自不同的應用目標在智能化建設過程中進行了大量的實踐,根據技術應用側重點可以分為自動化礦山、數字化礦山、智能(智慧)礦山等。當前,普遍意義認為智能礦山是在地質測量、資源管理、采礦設計、計劃編製、采礦生產、選礦加工、尾礦處理、采選裝備等方麵實現數字化規劃設計、自動化運行、無人化作業、智能化管理的安全、高效、集約型的現代化礦山。
1.1 國外智能礦山發展現狀
從20世紀60年代開始,國外部分發達礦業國家就開始研究自動化、數字化、智能化采礦技術;進入20世紀90年代,為取得采礦業的競爭優勢,這些發達礦業國家開始實施智能礦山研究計劃,開始製定“智能化礦山”和“無人化礦山”發展規劃。目前可以實現地質建模、開采過程三維數字化,采礦裝備大型化和部分裝備智能化,建立采選運營中心而實現集中管控,主要體現為一線作業人員少、生產效率高、安全事故少等。如加拿大國際鎳公司(Canada Nickel)長期致力於研究自動采礦技術,擬於2050年在某礦山實現無人采礦,通過衛星操控礦山的所有設備,實現機械自動采礦;英美資源集團(Anglo American plc)使用的最新技術體係稱作“未來智能礦業”,體現在濃縮礦井、無水礦山、現代化礦山、智能礦山等四個方麵,未來智能礦業更偏向於對資源的節約集約以及生態環境保護,高新技術極大地減少了對化石燃料和傳統能源的依賴;瑞典基律納鐵礦(Kiruna Iron Ore Mine,Sweden)目前已基本實現無人智能采礦,在井下作業麵除了看到檢修工人在檢修外,幾乎所有操控均由遠程計算機集控係統完成,自動化程度非常高,主要得益於大型機械設備、智能遙控係統的投入使用,以及現代化的管理體係,高度自動化和智能化的礦山係統和設備讓開采更加高效;力拓集團(Rio Tinto)的“未來礦山”計劃,主要是圍繞計算機控製中心展開的無人駕駛卡車、無人駕駛火車、自動鑽機、自動挖掘機和推土機等,該項目將采用70多項創新技術,包括加工廠的數字化模擬係統、完全集成的自動化礦山和模擬係統、先進的自動化技術應用、領先的生產分析係統等。
隨著數字技術、信息技術、人工智能技術等快速發展,各個國家加快了智能化在礦業領域技術裝備和運營管理中的創新和推廣應用,產業配套體係發展較快,智能采礦技術係統通過智能科技和智能服務,使礦場的裝備、產品、流程和人員以前所未有的方式整合在一起,改善礦場安全性、降低運營成本、提升效率;礦山智能化管理係統可以將操作人員、調度員、現場經理、中控室監控人員接入同一個平台,通過係統集成實現采礦工藝的全過程控製,優化生產過程,提升采礦效率和礦山安全;為礦山企業提供強大的物聯網、高級分析和人工智能技術,提高安全性、生產力和運營效率,同時為了提升在礦山智能係統的實力,地下礦山自動化領域的公司也加快了並購。
總體來看,國外很多國家及礦業公司的智能礦山建設已經超越機械化和自動化的範疇,將智能礦山的綠色、安全、智能、高效理念滲透到了礦山生產的各個環節。
1.2 國內智能礦山發展現狀
改革開放四十多年來,我國礦業在為經濟社會發展提供大量基礎原材料的同時,也存在能源、資源、環境等多重壓力,礦業作為傳統行業需要盡快解決開發方式粗放、生產效率和能源利用效率不高、資源利用水平低等一係列難題。國家對礦業行業的不斷重視和扶持,要求要大力推進數字化綠色化協同轉型發展,特別是把“推動數字技術賦能采礦行業綠色化轉型”作為礦山企業轉型升級和加快發展的一項重要任務。近年來,隨著推動礦山建設和采礦活動的“高效、安全、環保”,國內不少礦山企業數字化設計工具普及率、關鍵工藝流程數控化率已有一定程度的提高,礦山智能化水平也在不斷提升,尤其是大數據、自動控製、物聯網和5G等技術應用的普及,讓部分礦山的智能化建設取得了突破性的進展。
我國礦山智能化建設各具特色。例如山東黃金三山島金礦通過新網絡、新技術、新應用建設,挖掘礦山發展的新引擎,開創礦山建設運營新模式,實現產業數字化。雲南普朗銅礦5G智能礦山工業應用在礦山成功落地,實現井下穿脈內鏟、運、卸礦作業自動化、智能化,成功打造少人和無人生產作業全流程智能化解決方案。玉溪大紅山鐵礦集成30餘個子係統,智能采礦選礦、數據決策、能源管控和安全管理一體化控製,采礦生產實現地測采三維建模、鏟運機無人駕駛,選礦實現主要生產設備遠程集中控製和生產參數實時動態調整,地麵實現道路噴淋降塵自動控製和在線監測。浙江交投浦新礦業建成決策指揮調度中心和礦產資源三維地質孿生模型,以及礦山越界開采預警、礦山粉塵在線實時監測、人員車輛實時定位跟蹤、全方位視頻監控、智能車輛調度、骨料質量在線檢測等六大係統。寶武資源智能礦山整體提升,2022年無人化、集中化指數分別達到60.2%和54.2%;其馬鋼張莊礦智能選礦係統實現全流程智能化運行,提高精礦產能10%以上,智能充填係統實現了充填全流程智能化管控和一鍵充填;其武鋼大冶礦基於“礦石流”的全流程管控,建設了集采選充一體的智能管控平台,針對采場衝擊波傷害,引入電力網技術,建立礦井通風智能決策與遠程控製係統,並整合航拍、塌陷區監測點、三維重建等技術。西藏玉龍銅礦實現卡車智能調度、智能配礦、電鏟高精度定位、鑽機自動布孔等,以及選礦原、精、尾高精度品位在線檢測和破碎、磨浮智能控製,通過生產、安環能源監控平台和MES係統,實現成本過程管控以及全麵移動應用。西部礦業錫鐵山鉛鋅礦從采礦、選礦、管理三方麵進行完整架構設計,實現電機車無人駕駛、遠程裝礦、采礦數據集成、智能通風,以及選礦全流程集中控製、磨礦和浮選專家控製係統,礦山數據實現自動統計與智能分析,全麵實現過程成本管控。同煤大唐塔山煤礦對涵蓋礦井生產的采、掘、機、運、通、地質防治水以及地麵洗選運等10個大係統27個專業子係統開展了智能化建設與改造,打造了礦山雲圖智能決策平台,通過現代通信技術和控製技術,實現安全生產全流程的遠程、協同和自動控製。洛陽鉬業三道莊露天礦采用新一代物聯網、大數據、人工智能等係列技術,將無人機動態建模、多金屬多目標配礦、裝運卸智能調度以及生產數據智能分析與管理集成為一體,構建了一套全方位新型現代露天礦智能生產管控決策係統。
1.3 智能礦山建設存在的問題
一是智能礦山概念不清。目前,對智能礦山的理解還較為片麵,認為智能礦山是礦山生產各個環節實現數字化、自動化、無人化作業,從而提高管理效率、實現資源集約。但智能礦山更多意義體現在各要素要實現數字化、自動化和協同化管控,並且其運行係統還要具備感知、分析、推理、判斷及決策能力。
二是智能礦山建設理念陳舊。我國礦產資源品種多、總量大,但大礦少,中小礦多;露天開采少,礦井開采多;獨立礦少,共(伴)生礦多。區域差異性極大,所以智能礦山建設要因地製宜,采取合適的方式方法來實現礦山的智能化建設。但不少礦山在智能化改造建設中照搬照抄,不能根據實際情況“一礦一策”製定智能礦山建設方案。
三是智能礦山建設體係不成熟。智能礦山建設各環節缺少聯動,信息和數據孤立,無法形成體係,而使得單環節的智能化建設效益大打折扣。智能礦山是將數字化、自動化、智能化等技術與礦山生產經營過程緊密結合,實現礦山智能化生產和管理的綜合係統。對於我國大多數礦山而言,體係建設已經成為最大的難點和痛點。
四是智能礦山政策支持力度不足。國家提出把“推動數字技術賦能采礦行業綠色化轉型”作為礦業企業轉型升級和加快發展的一項重要任務。但總體來看,支持政策和支持力度還稍顯不足,對於大多數中小型礦山企業而言,體係化的智能化建設效益並不足以覆蓋建設成本。同時,礦山企業對生存發展難以預期,這也影響了企業升級改造的決策和推進。
五是智能礦山配套產業不完善。目前多是依靠信息化服務的第三方科技企業,除5G礦山技術外,缺少足夠實力的科技企業支撐國內礦山智能建設,智能礦山裝備製造和生產服務等產業不完善不配套不係統。
總體來看,我國礦山智能化技術研發起步較晚,相比於國際上的先進水平,大部分礦山企業的生產自動化程度低、係統分散、信息融合度差,特別是資源儲量管理的三維地質建模水平不高。隨著我國數字通訊技術的快速發展,大大推進了我國智能礦山建設的快速發展,部分環節甚至已處於國際領先,但在係統性與全麵性方麵尚有一定差距。
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智能礦山發展趨勢
為引領和規範礦業行業加快推進智能礦山建設,自然資源部組織眾多自動化設計單位、科研院所、高校、礦山企業等經過兩年多的努力,編製發布了《智能礦山建設規範》(DZ/T 0376—2021)行業標準,成為推動礦山勘查開發全環節自動化智能化應用的重要指引。同時,加大了行業標準的貫標實踐工作,有16家企業納入了自然資源部“智能礦山建設規範試點單位”,通過這些礦山企業的實踐示範,必然會成為具有中國特色智能礦山建設的典範。另外,自然資源部發布的《礦產資源節約與綜合利用先進適用技術目錄(2022版)》中,將數字化信息化技術作為重要領域,不少科研機構和礦山企業創新應用的數字化智能化技術裝備列入這個目錄。總體來看,智能礦山發展趨勢體現在以下幾方麵。
一是以實現礦產資源“安全、綠色、高效”開發利用為核心目標。從礦山生產實際出發,通過現代化新技術賦能資源開發,以提升礦山開發效率和資源利用水平為最終目的,礦山企業需強化自身責任意識,推動礦山智能化建設是國家推進數字化綠色化協同轉型的重要內容,在推進礦山智能化建設過程中錨定方向,堅持效率提升、資源節約、綠色發展、安全本位。
二是以現代化新技術賦能資源開發。依托資源開采過程中的“礦石流”,對礦山地質測量、儲量管理、開采、選礦、資源節約與綜合利用和生態治理等全流程智能化建設進行規範,並注重人工智能、大數據、物聯網、工業互聯網、雲計算、三維、虛擬現實等新技術與礦業行業的創新融合應用,打牢礦山數據基礎,推動礦山開發全環節自動化智能化應用。
三是提升礦產開采過程智能化控製水平。采用新一代網絡、導航、高清視頻雲計算等共性賦能平台應用,實現精準探測和地質模擬、礦層智能識別、礦產資源精準定位。大力發展無人駕駛、采礦機器人等智能應用,實現井下無人鑿岩、鏟裝、運輸遠程操控和自動駕駛等。開展開采過程地質建模,提高資源采收率,優化運輸環節的故障監測,減少停車能耗。
四是強化礦產資源智能化高效利用與礦區生態保護。推動礦山智能化升級改造工程,提升選礦智能化水平,推進共(伴)生資源綜合開發利用,實現節能減排、礦產清潔生產和礦產廢棄物有效利用,提升礦山生產對環境的友好性;積極利用各種傳感設備、數字智能技術開展礦區及周邊生態環境監測,提高生態保護修複效果;加強地質環境探測,利用綜合遙感監測技術,感知山坡穩定性,增強山體邊坡滑坡、泥石流等地質災害預警能力。
五是全麵加強礦業數字化產業鏈供應鏈體係建設。構建礦山數字化運營平台,打通生產勘探、采礦挖掘、選礦和加工再造、礦產銷售等全環節智能化管理,提高礦產資源整體儲備與調節能力,打造礦產生產和營銷的新模式、新網絡。聚焦“產運儲銷”關鍵環節,通過數字化平台對接下遊冶金、建築、化工等行業原料需求,持續提升協同銷售水平。
六是充分考慮礦山實際情況和需求分層次建設。不同地區不同類型礦山在地質條件、資源稟賦、開發方式等方麵千差萬別,在推進智能礦山建設上沒有絕對的範式,智能化程度也不可能做到完全一致。可根據智能化應用程度將智能礦山劃分為不同級別,礦山企業應該注重整體考量和全盤謀劃,把握好自身建設基礎和能力,結合礦山現有工藝水平和實際需求,選擇適合自身的智能化建設路徑,確保礦山企業在智能化建設上取得資源、效益、安全的多贏。
七是礦山智能化建設進程加快。事實證明,推進礦山智能化建設,提升企業自主創新能力和資源開發效率,已成為實現礦業高質量發展的必由之路,有條件的礦山企業應在推進智能化建設上主動作為,推進智能油田、智能礦山、智能開采等智能化升級改造,爭取作為試點示範企業,帶動和引領礦業行業創新與智能化發展。
八是智能礦山建設是在地質與測量、礦產資源儲量、礦產資源開發、選礦、資源節約與綜合利用、生態環境保護、智能協同管控等各方麵實現智能化,不僅僅是采礦過程中的自動化和無人化,從而實現礦山利益的最大化、資源利用的合理化、環境保護友好化以及安全生產的最佳化,甚至可以通過對後端市場的分析來自動控製生產與開發,從而讓礦山企業獲得更多回報。
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智能礦山發展路徑分析
智能礦山是對礦山地質與測量、礦產資源儲量、采礦、選礦、資源節約與綜合利用、生態環境保護、生產經營等各要素實現數字化、自動化、信息化和協同化管控,並且其運行係統具備感知、分析、推理、判斷及決策能力的現代化礦山。是將數字化、自動化、智能化等技術與礦山生產經營過程相結合,實現礦山智能化生產和管理的綜合係統,體現智能化新技術新理念新方法在礦業行業的應用。
智能礦山建設應充分體現大數據、現代信息技術、物聯網、工業互聯網、人工智能等新技術與礦業交叉融合的行業特點,充分滿足數字化、智能化技術和裝備不斷深入應用於生產和管理過程的條件。將礦山從勘探、建設、生產到閉坑全過程信息進行數字化表述產生的海量、多變、異構數據匯集形成的大數據資源,經過數據挖掘和深度加工,用於礦山生產管理和決策。利用大數據與機器學習對礦產資源生產過程實時智能實時監測,並對廢棄物進行篩選、分類、回收再利用,降低環境汙染,進一步實現綠色礦山。由現代通訊與信息技術、計算機技術、自動控製技術、人工智能技術、礦山先進技術等整合集成,建設可執行的礦山智能化係統平台,實現礦山生產全流程可視化、可控化,以及智能化管理,以提升生產效率和提高安全性。同時,注重礦山智能化的人才隊伍建設,培養具有高科技水平和礦業專業知識的人才隊伍,持續推動礦山轉型升級、科技創新和可持續發展。
3.1 地質與測量工作的智能化
主要是強化礦山地質和測量工作智能化。利用專業化軟件實現地質建模,管理礦床、水文、工程、環境等地質數據,及時獲取和歸集礦產勘探開發過程中的各種探礦和采礦數據。地質模型應具有標準數據交換格式,滿足礦山智能化管控使用要求。利用數字化工程測量和空區測量技術實現三維工程驗收,並實現多維工程製圖等業務功能。建立地質、測量資料及數據的信息化綜合管理係統,將勘查報告、核實報告、測量數據、生產勘探報告及礦山儲量年報等按照一定格式實現數字化、矢量化轉換和存儲,更新、添加、查閱等操作應具有可追蹤的紀錄,礦區地形、地質體、掘進工程、采空區等測量成果應與生產管理係統、儲量動態管理係統實現數據互聯互通,並通過流程和權限管理,安全、快捷共享地質和測量數據,實現技術、計劃與生產過程一體化動態管理。
3.2 礦產資源儲量管理的智能化
主要是實現礦山儲量估算評價和資源管理的智能化應用。應結合礦山生產實際需要,對與礦山資源儲量估算、礦山設計、采選直接相關的地質對象,建立綜合三維數字化地質模型,直觀反映礦體、圍岩、構造、組分等的分布、形態、產狀、品位等特征,依據最新的礦產資源儲量分類標準,實現礦產資源儲量估算及動態更新,使礦產資源儲量管理實現信息化、動態化、三維可視化和智能化。同時,利用智能算法實現資源邊界的圈定,利用地質模型和估算軟件進行儲量估算。礦山儲量數據應與生產經營等數據進行集成和同步,根據最新測量、采礦等數據和技術、市場、政策條件等變化及時更新,並可按照時間回溯資源量和儲量動態變化情況及其對應的生產技術參數等數據,實現動態跟蹤管理。相關係統應具備數據交換接口,為相關管理部門同步提供礦產資源儲量動態數據。
3.3 礦產資源開采過程的智能化
主要是對開采生產過程及生產輔助過程實現智能化控製和管理。礦山采掘設計與計劃應實現數字化和三維可視化管理,礦山主要設備優先選用智能化程度高的裝備,減少生產現場人員數量,具備網絡連接功能,實現設備定位、狀態和作業數據的在線采集,並接入集成監控平台,實現統一調度指揮或遠程可視化控製。采礦作業範圍采用三維虛擬電子柵欄實現規範、可控,采礦運輸係統應與礦石質量檢測係統實現數據綜合集成,建立礦石跟蹤和配礦控製體係,並實現出礦品質的在線評估。生產輔助係統實現遠程控製、數據采集和智能化管理。
露天開采所用的鑿岩、鑽機、鏟裝等專用設備應實現自動定位、動態跟蹤和在線故障監測診斷,破碎設備實現自動化控製,可以達到遠程操作,與運輸係統協同作業。選用具備遠程遙控或自動駕駛的運輸設備,以及防撞與預警、盲區監控等功能,膠帶運輸實現自動起停、安全智能保護等,沿線巡檢使用機器人作業。
地下開采的掘進、回采和提升運輸主要使用自動化、智能化裝備設備,大幅減少用人數量,對各種設備的作業數據實時采集和遠程監控,裝載、運輸和卸載過程自動化,車輛具備巷道空間檢測、防撞、預警功能,聯動設備應具備故障連鎖停車和自動化集中控製功能。
3.4 選礦加工過程的智能化
主要是在選礦破碎篩分、磨礦分級、選別加工、精礦處理、尾礦濃縮與輸送等各個生產環節實現智能化控製與管理。選礦生產通過工藝模型、數據分析、專家決策、機器學習等技術歸納總結工藝規律,實現選礦生產全流程自適應、自決策的智能控製。入選原料具備配礦措施並實現配礦優化控製,穩定原礦品位和性質。選礦過程建立回收組分平衡分析係統,實現動態管理,具備在線監測和流程診斷功能,實現預報預警,提高資源利用率。
破碎篩分係統應實現自動化集中控製,采用智能識別技術在線檢測和智能決策,減少能耗。磨礦分級應具有自動控製工序能力,實現產品粒度實時優化調整,以及介質儲存及自動添加係統。選別加工的控製係統主要根據工藝狀態和原料特性自主選定控製參數和策略,提高選別效率和回收率,各工藝段實現在線檢測,為參數優化提供數據支持。運輸、水熱、原礦倉、粉礦倉、料場等輔助生產設施係統應實現自動檢測控製,並接入集成控製平台。
3.5 資源節約與綜合利用的智能化
主要是在礦山資源利用跟蹤評價、共(伴)生礦產回收、廢棄物利用等方麵實現智能化管控。建立資源節約與綜合利用信息化、智能化管理係統,提高共(伴)生礦產資源與廢棄物資源化的評估、開發和轉化能力。建立共(伴)生礦產和廢棄物利用和管理數據庫,提供產率、利用率等數據統計分析功能,從產業鏈供應鏈分析評價共(伴)生礦產利用及廢棄物再利用價值,實現共(伴)生礦產開采、存放、加工和利用過程的在線管理,將廢水、廢氣、尾礦、廢石等排放控製與生產控製係統相結合,通過生產控製策略減少排放。綜合利用加工流程與生產加工主流程實現集成,通過自動化綜合控製、信息化統一管理、智能化科學匹配和降低綜合利用成本。
3.6 生態環境保護修複的智能化
主要是在生態環境監測、治理修複等方麵達到智能化要求。按照預防為主、生產與治理並重的原則,減低環境汙染影響,建立信息化管理平台,集中管理環境在線監測數據與檢化驗數據,並提供數據動態分析與預警功能,實現集中一體化在線監控和管理。
建立礦石出入堆場以及堆存量的數字化可視化管理係統,動態監控礦石堆場運行狀態,進行廢棄物分篩、減少排放和提高再利用水平,特別是對灑水抑塵實現自動化檢測控製。建立排土場、廢石場生產運行、水土保持、複墾綠化一體化管理平台、顯示生態保護措施落實情況和複墾綠化進度及效果,並實現曆史追溯。
3.7 綜合協調管控的智能化
主要是在礦山基礎設施、數據采集、數據應用、數據存儲、調度與管理,以及生產經營、計算機輔助決策分析、信息發布等方麵實現智能化。通過數據集成和信息融合技術實現生產集中管控和在線智能分析,利用礦山大數據和智能決策技術實現經營管理協同化和智能化。
綜合規劃建設網絡基礎設施,支持數據采集、信息管理、安全檢測等信息化應用,並將自動化係統、集中控製平台等操作終端在調度控製中心集中部署建設,實現采礦選礦生產過程信息集中管理和生產輔助信息全麵管控,基於數據集成、流轉、查詢、統計、分析、預測等數字應用技術,對礦山生產和工藝實現全域、全要素、全過程的信息化管控。建立統一的數據服務係統,支持實時數據、關係數據等集中管理和存取服務。通過礦山經營管理係統實現供應鏈、財務、人力資源等企業經營的協同管理,利用企業數據中心和數據服務係統實現數據和功能融合,支持礦山企業決策分析和信息發布等。
3.8 礦山智能化建設的等級
智能礦山建設應遵循因地製宜、統籌規劃原則,根據礦山自身實際情況、智能化技術和產品在礦山企業中的應用深度及廣度,選擇合適的智能等級製訂建設方案,按照單項應用、集成協同應用、整體應用等分層次推進智能礦山建設。其中,單項應用的特征是:基礎自動化控製、信息化管理係統得到普遍應用,建設一個或多個單獨應用的智能化係統,係統彼此獨立,沒有與基礎自動化係統或者信息化係統進行集成和融合。集成協同應用的特征是:智能化係統與基礎信息化係統實現集成,成為信息化集成體係中的組成部分;相關聯的多個智能化係統能夠通過自主協作實現互動操作和聯動運行,達到局部融合的效果。整體應用的特征是:在生產過程中普遍采用智能化技術,所有智能化係統實現聯網協作,生產經營數據實現廣泛采集,數據通過智能決策係統得到充分利用。
對於規模較小並且礦石品位相對較低的礦山,在智能礦山建設中達到單項應用就可以實現利益的最大化,即實際情況在單個項目實現智能化,從而更好地服務於礦山的生產。對於具備一定條件、規模和實力的礦山,通過關聯的多個智能化係統能夠通過自主協作實現互動操作和聯動運行,從而達到局部融合的效果,就可以達到集成協同應用。對於具備較強實力和條件的大中型礦山,應實現上下遊智能化建設的貫通,所有智能化係統實現聯網協作,達到整體應用水平,全麵提升企業的生產效益和競爭力。
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結論與建議
1) 國際上先進的礦業公司智能礦山建設已經超越機械化和自動化的範疇,將智能礦山綠色、安全、智能、高效理念滲透到了礦山生產的各個環節。近年來,我國礦山智能化建設得到快速發展,但也存在概念不清、建設理念陳舊、建設體係不成熟、政策支持力度不足、配套產業不完善等問題。
2) 智能礦山發展應以實現礦產資源“安全、綠色、高效”開發利用為核心目標,充分體現大數據、工業互聯網、人工智能等新技術與礦業交叉融合的行業特點,充分滿足數字化、智能化技術和裝備不斷深入應用於生產和管理過程的條件,實現礦山生產全流程可視化、可控化,以及智能化管理,以提高生產效率和安全性。
3) 智能礦山建設內容和路徑包括地質與測量、礦山資源儲量管理、開采與選礦、資源節約與綜合利用、生態環境保護修複、綜合協同管控等方麵,建立高度易用的決策支持體係,建設可執行的礦山智能化係統平台。充分考慮礦山實際情況和需求,有序推進礦山智能化建設。
4) 建立健全礦山智能化應用技術規範與標準體係,加快培養和打造專業化人才隊伍,加大政策措施各方麵支持力度,切實保障礦山智能化建設持續推進,促進我國礦業高質量發展。
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智能礦山發展現狀
第一次工業革命,人類進入了蒸汽時代,工業的快速發展讓礦業真正意義登上了曆史舞台,當時礦山主要由人工進行開采;第二次工業革命,人類進入了電氣時代,對礦業開發提出了更高的要求,礦山的機械化和自動化開采成為主流;第三次工業革命,人類進入了科技時代,對礦產資源需求達到了前所未有的高度,而礦業的綠色發展理念和礦山的智能化理念趨於成熟,綠色礦山建設和智能礦山建設得到了快速的發展。隨著第四次工業革命(智能化時代)的到來,自動化、數字化、智能化技術在礦業行業得到了越來越普遍的重視,礦山企業開始按照各自不同的應用目標在智能化建設過程中進行了大量的實踐,根據技術應用側重點可以分為自動化礦山、數字化礦山、智能(智慧)礦山等。當前,普遍意義認為智能礦山是在地質測量、資源管理、采礦設計、計劃編製、采礦生產、選礦加工、尾礦處理、采選裝備等方麵實現數字化規劃設計、自動化運行、無人化作業、智能化管理的安全、高效、集約型的現代化礦山。
1.1 國外智能礦山發展現狀
從20世紀60年代開始,國外部分發達礦業國家就開始研究自動化、數字化、智能化采礦技術;進入20世紀90年代,為取得采礦業的競爭優勢,這些發達礦業國家開始實施智能礦山研究計劃,開始製定“智能化礦山”和“無人化礦山”發展規劃。目前可以實現地質建模、開采過程三維數字化,采礦裝備大型化和部分裝備智能化,建立采選運營中心而實現集中管控,主要體現為一線作業人員少、生產效率高、安全事故少等。如加拿大國際鎳公司(Canada Nickel)長期致力於研究自動采礦技術,擬於2050年在某礦山實現無人采礦,通過衛星操控礦山的所有設備,實現機械自動采礦;英美資源集團(Anglo American plc)使用的最新技術體係稱作“未來智能礦業”,體現在濃縮礦井、無水礦山、現代化礦山、智能礦山等四個方麵,未來智能礦業更偏向於對資源的節約集約以及生態環境保護,高新技術極大地減少了對化石燃料和傳統能源的依賴;瑞典基律納鐵礦(Kiruna Iron Ore Mine,Sweden)目前已基本實現無人智能采礦,在井下作業麵除了看到檢修工人在檢修外,幾乎所有操控均由遠程計算機集控係統完成,自動化程度非常高,主要得益於大型機械設備、智能遙控係統的投入使用,以及現代化的管理體係,高度自動化和智能化的礦山係統和設備讓開采更加高效;力拓集團(Rio Tinto)的“未來礦山”計劃,主要是圍繞計算機控製中心展開的無人駕駛卡車、無人駕駛火車、自動鑽機、自動挖掘機和推土機等,該項目將采用70多項創新技術,包括加工廠的數字化模擬係統、完全集成的自動化礦山和模擬係統、先進的自動化技術應用、領先的生產分析係統等。
隨著數字技術、信息技術、人工智能技術等快速發展,各個國家加快了智能化在礦業領域技術裝備和運營管理中的創新和推廣應用,產業配套體係發展較快,智能采礦技術係統通過智能科技和智能服務,使礦場的裝備、產品、流程和人員以前所未有的方式整合在一起,改善礦場安全性、降低運營成本、提升效率;礦山智能化管理係統可以將操作人員、調度員、現場經理、中控室監控人員接入同一個平台,通過係統集成實現采礦工藝的全過程控製,優化生產過程,提升采礦效率和礦山安全;為礦山企業提供強大的物聯網、高級分析和人工智能技術,提高安全性、生產力和運營效率,同時為了提升在礦山智能係統的實力,地下礦山自動化領域的公司也加快了並購。
總體來看,國外很多國家及礦業公司的智能礦山建設已經超越機械化和自動化的範疇,將智能礦山的綠色、安全、智能、高效理念滲透到了礦山生產的各個環節。
1.2 國內智能礦山發展現狀
改革開放四十多年來,我國礦業在為經濟社會發展提供大量基礎原材料的同時,也存在能源、資源、環境等多重壓力,礦業作為傳統行業需要盡快解決開發方式粗放、生產效率和能源利用效率不高、資源利用水平低等一係列難題。國家對礦業行業的不斷重視和扶持,要求要大力推進數字化綠色化協同轉型發展,特別是把“推動數字技術賦能采礦行業綠色化轉型”作為礦山企業轉型升級和加快發展的一項重要任務。近年來,隨著推動礦山建設和采礦活動的“高效、安全、環保”,國內不少礦山企業數字化設計工具普及率、關鍵工藝流程數控化率已有一定程度的提高,礦山智能化水平也在不斷提升,尤其是大數據、自動控製、物聯網和5G等技術應用的普及,讓部分礦山的智能化建設取得了突破性的進展。
我國礦山智能化建設各具特色。例如山東黃金三山島金礦通過新網絡、新技術、新應用建設,挖掘礦山發展的新引擎,開創礦山建設運營新模式,實現產業數字化。雲南普朗銅礦5G智能礦山工業應用在礦山成功落地,實現井下穿脈內鏟、運、卸礦作業自動化、智能化,成功打造少人和無人生產作業全流程智能化解決方案。玉溪大紅山鐵礦集成30餘個子係統,智能采礦選礦、數據決策、能源管控和安全管理一體化控製,采礦生產實現地測采三維建模、鏟運機無人駕駛,選礦實現主要生產設備遠程集中控製和生產參數實時動態調整,地麵實現道路噴淋降塵自動控製和在線監測。浙江交投浦新礦業建成決策指揮調度中心和礦產資源三維地質孿生模型,以及礦山越界開采預警、礦山粉塵在線實時監測、人員車輛實時定位跟蹤、全方位視頻監控、智能車輛調度、骨料質量在線檢測等六大係統。寶武資源智能礦山整體提升,2022年無人化、集中化指數分別達到60.2%和54.2%;其馬鋼張莊礦智能選礦係統實現全流程智能化運行,提高精礦產能10%以上,智能充填係統實現了充填全流程智能化管控和一鍵充填;其武鋼大冶礦基於“礦石流”的全流程管控,建設了集采選充一體的智能管控平台,針對采場衝擊波傷害,引入電力網技術,建立礦井通風智能決策與遠程控製係統,並整合航拍、塌陷區監測點、三維重建等技術。西藏玉龍銅礦實現卡車智能調度、智能配礦、電鏟高精度定位、鑽機自動布孔等,以及選礦原、精、尾高精度品位在線檢測和破碎、磨浮智能控製,通過生產、安環能源監控平台和MES係統,實現成本過程管控以及全麵移動應用。西部礦業錫鐵山鉛鋅礦從采礦、選礦、管理三方麵進行完整架構設計,實現電機車無人駕駛、遠程裝礦、采礦數據集成、智能通風,以及選礦全流程集中控製、磨礦和浮選專家控製係統,礦山數據實現自動統計與智能分析,全麵實現過程成本管控。同煤大唐塔山煤礦對涵蓋礦井生產的采、掘、機、運、通、地質防治水以及地麵洗選運等10個大係統27個專業子係統開展了智能化建設與改造,打造了礦山雲圖智能決策平台,通過現代通信技術和控製技術,實現安全生產全流程的遠程、協同和自動控製。洛陽鉬業三道莊露天礦采用新一代物聯網、大數據、人工智能等係列技術,將無人機動態建模、多金屬多目標配礦、裝運卸智能調度以及生產數據智能分析與管理集成為一體,構建了一套全方位新型現代露天礦智能生產管控決策係統。
1.3 智能礦山建設存在的問題
一是智能礦山概念不清。目前,對智能礦山的理解還較為片麵,認為智能礦山是礦山生產各個環節實現數字化、自動化、無人化作業,從而提高管理效率、實現資源集約。但智能礦山更多意義體現在各要素要實現數字化、自動化和協同化管控,並且其運行係統還要具備感知、分析、推理、判斷及決策能力。
二是智能礦山建設理念陳舊。我國礦產資源品種多、總量大,但大礦少,中小礦多;露天開采少,礦井開采多;獨立礦少,共(伴)生礦多。區域差異性極大,所以智能礦山建設要因地製宜,采取合適的方式方法來實現礦山的智能化建設。但不少礦山在智能化改造建設中照搬照抄,不能根據實際情況“一礦一策”製定智能礦山建設方案。
三是智能礦山建設體係不成熟。智能礦山建設各環節缺少聯動,信息和數據孤立,無法形成體係,而使得單環節的智能化建設效益大打折扣。智能礦山是將數字化、自動化、智能化等技術與礦山生產經營過程緊密結合,實現礦山智能化生產和管理的綜合係統。對於我國大多數礦山而言,體係建設已經成為最大的難點和痛點。
四是智能礦山政策支持力度不足。國家提出把“推動數字技術賦能采礦行業綠色化轉型”作為礦業企業轉型升級和加快發展的一項重要任務。但總體來看,支持政策和支持力度還稍顯不足,對於大多數中小型礦山企業而言,體係化的智能化建設效益並不足以覆蓋建設成本。同時,礦山企業對生存發展難以預期,這也影響了企業升級改造的決策和推進。
五是智能礦山配套產業不完善。目前多是依靠信息化服務的第三方科技企業,除5G礦山技術外,缺少足夠實力的科技企業支撐國內礦山智能建設,智能礦山裝備製造和生產服務等產業不完善不配套不係統。
總體來看,我國礦山智能化技術研發起步較晚,相比於國際上的先進水平,大部分礦山企業的生產自動化程度低、係統分散、信息融合度差,特別是資源儲量管理的三維地質建模水平不高。隨著我國數字通訊技術的快速發展,大大推進了我國智能礦山建設的快速發展,部分環節甚至已處於國際領先,但在係統性與全麵性方麵尚有一定差距。
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智能礦山發展趨勢
為引領和規範礦業行業加快推進智能礦山建設,自然資源部組織眾多自動化設計單位、科研院所、高校、礦山企業等經過兩年多的努力,編製發布了《智能礦山建設規範》(DZ/T 0376—2021)行業標準,成為推動礦山勘查開發全環節自動化智能化應用的重要指引。同時,加大了行業標準的貫標實踐工作,有16家企業納入了自然資源部“智能礦山建設規範試點單位”,通過這些礦山企業的實踐示範,必然會成為具有中國特色智能礦山建設的典範。另外,自然資源部發布的《礦產資源節約與綜合利用先進適用技術目錄(2022版)》中,將數字化信息化技術作為重要領域,不少科研機構和礦山企業創新應用的數字化智能化技術裝備列入這個目錄。總體來看,智能礦山發展趨勢體現在以下幾方麵。
一是以實現礦產資源“安全、綠色、高效”開發利用為核心目標。從礦山生產實際出發,通過現代化新技術賦能資源開發,以提升礦山開發效率和資源利用水平為最終目的,礦山企業需強化自身責任意識,推動礦山智能化建設是國家推進數字化綠色化協同轉型的重要內容,在推進礦山智能化建設過程中錨定方向,堅持效率提升、資源節約、綠色發展、安全本位。
二是以現代化新技術賦能資源開發。依托資源開采過程中的“礦石流”,對礦山地質測量、儲量管理、開采、選礦、資源節約與綜合利用和生態治理等全流程智能化建設進行規範,並注重人工智能、大數據、物聯網、工業互聯網、雲計算、三維、虛擬現實等新技術與礦業行業的創新融合應用,打牢礦山數據基礎,推動礦山開發全環節自動化智能化應用。
三是提升礦產開采過程智能化控製水平。采用新一代網絡、導航、高清視頻雲計算等共性賦能平台應用,實現精準探測和地質模擬、礦層智能識別、礦產資源精準定位。大力發展無人駕駛、采礦機器人等智能應用,實現井下無人鑿岩、鏟裝、運輸遠程操控和自動駕駛等。開展開采過程地質建模,提高資源采收率,優化運輸環節的故障監測,減少停車能耗。
四是強化礦產資源智能化高效利用與礦區生態保護。推動礦山智能化升級改造工程,提升選礦智能化水平,推進共(伴)生資源綜合開發利用,實現節能減排、礦產清潔生產和礦產廢棄物有效利用,提升礦山生產對環境的友好性;積極利用各種傳感設備、數字智能技術開展礦區及周邊生態環境監測,提高生態保護修複效果;加強地質環境探測,利用綜合遙感監測技術,感知山坡穩定性,增強山體邊坡滑坡、泥石流等地質災害預警能力。
五是全麵加強礦業數字化產業鏈供應鏈體係建設。構建礦山數字化運營平台,打通生產勘探、采礦挖掘、選礦和加工再造、礦產銷售等全環節智能化管理,提高礦產資源整體儲備與調節能力,打造礦產生產和營銷的新模式、新網絡。聚焦“產運儲銷”關鍵環節,通過數字化平台對接下遊冶金、建築、化工等行業原料需求,持續提升協同銷售水平。
六是充分考慮礦山實際情況和需求分層次建設。不同地區不同類型礦山在地質條件、資源稟賦、開發方式等方麵千差萬別,在推進智能礦山建設上沒有絕對的範式,智能化程度也不可能做到完全一致。可根據智能化應用程度將智能礦山劃分為不同級別,礦山企業應該注重整體考量和全盤謀劃,把握好自身建設基礎和能力,結合礦山現有工藝水平和實際需求,選擇適合自身的智能化建設路徑,確保礦山企業在智能化建設上取得資源、效益、安全的多贏。
七是礦山智能化建設進程加快。事實證明,推進礦山智能化建設,提升企業自主創新能力和資源開發效率,已成為實現礦業高質量發展的必由之路,有條件的礦山企業應在推進智能化建設上主動作為,推進智能油田、智能礦山、智能開采等智能化升級改造,爭取作為試點示範企業,帶動和引領礦業行業創新與智能化發展。
八是智能礦山建設是在地質與測量、礦產資源儲量、礦產資源開發、選礦、資源節約與綜合利用、生態環境保護、智能協同管控等各方麵實現智能化,不僅僅是采礦過程中的自動化和無人化,從而實現礦山利益的最大化、資源利用的合理化、環境保護友好化以及安全生產的最佳化,甚至可以通過對後端市場的分析來自動控製生產與開發,從而讓礦山企業獲得更多回報。
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智能礦山發展路徑分析
智能礦山是對礦山地質與測量、礦產資源儲量、采礦、選礦、資源節約與綜合利用、生態環境保護、生產經營等各要素實現數字化、自動化、信息化和協同化管控,並且其運行係統具備感知、分析、推理、判斷及決策能力的現代化礦山。是將數字化、自動化、智能化等技術與礦山生產經營過程相結合,實現礦山智能化生產和管理的綜合係統,體現智能化新技術新理念新方法在礦業行業的應用。
智能礦山建設應充分體現大數據、現代信息技術、物聯網、工業互聯網、人工智能等新技術與礦業交叉融合的行業特點,充分滿足數字化、智能化技術和裝備不斷深入應用於生產和管理過程的條件。將礦山從勘探、建設、生產到閉坑全過程信息進行數字化表述產生的海量、多變、異構數據匯集形成的大數據資源,經過數據挖掘和深度加工,用於礦山生產管理和決策。利用大數據與機器學習對礦產資源生產過程實時智能實時監測,並對廢棄物進行篩選、分類、回收再利用,降低環境汙染,進一步實現綠色礦山。由現代通訊與信息技術、計算機技術、自動控製技術、人工智能技術、礦山先進技術等整合集成,建設可執行的礦山智能化係統平台,實現礦山生產全流程可視化、可控化,以及智能化管理,以提升生產效率和提高安全性。同時,注重礦山智能化的人才隊伍建設,培養具有高科技水平和礦業專業知識的人才隊伍,持續推動礦山轉型升級、科技創新和可持續發展。
3.1 地質與測量工作的智能化
主要是強化礦山地質和測量工作智能化。利用專業化軟件實現地質建模,管理礦床、水文、工程、環境等地質數據,及時獲取和歸集礦產勘探開發過程中的各種探礦和采礦數據。地質模型應具有標準數據交換格式,滿足礦山智能化管控使用要求。利用數字化工程測量和空區測量技術實現三維工程驗收,並實現多維工程製圖等業務功能。建立地質、測量資料及數據的信息化綜合管理係統,將勘查報告、核實報告、測量數據、生產勘探報告及礦山儲量年報等按照一定格式實現數字化、矢量化轉換和存儲,更新、添加、查閱等操作應具有可追蹤的紀錄,礦區地形、地質體、掘進工程、采空區等測量成果應與生產管理係統、儲量動態管理係統實現數據互聯互通,並通過流程和權限管理,安全、快捷共享地質和測量數據,實現技術、計劃與生產過程一體化動態管理。
3.2 礦產資源儲量管理的智能化
主要是實現礦山儲量估算評價和資源管理的智能化應用。應結合礦山生產實際需要,對與礦山資源儲量估算、礦山設計、采選直接相關的地質對象,建立綜合三維數字化地質模型,直觀反映礦體、圍岩、構造、組分等的分布、形態、產狀、品位等特征,依據最新的礦產資源儲量分類標準,實現礦產資源儲量估算及動態更新,使礦產資源儲量管理實現信息化、動態化、三維可視化和智能化。同時,利用智能算法實現資源邊界的圈定,利用地質模型和估算軟件進行儲量估算。礦山儲量數據應與生產經營等數據進行集成和同步,根據最新測量、采礦等數據和技術、市場、政策條件等變化及時更新,並可按照時間回溯資源量和儲量動態變化情況及其對應的生產技術參數等數據,實現動態跟蹤管理。相關係統應具備數據交換接口,為相關管理部門同步提供礦產資源儲量動態數據。
3.3 礦產資源開采過程的智能化
主要是對開采生產過程及生產輔助過程實現智能化控製和管理。礦山采掘設計與計劃應實現數字化和三維可視化管理,礦山主要設備優先選用智能化程度高的裝備,減少生產現場人員數量,具備網絡連接功能,實現設備定位、狀態和作業數據的在線采集,並接入集成監控平台,實現統一調度指揮或遠程可視化控製。采礦作業範圍采用三維虛擬電子柵欄實現規範、可控,采礦運輸係統應與礦石質量檢測係統實現數據綜合集成,建立礦石跟蹤和配礦控製體係,並實現出礦品質的在線評估。生產輔助係統實現遠程控製、數據采集和智能化管理。
露天開采所用的鑿岩、鑽機、鏟裝等專用設備應實現自動定位、動態跟蹤和在線故障監測診斷,破碎設備實現自動化控製,可以達到遠程操作,與運輸係統協同作業。選用具備遠程遙控或自動駕駛的運輸設備,以及防撞與預警、盲區監控等功能,膠帶運輸實現自動起停、安全智能保護等,沿線巡檢使用機器人作業。
地下開采的掘進、回采和提升運輸主要使用自動化、智能化裝備設備,大幅減少用人數量,對各種設備的作業數據實時采集和遠程監控,裝載、運輸和卸載過程自動化,車輛具備巷道空間檢測、防撞、預警功能,聯動設備應具備故障連鎖停車和自動化集中控製功能。
3.4 選礦加工過程的智能化
主要是在選礦破碎篩分、磨礦分級、選別加工、精礦處理、尾礦濃縮與輸送等各個生產環節實現智能化控製與管理。選礦生產通過工藝模型、數據分析、專家決策、機器學習等技術歸納總結工藝規律,實現選礦生產全流程自適應、自決策的智能控製。入選原料具備配礦措施並實現配礦優化控製,穩定原礦品位和性質。選礦過程建立回收組分平衡分析係統,實現動態管理,具備在線監測和流程診斷功能,實現預報預警,提高資源利用率。
破碎篩分係統應實現自動化集中控製,采用智能識別技術在線檢測和智能決策,減少能耗。磨礦分級應具有自動控製工序能力,實現產品粒度實時優化調整,以及介質儲存及自動添加係統。選別加工的控製係統主要根據工藝狀態和原料特性自主選定控製參數和策略,提高選別效率和回收率,各工藝段實現在線檢測,為參數優化提供數據支持。運輸、水熱、原礦倉、粉礦倉、料場等輔助生產設施係統應實現自動檢測控製,並接入集成控製平台。
3.5 資源節約與綜合利用的智能化
主要是在礦山資源利用跟蹤評價、共(伴)生礦產回收、廢棄物利用等方麵實現智能化管控。建立資源節約與綜合利用信息化、智能化管理係統,提高共(伴)生礦產資源與廢棄物資源化的評估、開發和轉化能力。建立共(伴)生礦產和廢棄物利用和管理數據庫,提供產率、利用率等數據統計分析功能,從產業鏈供應鏈分析評價共(伴)生礦產利用及廢棄物再利用價值,實現共(伴)生礦產開采、存放、加工和利用過程的在線管理,將廢水、廢氣、尾礦、廢石等排放控製與生產控製係統相結合,通過生產控製策略減少排放。綜合利用加工流程與生產加工主流程實現集成,通過自動化綜合控製、信息化統一管理、智能化科學匹配和降低綜合利用成本。
3.6 生態環境保護修複的智能化
主要是在生態環境監測、治理修複等方麵達到智能化要求。按照預防為主、生產與治理並重的原則,減低環境汙染影響,建立信息化管理平台,集中管理環境在線監測數據與檢化驗數據,並提供數據動態分析與預警功能,實現集中一體化在線監控和管理。
建立礦石出入堆場以及堆存量的數字化可視化管理係統,動態監控礦石堆場運行狀態,進行廢棄物分篩、減少排放和提高再利用水平,特別是對灑水抑塵實現自動化檢測控製。建立排土場、廢石場生產運行、水土保持、複墾綠化一體化管理平台、顯示生態保護措施落實情況和複墾綠化進度及效果,並實現曆史追溯。
3.7 綜合協調管控的智能化
主要是在礦山基礎設施、數據采集、數據應用、數據存儲、調度與管理,以及生產經營、計算機輔助決策分析、信息發布等方麵實現智能化。通過數據集成和信息融合技術實現生產集中管控和在線智能分析,利用礦山大數據和智能決策技術實現經營管理協同化和智能化。
綜合規劃建設網絡基礎設施,支持數據采集、信息管理、安全檢測等信息化應用,並將自動化係統、集中控製平台等操作終端在調度控製中心集中部署建設,實現采礦選礦生產過程信息集中管理和生產輔助信息全麵管控,基於數據集成、流轉、查詢、統計、分析、預測等數字應用技術,對礦山生產和工藝實現全域、全要素、全過程的信息化管控。建立統一的數據服務係統,支持實時數據、關係數據等集中管理和存取服務。通過礦山經營管理係統實現供應鏈、財務、人力資源等企業經營的協同管理,利用企業數據中心和數據服務係統實現數據和功能融合,支持礦山企業決策分析和信息發布等。
3.8 礦山智能化建設的等級
智能礦山建設應遵循因地製宜、統籌規劃原則,根據礦山自身實際情況、智能化技術和產品在礦山企業中的應用深度及廣度,選擇合適的智能等級製訂建設方案,按照單項應用、集成協同應用、整體應用等分層次推進智能礦山建設。其中,單項應用的特征是:基礎自動化控製、信息化管理係統得到普遍應用,建設一個或多個單獨應用的智能化係統,係統彼此獨立,沒有與基礎自動化係統或者信息化係統進行集成和融合。集成協同應用的特征是:智能化係統與基礎信息化係統實現集成,成為信息化集成體係中的組成部分;相關聯的多個智能化係統能夠通過自主協作實現互動操作和聯動運行,達到局部融合的效果。整體應用的特征是:在生產過程中普遍采用智能化技術,所有智能化係統實現聯網協作,生產經營數據實現廣泛采集,數據通過智能決策係統得到充分利用。
對於規模較小並且礦石品位相對較低的礦山,在智能礦山建設中達到單項應用就可以實現利益的最大化,即實際情況在單個項目實現智能化,從而更好地服務於礦山的生產。對於具備一定條件、規模和實力的礦山,通過關聯的多個智能化係統能夠通過自主協作實現互動操作和聯動運行,從而達到局部融合的效果,就可以達到集成協同應用。對於具備較強實力和條件的大中型礦山,應實現上下遊智能化建設的貫通,所有智能化係統實現聯網協作,達到整體應用水平,全麵提升企業的生產效益和競爭力。
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結論與建議
1) 國際上先進的礦業公司智能礦山建設已經超越機械化和自動化的範疇,將智能礦山綠色、安全、智能、高效理念滲透到了礦山生產的各個環節。近年來,我國礦山智能化建設得到快速發展,但也存在概念不清、建設理念陳舊、建設體係不成熟、政策支持力度不足、配套產業不完善等問題。
2) 智能礦山發展應以實現礦產資源“安全、綠色、高效”開發利用為核心目標,充分體現大數據、工業互聯網、人工智能等新技術與礦業交叉融合的行業特點,充分滿足數字化、智能化技術和裝備不斷深入應用於生產和管理過程的條件,實現礦山生產全流程可視化、可控化,以及智能化管理,以提高生產效率和安全性。
3) 智能礦山建設內容和路徑包括地質與測量、礦山資源儲量管理、開采與選礦、資源節約與綜合利用、生態環境保護修複、綜合協同管控等方麵,建立高度易用的決策支持體係,建設可執行的礦山智能化係統平台。充分考慮礦山實際情況和需求,有序推進礦山智能化建設。
4) 建立健全礦山智能化應用技術規範與標準體係,加快培養和打造專業化人才隊伍,加大政策措施各方麵支持力度,切實保障礦山智能化建設持續推進,促進我國礦業高質量發展。
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