金屬礦山數(shù)字化漫談-北京科技大學(xué)_胡乃聯(lián)教授.ppt

1、,金屬礦山數(shù)字化漫談,胡 乃 聯(lián) 北京科技大學(xué),報(bào)告內(nèi)容,1.數(shù)字礦山（DM）簡(jiǎn)介,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,5.礦山數(shù)字化的幾點(diǎn)思考,4.我國(guó)礦山的數(shù)字化問(wèn)題,數(shù)字礦山（Digital Mine，DM）是數(shù)字地球（Digital Earth，DE）的理念、原理及技術(shù)在礦山領(lǐng)域中的具體應(yīng)用和延伸。 數(shù)字礦山的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用既有與數(shù)字地球相似的地方，又有其本身的特點(diǎn)，所以研究數(shù)字礦山首先要理解數(shù)字地球。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-概念,美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栍?998年最先提出“數(shù)字地球”的概念。 從本質(zhì)上說(shuō)，“數(shù)字地球”不是一個(gè)孤立的項(xiàng)目，而是一項(xiàng)整體性的、導(dǎo)向性的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)。 “數(shù)字地球

2、”包括3個(gè)重要的組成部分：信息的獲取、信息的處理、信息的應(yīng)用。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-概念,數(shù)字地球的構(gòu)想 戈?duì)栐跀?shù)字地球：二十一世紀(jì)認(rèn)識(shí)地球的方式中，以一種科幻的方式將數(shù)字地球表述為： 設(shè)想一個(gè)小孩來(lái)到數(shù)字地球陳列室，當(dāng)她戴上“頭盔顯示器”，她將看到就象是出現(xiàn)在空中的地球。 使用“數(shù)據(jù)手套”，她開(kāi)始放大景物，伴隨越來(lái)越高的分辨率，她會(huì)看到大洲，隨之是區(qū)域、國(guó)家、城市、最后是房屋、樹(shù)木以及其它各種自然和人造物體。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-概念,在發(fā)現(xiàn)自己特別感興趣的某地塊時(shí)，她可乘上“魔毯”，即地面三維圖像顯示去深入查看。 使用“聲音識(shí)別裝置”，小孩還可以詢問(wèn)有關(guān)土地覆蓋、植物和動(dòng)物種類的分布、實(shí)時(shí)的氣

3、候、道路、等方面的信息。 她不僅可以跨越不同的空間，也可以在時(shí)間線上奔馳。為了去參觀盧浮宮，她先在巴黎作了一番虛擬旅游之后，她可以回到過(guò)去，了解法國(guó)歷史。這條時(shí)間線可伸回很遠(yuǎn)，從數(shù)日、數(shù)年、數(shù)世紀(jì)甚至到地質(zhì) 紀(jì)元，去了解恐龍的情況。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-概念,“顯然，這不是一個(gè)政府機(jī)構(gòu)，一個(gè)產(chǎn)業(yè)或一個(gè)研究單位能擔(dān)負(fù)起的事業(yè)” 。這就使得數(shù)字地球這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)成為一種政府行為，一種綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)，一種發(fā)展機(jī)遇的爭(zhēng)奪戰(zhàn)。 從本質(zhì)上說(shuō)，“數(shù)字地球”不是一個(gè)孤立的項(xiàng)目，而是一項(xiàng)整體性的、導(dǎo)向性的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-概念,“顯然，這不是一個(gè)政府機(jī)構(gòu)，一個(gè)產(chǎn)業(yè)或一個(gè)研究單位能擔(dān)負(fù)起的事業(yè)” 。

4、這就使得數(shù)字地球這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)成為一種政府行為，一種綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)，一種發(fā)展機(jī)遇的爭(zhēng)奪戰(zhàn)。 從本質(zhì)上說(shuō)，“數(shù)字地球”不是一個(gè)孤立的項(xiàng)目，而是一項(xiàng)整體性的、導(dǎo)向性的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-概念,數(shù)字礦山是數(shù)字地球理念及技術(shù)在礦山勘探、開(kāi)發(fā)及礦山管理中的具體應(yīng)用，是一種未來(lái)礦山的嶄新體系。 學(xué)術(shù)界對(duì)數(shù)字礦山給予很大期望，數(shù)字礦山被賦予了神圣的使命：“構(gòu)建數(shù)字礦山，以信息化、自動(dòng)化和智能化帶動(dòng)采礦業(yè)的改造與發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)安全、高效、綠色和可持續(xù)的礦業(yè)發(fā)展新模式，是中國(guó)礦業(yè)生存與發(fā)展的必由之路”。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-概念,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-概念,綜合礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家礦山信息化建設(shè)不同的戰(zhàn)略設(shè)想，以及

5、不同學(xué)者對(duì)數(shù)字礦山概念的表達(dá)，對(duì)數(shù)字礦山的概念可以表述為幾個(gè)不同的層次： 礦山數(shù)字化信息系統(tǒng) 遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-內(nèi)涵,在礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家礦山，信息技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)普及。二十世紀(jì)后20年，這些國(guó)家信息化的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到地下礦山生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化操作方面。其主要是因?yàn)椋?(1) 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的需要； (2)開(kāi)采貧礦和深部礦床的需要； (3)改善礦工安全和健康狀況的需要。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-特征,(1) 礦山作為勞動(dòng)對(duì)象不斷變化的生產(chǎn)企業(yè)，必須全面采用現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦山勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)數(shù)字化，技術(shù)與生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化，經(jīng)營(yíng)管理與決策過(guò)程數(shù)字化，最終體現(xiàn)

6、為礦山的高度信息化、自動(dòng)化、智能化。,只有這樣，才能真正做到高效、安全、低成本生產(chǎn)，并且使礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)、環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-特征,(2) 構(gòu)建數(shù)字礦山的最大技術(shù)難點(diǎn)在于其作業(yè)對(duì)象的不確定性，很難進(jìn)行精確的量測(cè)與控制。,礦床開(kāi)采是一個(gè)復(fù)雜、多變、信息隱蔽、難以預(yù)測(cè)的巨型系統(tǒng)，因此，從信息采集、傳輸、處理、集成、顯示到應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程，涉及領(lǐng)域非常廣泛，需要多學(xué)科交叉、創(chuàng)新、積累。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-特征,(3)構(gòu)建數(shù)字礦山，將徹底改變現(xiàn)有的礦山生產(chǎn)工藝，也將更有利于深部開(kāi)采和貧礦開(kāi)采。,數(shù)字礦山是礦業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和方向，而不是一項(xiàng)具體的工程。,1.數(shù)字礦山簡(jiǎn)介-理論基礎(chǔ),數(shù)字礦

7、山建設(shè)的理論基礎(chǔ) 系統(tǒng)工程學(xué)和信息工程學(xué)； 數(shù)字地質(zhì)學(xué)及巖石力學(xué)理論； 現(xiàn)代采礦學(xué)； 機(jī)械工程學(xué)、機(jī)器人與自動(dòng)化理論； 無(wú)線電通信理論、空間信息理論； 自動(dòng)定位與導(dǎo)航理論; 檢測(cè)監(jiān)控理論; 工程管理科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)與控制論。,報(bào)告內(nèi)容,1.數(shù)字礦山（DM）簡(jiǎn)介,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,5.礦山數(shù)字化的幾點(diǎn)思考,4.我國(guó)礦山的數(shù)字化問(wèn)題,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的礦山數(shù)字化主要從開(kāi)采過(guò)程的自動(dòng)化、智能化入手，以求最大限度的改善礦工的勞動(dòng)條件，提高采礦效率。 數(shù)字化技術(shù)在鑿巖、裝藥爆破、撬毛支護(hù)、裝載運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)均有成功的應(yīng)用。,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,2.1 鑿巖作

8、業(yè) 開(kāi)始是從井下硐室或工作間控制臺(tái)車工作?，F(xiàn)在，從地面遙控的自動(dòng)化鑿巖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并且在試驗(yàn)礦山生產(chǎn)中得到應(yīng)用。 可以連續(xù)自動(dòng)完成掘進(jìn)工作面一個(gè)循環(huán)的炮孔或深孔采礦工作面一排扇形炮孔的鑿巖。 鑿巖精度得到提高，工時(shí)利用顯著增加，操作人員大幅減少。 但設(shè)備移動(dòng)就位和維修仍需工人下井直接干預(yù)。,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,2.2 裝藥和爆破 加拿大的Inco公司預(yù)定研制電子雷管起爆系統(tǒng)與可重復(fù)泵送、可變密度、可變能量的散狀乳化炸藥裝藥系統(tǒng)。根據(jù)鑿巖時(shí)提供的巖石性質(zhì)數(shù)據(jù)，能在不同炮孔裝填不同密度、不同裝藥結(jié)構(gòu)的炸藥。這一項(xiàng)目遇到不少困難，但研究工作仍在接續(xù)進(jìn)行。 芬蘭的智能礦山計(jì)劃也有類似的設(shè)想，但尚未見(jiàn)

9、實(shí)質(zhì)性報(bào)道。,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,2.3 撬毛和支護(hù) 撬毛和支護(hù)雖然也是危險(xiǎn)性較大的作業(yè)，但有關(guān)這些作業(yè)自動(dòng)化的信息報(bào)道很少。 美國(guó)俄亥俄州的 Master Buildes Inc.在研制一種砼自動(dòng)化噴射襯砌設(shè)備； 芬蘭智能礦山計(jì)劃中有噴射混凝土作業(yè)自動(dòng)化的設(shè)想，但未見(jiàn)實(shí)質(zhì)性報(bào)道 。,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,2.4 裝載和運(yùn)輸 LHD自動(dòng)化發(fā)展較快，應(yīng)用也較為廣泛，可分為三個(gè)階段： 第一階段，鏟斗裝卸載須從地面遙控操作，從工作面到礦石溜井的運(yùn)行為自動(dòng)化； 第二階段，除鏟斗裝載地面遙控操作外，其它操作為自動(dòng)化模式； 第三階段，全自動(dòng)化操作，該設(shè)備由卡特皮勒在澳大利亞的子公司研制成功，稱為“靈

10、巧的裝載機(jī)”，已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化階段。,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,自動(dòng)控制出礦,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,2.4 裝載和運(yùn)輸 井下機(jī)車運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)非常成熟并被廣泛應(yīng)用； 與LHD相比，對(duì)地下卡車自動(dòng)化的關(guān)注較少，加拿大即將完成50噸無(wú)線導(dǎo)向的電動(dòng)卡車（Kiruna K-1050）項(xiàng)目。,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,2.5 井下通訊和導(dǎo)航 井下礦山無(wú)線電通信技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)普及，如漏泄同軸電纜、Wi-Fi技術(shù)、ZigBee技術(shù)等； 自動(dòng)定位和導(dǎo)航系統(tǒng)基本上是移植軍事部門的技術(shù)，處在繼續(xù)完善之中。,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,2.6 國(guó)外礦山數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì) 目標(biāo)：整體礦山實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦。 雖然最近十多

11、年在單項(xiàng)作業(yè)方面取得了很大進(jìn)展，但目前所達(dá)到的水平仍處在嬰幼期。 一些單項(xiàng)作業(yè)還有需要克服的技術(shù)障礙； 自動(dòng)化設(shè)備的維修還要依靠工人下井； 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采礦需要較大的投資。,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,2.6 國(guó)外礦山數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì) 許多礦山面臨開(kāi)采深度增加、開(kāi)采條件惡化、礦石品位降低和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提高等困境，而遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦技術(shù)對(duì)擺脫這種困境能發(fā)揮重要作用； 所以在今后25到30年，這些技術(shù)必將逐步發(fā)展成熟，并會(huì)將礦業(yè)帶入一個(gè)全新的領(lǐng)域。,報(bào)告內(nèi)容,1.數(shù)字礦山（DM）簡(jiǎn)介,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,5.礦山數(shù)字化的幾點(diǎn)思考,4.我國(guó)礦山的數(shù)字化問(wèn)題,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介

12、,基律納是瑞典北方的最大城市，也是瑞典的主要旅游城市。位于北極圈以北145千米，(北緯67.8度)，人口不足5萬(wàn)人。 “基律納”是拉普語(yǔ)，意謂“北極松雞”。早年這里曾是拉普人放鹿的荒山野嶺。19世紀(jì)30年代在基律瓦拉山發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)量豐富的鐵礦，但直到1899年鐵路通車、鐵礦加以開(kāi)采，這里才迅速發(fā)展起來(lái)。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,LKAB 所屬基律納鐵礦床是火山噴發(fā)沉積形成的，礦體賦于角斑巖（下盤）與石英角斑巖（上盤）之間，大致呈板狀，走向近南北，礦體走向長(zhǎng)大約4000m，礦體傾向東，傾角50-60 度，礦體水平厚20-200m，平均厚80m，延伸2000m。主要鐵礦物是磁鐵礦，少量為赤鐵礦，鐵礦石儲(chǔ)

13、量約18億噸。 基律納鐵礦礦石圍巖都很穩(wěn)定，井巷工程一般不需支護(hù)。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,基律納已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)了超過(guò)10 億噸鐵礦石，275、320、420、540、775米水平都是回采結(jié)束的主運(yùn)輸水平，當(dāng)前的生產(chǎn)水平是1045米中段，建設(shè)時(shí)的代號(hào)為KUJ2000 。建設(shè)中的新水平為1365米，工程代號(hào)為KUJ1365。 Kiruna鐵礦KUJ2000計(jì)劃的設(shè)計(jì)規(guī)模為2600萬(wàn)噸/年，前幾年基本維持在2400萬(wàn)噸，08年達(dá)到了破紀(jì)錄的2750萬(wàn)噸。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,基律納鐵礦開(kāi)拓系統(tǒng)示意圖,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,775水平開(kāi)拓方法 采用豎井和斜坡道聯(lián)合開(kāi)拓，礦

14、石和廢石用豎井箕斗提升，人員、設(shè)備、材料則用各種無(wú)軌車輛從斜坡道運(yùn)輸。 775米上部有10條箕斗井。8條采用40噸單箕斗多繩摩擦輪提升，兩條采用25噸雙箕斗多繩摩擦輪提升。豎井提升總高度802米，運(yùn)行速度17米/秒。 主斜坡道進(jìn)硐口標(biāo)高230米，近硐口段單車道、雙巷，然后為雙車道。雙車道斷面尺寸85米。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,通風(fēng)系統(tǒng)采用壓入吸出混合通風(fēng)方式。 基律納鐵礦位于北極圈內(nèi)，氣候寒冷，每年有7個(gè)月需要預(yù)熱，在此期間室外平均溫度為-8，預(yù)熱是按室外溫度-20 考慮的，如果氣溫在-20 以下，就要減少通風(fēng)量，防止零度以下的空氣進(jìn)入井下。 排水：775m水平采用3段排水，排水是自動(dòng)化的，

15、在地面進(jìn)行控制。 775水平于2001年開(kāi)采結(jié)束。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,基律納電動(dòng)卡車井下運(yùn)行圖,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,KUJ2000計(jì)劃，由775水平下降到1045水平，采礦能力由1830萬(wàn)噸提高到2600萬(wàn)噸。 1045m水平礦石儲(chǔ)量為3.3億噸，分成10個(gè)生產(chǎn)采區(qū)（Production section），每個(gè)采區(qū)4個(gè)生產(chǎn)礦塊（Production block），每個(gè)礦塊設(shè)計(jì)礦量800萬(wàn)噸。 在礦體下盤開(kāi)鑿5條新的斜坡道到達(dá)10個(gè)采區(qū)。 提升采用4條盲豎井，分別是3條24噸雙箕斗和1條30噸雙箕斗。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,分段高度，第一階段為28.5m，隨后使用30m的分段高度。

16、進(jìn)路斷面6.5米5米，掘進(jìn)采用Boomer185鑿巖臺(tái)車，深孔掏槽，中間有6個(gè)炮孔不裝藥，孔徑64mm。 增加分段高度，就要增大鉆孔深度和提高鑿巖精度最大深度將達(dá)55m，只能有微小的偏斜。鑿巖使用裝備了新型Wassara水力潛孔沖擊器的鉆機(jī)。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,該鉆機(jī)工作環(huán)境好、無(wú)油霧。與液壓鑿巖機(jī)比，其鉆桿費(fèi)用低，鉆孔直徑可達(dá)115mm。且這種鉆機(jī)鑿巖速度快、鉆孔偏斜小。 該鉆機(jī)開(kāi)始由G-Drill公司和LKAB公司聯(lián)合研制，現(xiàn)在由Sadvik鑿巖工具股份有限公司負(fù)責(zé)在世界范圍內(nèi)推廣。 鑿巖采用全自動(dòng)的模式，可以連續(xù)工作8小時(shí)不用人工干預(yù)，只有在臺(tái)車移動(dòng)（3米）的時(shí)候，需要礦工來(lái)到工作

17、區(qū)進(jìn)行操作。操作員在控制室僅需要監(jiān)控一下參數(shù)反饋，有無(wú)異常報(bào)警即可。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,生產(chǎn)出礦采用Toro2500ES（鏟斗容積25t）鏟運(yùn)機(jī)。 Kiruna在遙控鏟運(yùn)機(jī)方面做了大量的試驗(yàn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)人控制3-4臺(tái)鏟運(yùn)機(jī)，控制完全在遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行，工人的工作環(huán)境得到了大大改善，并且設(shè)備利用率大大提升。 但是也有一個(gè)很重要的因素需要考慮，就是運(yùn)行成本很難降低。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,Kiruna鐵礦鏟運(yùn)機(jī)遙控出礦經(jīng)歷了多年曲折的實(shí)驗(yàn)。 一開(kāi)始鏟運(yùn)機(jī)采用視距外遠(yuǎn)程作業(yè)，即操作員用一臺(tái)配帶于胸部的控制裝置控制鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行裝載。裝載完成后，遙控將鏟運(yùn)機(jī)從礦堆移出。操作員再回到駕駛室，手動(dòng)

18、將鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)往卸載點(diǎn)。卸載完成，操作員再把它開(kāi)回到剛才的裝載點(diǎn)。 這樣做盡管達(dá)到了操作員不進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的目的，但在不遵守安全程序時(shí)，還是會(huì)發(fā)生事故。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,1986年開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的測(cè)試，總共分了兩個(gè)階段，最初裝備了一臺(tái)Toro 501E鏟運(yùn)機(jī)，在巷道中安裝了電子導(dǎo)航線，鏟運(yùn)機(jī)裝載完成后，控制器自動(dòng)導(dǎo)航控制鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行至卸載點(diǎn)卸載。 試驗(yàn)表明導(dǎo)航效過(guò)比較理想，但是受導(dǎo)引系統(tǒng)限制，速度提升困難。 后來(lái)探索采用斗容25t的TORO 2500E提升單臺(tái)設(shè)備能力去提升運(yùn)輸能力。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,1995年安裝了改進(jìn)的裝載電控系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了防止鏟運(yùn)機(jī)互相碰撞的交通控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系

19、統(tǒng)。 后來(lái)又使用激光雷達(dá)探測(cè)墻壁的距離和鏟運(yùn)機(jī)在巷道中的準(zhǔn)確位置，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)給鏟運(yùn)機(jī)提供空間信息，發(fā)出移動(dòng)指令：向左、向右、前進(jìn)、后退、穩(wěn)定速度、加速或剎車，這些技術(shù)的采用保證了在一個(gè)分段順利實(shí)現(xiàn)三臺(tái)鏟運(yùn)機(jī)的同時(shí)運(yùn)行。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,盡管自動(dòng)化鏟運(yùn)機(jī)有很大的優(yōu)勢(shì)，如不怕炮煙、不用休息、連續(xù)工作等。 但有許多不利因素，自動(dòng)化區(qū)域運(yùn)行的鏟運(yùn)機(jī)需要更光滑的巷道底板和大量的輔助裝備，所以成本要高于人工操作采場(chǎng)，并且需要在自動(dòng)區(qū)域設(shè)置紅外探測(cè)器和安全門防止人員闖入。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,在提升運(yùn)輸方面，早在1970年，其主運(yùn)輸水平的機(jī)車運(yùn)輸就實(shí)現(xiàn)了從坑內(nèi)控制室遙控裝載和無(wú)人駕駛自動(dòng)運(yùn)行與

20、卸載。1045水平是第三個(gè)自動(dòng)化無(wú)人列車和遠(yuǎn)程控制中心集中遙控裝、卸載的運(yùn)輸系統(tǒng)。 1045米中段共有7列軌道機(jī)車，每列24節(jié)，載重量500噸。所有列車均在地表進(jìn)行控制。 機(jī)車上有新型的在線品位測(cè)定儀，能將每列車的品位信息傳到控制中心計(jì)算機(jī)，自動(dòng)完成配礦和機(jī)車調(diào)配。 提升系統(tǒng)早在1995年就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)運(yùn)行。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,Kiruna鐵礦08年產(chǎn)鐵礦石2750萬(wàn)噸，員工大約1800人，其中有400人從事井下工作，主要從事掘進(jìn)、鑿巖、出礦及維修。其他人員為選礦、球團(tuán)等地表人員。 由于井下作業(yè)，如鑿巖、部分自動(dòng)化鏟運(yùn)機(jī)、運(yùn)輸、提升系統(tǒng)等基本實(shí)現(xiàn)了遙控和無(wú)人駕駛，人員逐步向維護(hù)和地表

21、發(fā)展。 按照年產(chǎn)2750萬(wàn)噸鐵礦石，400人計(jì)算，人均勞動(dòng)生產(chǎn)率6.875萬(wàn)噸/年，居世界前列。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,在數(shù)字化、自動(dòng)化方面，國(guó)外代表性的礦山還有： 加拿大國(guó)際鎳公司（Inco） 發(fā)展遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦技術(shù)的先行者 1982年，將銅崖北礦確定為試驗(yàn)礦山； 1994年，和 Sadvik Tamrock公司一起在斯托比礦實(shí)施從地表控制的鑿巖自動(dòng)化試驗(yàn)計(jì)劃； 1996年， 和Sadvik Tamrock公司、諾貝爾公司和加拿大礦物與能源技術(shù)中心組成聯(lián)合體，實(shí)施為期5年的采礦自動(dòng)化計(jì)劃（MAP），在銅崖北礦175礦體進(jìn)行試驗(yàn)。 到2000年底，除遙控裝藥技術(shù)外，MAP的技術(shù)目標(biāo)均已

22、達(dá)到。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,澳大利亞奧林匹克壩銅鈾礦世界上最大的充填法礦山 奧林匹克壩銅鈾礦是BHP Billiton全資子公司。 礦區(qū)內(nèi)探明礦石儲(chǔ)量20億噸，平均含鈾0.051，銅1.6，金0.68g/t。由此計(jì)算礦床的金屬儲(chǔ)量分別是：鈾100萬(wàn)噸，銅3200萬(wàn)噸，金1200噸，該礦床是一個(gè)銅- 鈾 - 金 - 鐵 - 稀土元素綜合礦床。,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,智利特尼恩特（El Teniente）銅礦，又譯埃爾特尼恩特銅礦，地質(zhì)儲(chǔ)量40億噸，銅儲(chǔ)量6776萬(wàn)噸，伴生有金、銀、鉬。智利全國(guó)第二大、世界上最大的地下礦山，日出礦量達(dá)10萬(wàn)噸，全部采用自然崩落法。 芬蘭奧托昆普公司（Otok

23、umpu） 世界四大不銹鋼生產(chǎn)商之一，凱米（Kemi）鉻礦，露天轉(zhuǎn)地下。 南非芬斯(Finsch)金剛石礦，儲(chǔ)量11300萬(wàn)克拉，2005年的礦石處理量600萬(wàn)噸，金剛石產(chǎn)量220萬(wàn)克拉。,報(bào)告內(nèi)容,1.數(shù)字礦山（DM）簡(jiǎn)介,2.國(guó)外礦山數(shù)字化概況,3.瑞典基律納鐵礦簡(jiǎn)介,5.礦山數(shù)字化的幾點(diǎn)思考,4.我國(guó)礦山的數(shù)字化問(wèn)題,4.我國(guó)礦山的數(shù)字化問(wèn)題,我國(guó)礦山數(shù)字化建設(shè)與國(guó)外有著顯著的不同： (1) 起步較晚 (2) 由于信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，使礦山企業(yè)，尤其是現(xiàn)代礦山企業(yè)直接面對(duì)了信息技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)和最新的管理理念 (3) 但這些先進(jìn)的技術(shù)和理念與礦山企業(yè)的融合卻成為了最大的瓶頸,4.我國(guó)礦

24、山的數(shù)字化問(wèn)題,(4) 硬件系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等可以快速與國(guó)際接軌 (5) 軟件系統(tǒng)、系統(tǒng)集成與規(guī)劃、管理理念的提升與管理過(guò)程的規(guī)范化則需要補(bǔ)課 (6) 所有這些造成了國(guó)內(nèi)礦山數(shù)字化建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜，架構(gòu)龐大，規(guī)劃相對(duì)困難,4.我國(guó)礦山的數(shù)字化問(wèn)題,由此可見(jiàn)，我國(guó)的礦山數(shù)字化包括如下內(nèi)容： 4.1 地質(zhì)資源數(shù)字化 4.2 設(shè)計(jì)計(jì)劃最優(yōu)化 4.3 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化 4.4 經(jīng)營(yíng)管理協(xié)同化 4.5 決策支持智能化,開(kāi)采對(duì)象數(shù)字化,開(kāi)采方式數(shù)字化,開(kāi)采過(guò)程數(shù)字化,經(jīng)營(yíng)過(guò)程數(shù)字化,決策過(guò)程數(shù)字化,4.1 地質(zhì)資源數(shù)字化,礦產(chǎn)資源是礦山企業(yè)的加工對(duì)象，是礦山一切工作的基礎(chǔ)。礦山只有全面掌握加工對(duì)象的

25、形態(tài)、數(shù)量、質(zhì)量等信息，才能安全、高效的組織生產(chǎn)。 因此，建立數(shù)字礦山，必須首先實(shí)現(xiàn)礦床的數(shù)字化、可視化。 地質(zhì)資源的數(shù)字化內(nèi)容主要有：,4.1 地質(zhì)資源數(shù)字化,地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與更新 礦床模型的建立與三維可視化 資源/儲(chǔ)量計(jì)算與品位估計(jì) 礦山地礦工程三維可視化 礦山巖石力學(xué)特性的數(shù)字化 除第5項(xiàng)外，以上工作均可由比較成熟的、已經(jīng)商品化的礦業(yè)軟件完成。 目前，應(yīng)用較廣的礦業(yè)軟件有：,4.1 地質(zhì)資源數(shù)字化,Datamine（英國(guó)） Mintec（美國(guó)） Surpac（澳大利亞） MicroMine（澳大利亞） MapGis（武漢中地?cái)?shù)碼科技有限公司） 3DMine（北京三地曼公司） D-Min

26、e（長(zhǎng)沙迪邁信息科技有限公司） 其它,4.2 設(shè)計(jì)計(jì)劃最優(yōu)化,地質(zhì)資源可視化只完成了加工對(duì)象的數(shù)字化問(wèn)題 如果沒(méi)有實(shí)時(shí)更新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它只能是靜態(tài)的可視化礦床模型 如果沒(méi)有充分利用所建立的數(shù)字礦床模型，那么它就成為了局部范圍內(nèi)使用的孤島信息 數(shù)字化后的地質(zhì)資源信息需要用于礦山的生產(chǎn)實(shí)際,建立在地質(zhì)資源數(shù)字化基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)計(jì)劃最優(yōu)化,4.2 設(shè)計(jì)計(jì)劃最優(yōu)化,設(shè)計(jì)計(jì)劃最優(yōu)化的主要內(nèi)容： 開(kāi)采方案的最優(yōu)化與可視化仿真 開(kāi)采設(shè)計(jì)的數(shù)字化與最優(yōu)化 生產(chǎn)規(guī)劃、中長(zhǎng)期計(jì)劃優(yōu)化及可視化展示 生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的動(dòng)態(tài)、可視化 生產(chǎn)能力最優(yōu)配比與礦石質(zhì)量均衡,4.2 設(shè)計(jì)計(jì)劃最優(yōu)化,設(shè)計(jì)計(jì)劃最優(yōu)化的實(shí)現(xiàn) 工具礦業(yè)軟件及相

27、應(yīng)的內(nèi)嵌開(kāi)發(fā)工具 基礎(chǔ)數(shù)字化的地質(zhì)資源信息 方法優(yōu)化理論與方法 過(guò)程建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化 特征交互性、滾動(dòng)式、可視化、自我學(xué)習(xí) 目標(biāo)礦山所有資源(地質(zhì)資源、人、財(cái)、物)的最優(yōu)配比,4.3 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化,礦山企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、數(shù)字化不同于一般的制造企業(yè)，特別是分布于不同中段的采掘生產(chǎn)，由于作業(yè)地點(diǎn)分散、作業(yè)過(guò)程不連續(xù)、作業(yè)條件惡劣等原因，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化難度較大。 根據(jù)我國(guó)礦山目前的裝備水平和管理現(xiàn)狀，生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化、自動(dòng)化的內(nèi)容主要包括：,4.3 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化,4.4 經(jīng)營(yíng)管理協(xié)同化,礦山的生產(chǎn)是個(gè)多業(yè)務(wù)協(xié)同的過(guò)程 這種協(xié)同不僅是業(yè)務(wù)內(nèi)容上的協(xié)同，同時(shí)也是時(shí)間和空間上的協(xié)同 目前

28、國(guó)內(nèi)多數(shù)的礦山在業(yè)務(wù)的協(xié)同管理上存在著很大的差距 目前被普遍認(rèn)知的“信息孤島”正是業(yè)務(wù)協(xié)同管理意識(shí)欠缺所產(chǎn)生的表象 業(yè)務(wù)協(xié)同的關(guān)鍵在于業(yè)務(wù)流程優(yōu)化與信息資源規(guī)劃(IRP),4.4 經(jīng)營(yíng)管理協(xié)同化,經(jīng)營(yíng)管理數(shù)字化、協(xié)同化以成本分析與控制為核心進(jìn)行規(guī)劃。主要包括全面預(yù)算管理、材料消耗管理、人力資源管理、全員目標(biāo)管理、成本分析控制等幾個(gè)方面的內(nèi)容。 目前許多礦山都在進(jìn)行管理信息系統(tǒng)（MIS）、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、辦公自動(dòng)化（OA）系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)施，由于系統(tǒng)性較差，離經(jīng)營(yíng)管理數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化還有一段距離。,4.5 決策支持智能化,數(shù)字化的最終目的，是為各級(jí)管理人員提供所需要的決策支持 這種支持不僅僅是數(shù)據(jù)的羅列，更重要的是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)加后形成的具有表現(xiàn)能力的數(shù)據(jù)分析集，結(jié)合礦山的各種數(shù)字化建設(shè)內(nèi)容所形成的畫(huà)面、實(shí)時(shí)模擬圖、地質(zhì)資源展示等，綜合顯示于展示平臺(tái)中，用直觀、簡(jiǎn)潔、綜合性的方式為各級(jí)管理人員提供所需的礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況,4.5 決策支持智能化,決策支持智能化的主要內(nèi)容