矿山智能化开采与智慧矿山建设技术分析
矿山智能化开采与智慧矿山建设技术分析李传水 黄常胜 王琳枣庄市金星爆破有限公司摘要：本文结合实际情况，对矿山智能化开采与智慧矿山建设技术以及智能化开采的现状和存在的问题进行研究，再对智慧矿山建设的关键技术进行研究，确保矿山智能化开采的效果提升，确保智慧矿山的顺利建设，满足实际矿山开采的基本需求，积极提升矿山的安全生产水平，确保矿山质量，确保矿山的开采效果，积极推动矿山的发展。关键词：矿山；智能化开采；智慧矿山；建设技术DOI：10.12316/j.issn.1674-0831.2022.05.025矿山是我国重要的矿产资源，能够满足实际生产的基本需求，并且为社会生产提供大量的矿产资源。但是，实际矿山生产中，矿山存在巨大的安全隐患，为了降低安全隐患给矿山生产造成的不利影响，需要对矿山进行科学控制，确保矿山处于良好的工作状态。基于此，本文对矿山智能化开采与智慧矿山建设技术展开研究，旨在提升矿山开采的安全水平，有效提高矿山的安全系数，减少矿山现场工作人员数量，满足矿山生产的基本需求，积极推动矿山的安全生产。若忽视安全管控，将不利于矿山的安全生产，干扰矿山的功能性与安全性，因此开展本研究具有重要的现实意义。一、矿山智能化开采的现状和存在的问题研究结合智慧开采的基本情况，研究其现状和存在的问题，能够为无人化矿山治理提供依据，保证治理效果，全面提升矿山的功能与作用。我国在 “互联网 + 矿山” 的科技创新发展中，提出了智慧矿山的发展方案。该方案以现代智慧理念为基础，合理运用智慧控制、人工智能、大数据智能化装备等技术，并将这些技术与矿山开采深度融合，旨在实现矿井全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协调控制等完整的智能体系，从而积极推动矿山的安全生产。目前，我国在矿山井下人员定位、排水系统、无人运输和远程监控等方面，已具备较高的发展水平，同时自动化控制技术也已引入矿山开采环节，全面提升了矿山开采的效率和工作质量。随着无人开采理念的不断深入，矿山开采技术得到进一步发展，使其更符合矿山生产的基本要求，积极推动了矿山向集成化、数据化、智能化以及网络化方向发展。当前，我国矿山行业已逐步应用智能化开采技术，有效降低了外界因素对矿山生产的影响，但在实际应用过程中，矿山智能化开采仍存在诸多问题，对矿山生产造成了不利影响，具体问题如下：1. 矿山设备的自动化控制水平相对较低：实际矿山智能化开采中，现有设备的智能化水平偏低，与智能化开采的要求存在明显差距，这一问题不仅影响了智能化开采的推进，也阻碍了智慧矿山的建设。因此，为满足智慧开采的基本需求，提升智慧矿山的建设效果，亟需提升矿山设备的自动化控制水平，减少矿山工作人员数量，全面提升矿山的功能性和可靠性。2. 国产矿山设备的整体智能化水平相对不高：国产矿山设备在技术层面与国外先进设备仍存在一定差距，难以充分满足矿山智能化开采的需求。为推进智能化开采，必须提升国产矿山设备的整体智能化水平，确保设备适配矿山开采的实际需求，同时有效提升矿山的经济效益，实现矿山开采整体效益的提升。3. 相关规划不够清晰：矿山智能化开采的推进需要充足的科技支持，需由专业技术人员组团开展相关技术研究，确保技术能够有效应用于智能化开采实践。但目前相关系统规划缺乏清晰性，影响了科研力量的集中攻关，给矿山技术开发带来了阻碍。为改善技术应用效果，需做好系统规划的科学设计，保证规划的合理性与清晰性。4. 自主知识产权方面意识薄弱：国内对矿山智能化开采相关知识产权的重视程度不足，尚未构建起高质量的智能开采软件平台，不利于系统的稳定运行。因此，需结合矿山生产实际，加快构建矿山智能开采软件平台，确保智能化开采符合实际生产需求，全面提升矿山的生产水平。5. 矿山管理模式总体水平偏低：实际矿山开采中，矿山管理模式的整体水平偏低，难以实现信息资源共享的要求，与矿山智能化开采的发展需求不匹配，严重影响了智能化开采的建设进程。6. 智能化开采与矿山实际情况匹配度较低：智能化开采技术的应用需建立在明确矿山实际情况的基础上，才能保证应用效果。但实际开采中，部分矿山片面追求智能化开采，忽视了与自身实际情况的结合，导致智能化开采技术与矿山生产实际脱节，严重影响了矿山的经济效益。二、智慧矿山的研究结合矿山生产实际，对智慧矿山建设技术进行研究，科学选择建设技术，能够提升矿山的建设效率，增强矿山的服务能力，降低外界因素对矿山生产的不利影响，确保矿山内部人、机、设备等要素的高效配合，从而提升矿山的整体生产能力。同时，智慧矿山的建设能够针对性解决智能化开采现存的现状和问题，有效提升智能化矿山的开采质量，全面提高工作效率，满足矿山开采的基本需求。在实际矿山开采中，智慧矿山的建设对矿山行业的发展具有积极作用，能够满足矿山开采的实际需求，提升开采效率，保障智能化开采技术的合理运用，推动矿山行业的持续发展和进步。具体作用分析如下：1. 提升采矿企业的业务能力：通过智慧矿山的建设，采矿企业的业务能力能够得到有效提升，进而获取更高的经济效益。同时，智慧矿山建设有助于采矿企业实现自动化、信息化转型，使采矿活动摆脱人员因素的限制，不仅能提升开采的安全系数，还能推动人工劳动向信息劳动过渡，有效提高矿山开采的工作效率，为采矿企业的发展拓展空间。2. 提升矿山开采的安全系数：长期以来，矿山开采中各类安全事故频发，不仅给采矿企业造成巨大的经济损失，还严重威胁矿山开采人员的生命安全。智慧矿山的建设能够有效减少人为操作环节，降低因工作人员失误引发的安全隐患，提升矿山开采的安全系数。同时，通过信息技术对矿山地质环境进行精准勘察，能够及时发现生产中的安全隐患，并采取针对性的控制措施，进一步降低安全隐患的发生概率，保障矿山开采安全。3. 改进采矿企业的经营模式：在智慧矿山建设之前，矿山企业的生产主要以人工操作为主，自动化、信息化水平较低，人为误差较大，对企业生产经营造成了不利影响。智慧矿山的建设能够有效优化矿山企业的经营模式，充分发挥智慧技术的作用，降低矿山生产中人工操作的强度，在提升生产效率的同时，有效减少工作隐患，保障工作质量。4. 为社会建设提供参考：智慧矿山建设过程中会积累大量的实践经验，对这些经验进行总结和提炼，能够进一步提升智慧矿山的建设效果。同时，智慧矿山建设的经验还能为 “智慧地球” 的建设提供重要参考，推动 “智慧地球” 建设效果的提升，降低相关理念落地的难点。目前，智慧矿山的概念已成为现实，将其建设经验应用于 “智慧地球” 理念的实践中，能够全面提升 “智慧地球” 的建设水平。三、智慧矿山建设技术的研究为满足智慧矿山的建设需求，需对建设中的相关技术进行深入研究，确保各项技术得到合理利用，全面提升智慧矿山的建设质量和建设效率，保障智慧矿山符合矿山开采的实际需求。智慧矿山建设的关键技术主要包括以下八项：1. 物联化技术：物联化技术建立在物联网技术基础之上，其合理利用能够满足矿山中各类传感器的应用需求。传感器以物联网为依托，能够有效提升信息采集和传递效果，确保采集的信息高效传递，为智慧矿山建设提供数据支撑，同时实现对网络通信、逻辑控制器等设备的有效控制，全面提升智慧矿山的应用价值，确保其符合实际应用需求。物联化技术的实现以传感器、致动器、逻辑控制器等硬件为基础，结合网络通信技术，即可完成构建，其中传感器主要承担信息采集的核心作用，满足智慧矿山信息采集的基本需求。2. 空间信息技术：空间信息技术的应用依托遥感、测绘、GPS、GIS 等技术的融合使用，能够对矿山复杂的环境进行有效处理，将原本复杂的环境转化为直观的数据信息。以数据模型为基础，相关技术人员能够深入解读各类数据信息，为矿产自动化开采提供依据，进而满足矿山智能化开采的基本需求。3. 数据挖掘技术：智慧矿山的建设需要庞大的数据作为支撑，矿山生产过程中会产生海量的数据信息，若无法对这些信息进行有效挖掘和利用，将影响智慧矿山的建设质量。因此，需结合矿山生产的基本情况，合理运用数据挖掘技术，对海量数据中的有用信息进行挖掘、归类、甄选和开发，确保数据信息的高效利用，满足智慧矿山建设的数字化和智能化需求。4. 智能化相关技术：智慧矿山本质上是智能化相关技术在矿山领域的综合应用，通过智能化技术的应用，不仅能够实现矿山的智能化开采，还能完成矿山的智能化管理，实现矿山生产的智能化分析、智能化风险排除。结合场景模拟技术，能够为矿山管理层的决策提供科学依据，进而满足矿山无人开采、井下快速定位等工作需求，全面提升矿山的安全系数，提高矿山的开采效率，确保矿山符合实际生产应用的基本需求。5. 安全保证技术：智慧矿山建设过程中，安全保证技术的合理应用至关重要，安全保证体系是智慧矿山安全生产的基础。该体系摒弃了原有矿山安全体系中 “重生产、轻安全” 的思想和作风，结合矿山开采的实际情况，构建科学的安全管理体系。矿山开采过程中易受各类因素影响，极易引发重大安全事故，因此需充分应用安全保证体系，将安全生产放在首位，所有工作均以安全生产为基础。同时，制定合理的安全管理措施，构建有效的安全监测预警系统，实现智能化风险防范和安全救援，在安全事故发生前进行有效管控，降低安全事故的影响范围和危害程度，确保矿山安全生产。此外，还需加强相关工作人员的自救能力培训，推动矿山环境、设备和装备的升级改造，确保其符合实际施工需求，全面提升矿山的安全系数，降低各类风险对矿山安全开采的影响，积极推动矿山安全体系的构建。6. 矿山系统的虚拟化：实现智慧矿山建设，需将整个矿山的生产信息与相关外部信息进行整合，实现信息的有效联动，同时确保视频监控系统与各类信息系统的有效连接，清晰展现井下真实生产场景。若将矿山系统虚拟化与模拟仿真技术相结合，通过模拟化的厂区场景与实际生产数据融合，能够实现数据信息的实时分析，进而提升矿山系统的虚拟化水平，确保智慧矿山符合实际建设和开采的基本需求，积极提升矿山的开采水平。7. 矿山数据仓库和数据通信技术：数据信息是智慧矿山建设不可或缺的基础，合理应用矿山数据仓库和数据通信技术，能够有效提升智慧矿山的建设质量，确保其符合实际生产要求。矿山发展涵盖勘探、开采、加工、运输等诸多环节，各环节都会产生大量信息，为满足实际生产需求，需对这些数据信息进行高效存储和整理，而数据仓库则能够满足各类信息的存储需求。数据通信技术则是实现数据信息高效传递的关键，例如矿山井下和井上的数传交互，必须依靠数据通信技术的支持，才能实现信息的有效传递，保障各项工作的顺利开展，积极提升矿山开采的效率和质量。8. 智慧矿山决策公共平台：为保障智慧矿山的顺利建设，需构建专业的决策公共平台，该平台主要由矿山端平台和云端平台两部分构成。其中，云端平台主要承担大数据处理的功能，能够满足多个用户同时在平台开展相关工作的需求；矿山端平台是满足矿山日常生产经营活动的基础平台，同样支持多用户同时操作，为矿山日常管理和决策提供实时、准确的数据支撑。四、结语本文结合矿山生产实际，对矿山智能化开采技术和智慧矿山建设技术展开研究，首先分析了智能化开采技术的现状和存在的问题，随后结合这些问题探讨了智慧矿山建设的重要意义，在此基础上对智慧矿山建设的关键技术进行了深入分析。通过对现有智慧矿山建设技术的研究和应用，能够保障智慧矿山的科学合理建设，满足矿山智能化开采的基本需求，积极推动矿山智能化建设进程，提升矿山开采企业的经济效益和社会效益，为矿山行业的高质量发展提供技术支撑和实践参考。参考文献 田小平。矿山智能化开采与智慧矿山建设技术 . 有色设备，2020. 龙永祥，王健。露天煤矿网络发展与智慧矿山建设的关系 . 露天采矿技术，2020. 安江。浅谈智慧矿山建设及煤矿的智能化开采 . 科学与信息化，2020. 李宪英。智慧矿山建设架构体系及其关键技术探讨 . 中国金属通报，2019. 刘运建，张硕，李耀."智慧矿山" 建设赋能煤矿智能生产新变革 . 冶金管理，2020.
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