金属矿山数字化技术进展与自动化采矿

金属矿山数字化技术进展与自动化采矿北京科技大学胡乃联[e-mail]报告提纲数字矿山技术进展露天采矿自动化技术地下采矿自动化技术结束语43211数字矿山技术进展[e-mail]1数字矿山技术进展数字矿山在我国从概念的提出，到研究、开发、建设、应用已经经过了十几个年头；伴随着矿业市场的起伏变化，数字矿山的建设与应用取得了长足的发展；信息技术的不断进步，大数据、云计算技术的发展，互联网+概念的提出，为数字矿山的建设注入了新的活力；一些新的概念、提法也在不断出现；自动化、信息化、数字化技术在矿山的深层次应用。信息技术不断进步，数字矿山内涵不断发展。[e-mail]1数字矿山技术进展1.1矿业软件的发展与应用1.2生产过程自动化技术进展1.3安全管理技术进展1.4其它管理系统技术进展1.5总结地质资源的数字化、可视化；地质环境的数字化、可视化；开采设计的数字化、最优化；生产计划的数字化、最优化。[e-mail]1数字矿山技术进展1.1矿业软件的发展与应用地质资源的数字化、可视化：同其它系统无缝集成：信息采集系统—Pad、电子手簿，信息的采集与输入问题；储量管理系统—储量、生产矿量管理问题；测量验收系统—损失贫化、指标考核问题。储量信息动态更新问题露天矿台阶、爆堆品位分布，地下矿采场分层、分段储量、品位的及时更新。[e-mail]1数字矿山技术进展1.1矿业软件的发展与应用地质环境的数字化、可视化：同FLAC3D等数值计算软件结合，描述矿山活动范围内矿岩地质构造、应力应变分布规律；矿岩人工开挖后应力应变的变化；难度：矢量。[e-mail]1数字矿山技术进展1.1矿业软件的发展与应用开采设计的数字化、最优化：露天矿山，开采境界优化，Whittle软件的应用；地下矿开拓系统设计、采准设计、回采设计；[e-mail]1数字矿山技术进展1.1矿业软件的发展与应用生产计划的数字化、最优化：露天矿山应用相对成熟；地下矿山应用还很少，计划编制一般还是综合平衡。[e-mail]1数字矿山技术进展1.2生产过程自动化技术进展利用GPS卫星导航系统，指挥调度穿孔爆破、装载、运输、排土设备的运转，露天矿山的应用已经非常成功。主要应用有：(1)钻机精确定位与作业控制(2)电铲作业优化控制(3)卡车跟踪与优化调度(4)推土机作业优化控制(5)露天矿边坡位移检测[e-mail]1数字矿山技术进展1.2生产过程自动化技术进展研究基于北斗卫星露天矿生产调度系统。北斗卫星导航系统—第三个成熟的卫星导航系统，已经实现了对东南亚的全覆盖；目前北斗系统在轨卫星数达到了17颗，已经实现区域定位，但还不具备全球定位能力。2014年底，北斗卫星导航系统已获得国际海事组织的认可。[e-mail]1数字矿山技术进展1.2生产过程自动化技术进展地下矿作业地点分散、作业过程不连续、作业条件恶劣，生产过程自动化、数字化难度较大。生产信息的自动化采集、处理。地下矿智能调度；矿山固定设备的自动化：提升、运输、通风、排水、充填、供电、供风等—减少井下人员，提高可靠性；矿山移动设备自动化：凿岩台车、铲运机、井下运输车辆（电机车、卡车等）—自动化采矿；[e-mail]1数字矿山技术进展1.2生产过程自动化技术进展[e-mail]1数字矿山技术进展1.3安全管理技术进展利用信息化、数字化技术，紧密结合六大系统建设，尾矿库在线监测系统建设，矿山安全状况有了明显改善；地下金属矿山由于生产覆盖面广、作业中段多，现场工作条件复杂，安全问题还很多。[e-mail]1数字矿山技术进展1.3安全管理技术进展作业环境的安全保障作业人员的行为安全对人员行为的动态描述对生产人员安全素质的评估作业设备的运转安全生产系统运转的安全性作业设备的状态评估安全制度保障内容：作业地点的岩石条件、顶板状态；通风条件；动力供应条件；手段：微地震监测、应力应变监测；作业环境智能化在线监测；作业现场的实地检查。手段：井下人员跟踪定位下井人员考勤与安全状态分析安全生产调度与生产排班内容：安全操作水平安全培训状态关键工作岗位经历安全违章记录手段：建立人员安全档案内容：设备运行状态参数手段：设备智能化在线监测设备运行记录与管理内容：设备维修、故障记录设备运行状态统计分析手段：建立设备安全档案安全制度与安全规范安全检查、隐患整改[e-mail]1数字矿山技术进展1.4其它管理系统技术进展集团管控下的矿山，财务、销售、人力资源、设备资产，甚至物资采购供应都受集团控制；矿山的生产经营管理主要是预算的分解与执行、生产信息的统计收集、生产成本的核算；规划好与集团ERP或其他形式的信息系统的信息共享与交换，建设协同化的生产管理系统，是矿山信息化的主要任务；这些内容的开发建设，具有一定的通用性，一些计算机软件公司往往具有一定的优势。[e-mail]1数字矿山技术进展1.5总结—建设成就（1）矿山装备水平、自动化水平提高；（2）矿山管理模式转变、管理水平提高；（3）资源综合利用水平提高；（4）矿山安全状况改善；（5）矿山复合型人才的培养；（6）对相关产业的带动作用。[e-mail]1数字矿山技术进展1.5总结—存在问题（1）直接经济效益的体现；（2）对数字矿山的片面认识；（3）重硬件购置、轻软件开发；（4）管理模式、管理水平；（5）系统运维问题；（6）专门人才问题。2露天采矿自动化技术[e-mail]2露天采矿自动化技术利用GPS卫星导航系统，指挥调度穿孔爆破、装载、运输、排土设备的运转，露天矿山的应用已经非常成功。设备的自主运行，特别是车辆的自主运行，困难还很多。车辆的自动化运行，分为以下三个阶段：(1)视距内遥控车辆。(2)远程遥控车辆。(3)无人操作自动化车辆。为了实现车辆的自主运行，Caterpilar、Komatsu、Liebherr等设备制造公司从2008年就开始这方面的研究工作，取得了一些进展。[e-mail]2露天采矿自动化技术利用激光或雷达传感器阵列感知周围环境，从而避免碰撞;障碍检测处理软件根据传感器信息，计算出车辆是否要照顾其他车辆，路上是否有人或其他障碍物；雨、雪、雾和岩尘等环境因素也要考虑。[e-mail]2露天采矿自动化技术2008年，RioTinto在其所属的澳大利亚WestAngela铁矿，对小松无人操作运输系统（AHS）进行了试验；取得初步成果后，2011年，为Yandi-coogina铁矿从小松订购了150台无人操作自动化汽车，2012年开始交货；汽车由远离矿区1500km的PerthRioTinto操控中心控制，这个中心管理着14个矿，3个港口和3条铁路。Liebherr也在进行矿用汽车自动化方面的开发研究，为将来打基础。[e-mail]2露天采矿自动化技术开展实质性的研究与试验的主要是几个大的矿业公司所属矿山，如：2013年，Caterpilar在BHPBilliton所属的西澳州Jimblebar矿，现场进行了无人操作自动化矿用汽车实际生产试验；Caterpilar还和FMG的Solomon铁矿合作，争取在3年内实现该矿45台Caterpilar自动化矿用汽车的目标；[e-mail]2露天采矿自动化技术矿用汽车无人操作自动化的特点：(1)彻底解决了司机的安全问题；(2)提高生产率和作业率，降低作业成本；(3)解决了技术工人缺少问题，特别是在边远地区；(4)传感器价格较贵。3地下采矿自动化技术[e-mail]3地下采矿自动化技术研究和应用自动化采矿的矿业发达国家主要有：芬兰、加拿大、瑞典、澳大利亚、南非等，它们从上世纪90年代即开始相关的研究和实验。下面以瑞典基率纳铁矿为例来了解自动化采矿的技术进展。瑞典LKAB公司：1890年在瑞典斯德哥尔摩成立，包括两个地下矿和一个露天矿：基律纳（Kiruna）铁矿;马姆贝里耶特（Malmberget）铁矿;斯瓦帕瓦拉(Svappavaara)露天矿。[e-mail]3地下采矿自动化技术基律纳铁矿基律纳铁矿塌陷区[e-mail]3地下采矿自动化技术马姆贝里耶特铁矿马姆贝里耶特铁矿塌陷区[e-mail]3地下采矿自动化技术基律纳是瑞典北方的最大城市，也是瑞典的主要旅游城市。位于北极圈以北145千米，北纬67.8°（北极圈66.34°）。（1）极光（2）极昼（3月30日—7月15日）极夜（12月13日—次年的1月5日）（3）冰雪旅馆（4）矿井旅游[e-mail]3地下采矿自动化技术基律纳旅游特色（1）极光[e-mail]3地下采矿自动化技术基律纳旅游特色（2）极昼（3月30日—7月15日）极夜（12月13日—次年的1月5日）[e-mail]3地下采矿自动化技术基律纳旅游特色（3）冰雪旅馆[e-mail]3