解析水泥礦山的數(shù)字化礦山技術(shù)

  數(shù)字化是當今科技發(fā)展的前沿產(chǎn)業(yè)。對于我國水泥業(yè)來說，要走科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路，數(shù)字化、信息化是發(fā)展的必然趨勢。

  開發(fā)水泥礦山的數(shù)字化技術(shù)，可使礦山規(guī)劃管理具有更高的效率、更豐富的表現(xiàn)手法、更多的信息量、更高的分析能力和準確性，從而提高礦山生產(chǎn)和管理的時效性、有效性、資源優(yōu)化配置水平、綜合實力，促進礦山的可持續(xù)發(fā)展，達到提高整體效益、市場競爭力和適應(yīng)能力的目的。在當前我國水泥工業(yè)生產(chǎn)基本實現(xiàn)現(xiàn)代化的條件下，水泥礦山的數(shù)字化顯得尤為重要。

  數(shù)字礦山概念

  數(shù)字礦山是數(shù)字地球理念及技術(shù)在礦山勘探、開發(fā)及礦山管理中的具體應(yīng)用，是未來礦山的發(fā)展的目標和方向；國家提出以“工業(yè)化帶動信息化、信息化促進工業(yè)化”，“用信息技術(shù)改造提升能源、礦業(yè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”，是對礦山數(shù)字化的很好詮釋；學(xué)術(shù)界認為：構(gòu)建數(shù)字礦山，以信息化、自動化和智能化帶動采礦業(yè)的改造與發(fā)展，開創(chuàng)安全、高效、綠色和可持續(xù)的礦業(yè)發(fā)展新模式，是我國礦業(yè)生存與發(fā)展的未來方向。

  礦山數(shù)字化能為礦山帶來很多好處，主要表現(xiàn)在：提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的需要，發(fā)達國家示范采區(qū)勞動生產(chǎn)率大概最少可以提高 90% ；開采貧礦和深部礦床的需要；改善礦工安全和健康狀況的需要。

  發(fā)達國家數(shù)字化礦山技術(shù)的應(yīng)用

  礦業(yè)發(fā)達國家的礦山數(shù)字化主要從開采過程的自動化、智能化入手，以求最大限度的改善礦工的勞動條件，提高采礦效率。露天礦山在上世紀 80 年代后期，陸續(xù)采用高精度激光 /GPS 自動測控、快速品位分析儀進行質(zhì)量控制、GPS 卡車自動調(diào)度和車輛智能行車系統(tǒng)，實現(xiàn)全天候、高效率、安全生產(chǎn)。進入上世紀后 90 年代末期，這些國家信息化的重點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到地下礦山生產(chǎn)過程自動化，實現(xiàn)遠程遙控和自動化操作。

  國外數(shù)字化成功的經(jīng)驗說明，正是由于大量革命性的技術(shù)的使用，才使得數(shù)字化能夠真正落實、見效。這些技術(shù)主要包括。

  （1）快速品位分析儀。這是一種相對分析技術(shù)，但只要標樣全面，分析結(jié)果非常精確。最初的快速品位分析儀采用放射源激發(fā)電子飛躍，適用場合很受限制；最新技術(shù)采用激光激發(fā)，安全、可靠，適用范圍非常廣泛，可同時快速分析多種元素或元素組合。目前，礦山可選用的有各種配置。

  （2）激光雷達應(yīng)用。用于高精度實時測控和井下導(dǎo)航，是井下礦山必需設(shè)備。

  （3）GPS 定位技術(shù)的應(yīng)用。對礦山卡車、挖掘機、鉆機、推土機實行定位，動態(tài)跟蹤其工作狀態(tài)和設(shè)備參數(shù)，從而達到自動安排車輛任務(wù)，計算產(chǎn)量。

  我國數(shù)字化礦山技術(shù)應(yīng)用總體情況

  國內(nèi)礦山數(shù)字化技術(shù)約有 20 年歷史，在 2005 年以后得到較快發(fā)展。特別是近年來，在煤炭、冶金、有色及黃金等行業(yè)，礦山數(shù)字化得了空前的發(fā)展，相當一部分企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)全面數(shù)字化。

  在我國數(shù)字化礦山技術(shù)實施過程中，先進的技術(shù)和理念與礦山企業(yè)的融合成為較大的難點。硬件系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等可以快速與國際接軌；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程的規(guī)范化則仍需要做較多的工作?？傮w來說，我國礦山企業(yè)數(shù)字化技術(shù)與先進國家相比仍有較大差距，但處于一種強勁的發(fā)展階段。

  數(shù)字化礦山技術(shù)在我國水泥礦山應(yīng)用的基本情況

  國內(nèi)水泥行業(yè)礦山數(shù)字化起步更晚，新型干法水泥生產(chǎn)線的工藝過程已經(jīng)實現(xiàn)了自動化、生產(chǎn)現(xiàn)場遠程可視化。但水泥礦山在地測數(shù)字化、采礦生產(chǎn)優(yōu)化、調(diào)度自動化、品位在線監(jiān)測、現(xiàn)場可視監(jiān)測及統(tǒng)一通訊等方面才剛剛起步，國內(nèi)只有少數(shù)礦山開始進行數(shù)字化技術(shù)的嘗試。水泥礦山有以下特點：礦山信息化基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)人員少；粗放式管理，員工工作負荷大；生產(chǎn)任務(wù)緊，欠賬多；采礦工藝上基本上露天臺階爆破，按經(jīng)驗進行爆破設(shè)計、配礦。同時，部分水泥礦山地質(zhì)條件復(fù)雜，礦層與夾層交錯，在生產(chǎn)過程中準確控制品位不易，大大增加了礦山生產(chǎn)組織和管理難度；礦石質(zhì)量波動大，極易出現(xiàn)達不到控制指標的原料，使水泥生產(chǎn)存在嚴重質(zhì)量隱患等問題。

  所有這些問題，可以通過采用數(shù)字化礦山技術(shù)加以調(diào)整和解決，對提升礦山效益，促進水泥生產(chǎn)影響意義深遠。

  水泥礦山數(shù)字化發(fā)展趨勢

  目前我國石灰石礦山的采礦方式主要是露天臺階爆破開采。隨著工業(yè)建設(shè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的采礦方法已不能滿足逐漸增大的石灰石礦需求量和對礦石品位控制的要求。社會的進步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，、使得采礦向設(shè)備大型化與智能化、開采連續(xù)化、操作自動化、資源數(shù)字化及整體數(shù)字化等方向發(fā)展。借鑒其他礦山數(shù)字化過程的經(jīng)驗，水泥礦山可采取以下步驟進行數(shù)字化改造：礦山采場實時可視化監(jiān)控；礦山地測采數(shù)字化；在線品位分析儀聯(lián)網(wǎng)使用；礦山統(tǒng)一通訊技術(shù)；采礦生產(chǎn)調(diào)度自動化；礦山能源管理自動化；礦山水、氣、油、電消耗采集自動化；礦山生產(chǎn)、安全軟件系統(tǒng)；礦山其它軟件系統(tǒng)；礦山管控一體化平臺等。

  在一些礦業(yè)發(fā)達國家，礦山自動化、數(shù)字化建設(shè)已經(jīng)成為一種必然。我國一些裝備水平較高的礦山，自動化、數(shù)字化建設(shè)也已成為一種自覺行動。一些礦山企業(yè)建設(shè)數(shù)字礦山的積極性較高，但在認識上還存在差距，急于求成、重硬件、輕軟件的現(xiàn)象普遍存在，這種觀念需要改變。在信息技術(shù)領(lǐng)域，礦山自身力量相時薄弱，既懂管理又懂信息技術(shù)的復(fù)合型人才缺乏，單靠礦山自己的力量來建設(shè)數(shù)字礦山比較困難，采取外聯(lián)協(xié)作是一種較好的解決辦法。數(shù)字化礦山的建設(shè)可以依層次循序漸進，也可以采用選擇重點逐步擴大或跨越式發(fā)展方式，其終極目標是實現(xiàn)礦山真正安全、高效、經(jīng)濟開采。