解析水泥礦山的數(shù)字化礦山技術(shù)

  數(shù)字化是當(dāng)今科技發(fā)展的前沿產(chǎn)業(yè)。對(duì)于我國水泥業(yè)來說，要走科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢(shì)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(shì)。

  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(zhǔn)確性，從而提高礦山生產(chǎn)和管理的時(shí)效性、有效性、資源優(yōu)化配置水平、綜合實(shí)力，促進(jìn)礦山的可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到提高整體效益、市場競爭力和適應(yīng)能力的目的。在當(dāng)前我國水泥工業(yè)生產(chǎn)基本實(shí)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(biāo)和方向；國家提出以“工業(yè)化帶動(dòng)信息化、信息化促進(jìn)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(duì)礦山數(shù)字化的很好詮釋；學(xué)術(shù)界認(rèn)為：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(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的需要，發(fā)達(dá)國家示范采區(qū)勞動(dòng)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(dá)國家數(shù)字化礦山技術(shù)的應(yīng)用

  礦業(yè)發(fā)達(dá)國家的礦山數(shù)字化主要從開采過程的自動(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。露天礦山在上世紀(jì) 80 年代后期，陸續(xù)采用高精度激光 /GPS 自動(dòng)測(cè)控、快速品位分析儀進(jìn)行質(zhì)量控制、GPS 卡車自動(dòng)調(diào)度和車輛智能行車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候、高效率、安全生產(chǎn)。進(jìn)入上世紀(jì)后 90 年代末期，這些國家信息化的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到地下礦山生產(chǎn)過程自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化操作。

  國外數(shù)字化成功的經(jīng)驗(yàn)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(shí)、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(duì)分析技術(shù)，但只要標(biāo)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(shí)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(dá)應(yīng)用。用于高精度實(shí)時(shí)測(cè)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(duì)礦山卡車、挖掘機(jī)、鉆機(jī)、推土機(jī)實(shí)行定位，動(dòng)態(tài)跟蹤其工作狀態(tài)和設(shè)備參數(shù)，從而達(dá)到自動(dòng)安排車輛任務(wù)，計(jì)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(dāng)一部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化。

  在我國數(shù)字化礦山技術(shù)實(shí)施過程中，先進(jìn)的技術(shù)和理念與礦山企業(yè)的融合成為較大的難點(diǎn)。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(jìn)國家相比仍有較大差距，但處于一種強(qiáng)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(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、生產(chǎn)現(xiàn)場遠(yuǎn)程可視化。但水泥礦山在地測(cè)數(shù)字化、采礦生產(chǎn)優(yōu)化、調(diào)度自動(dòng)化、品位在線監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場可視監(jiān)測(cè)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(jìn)行數(shù)字化技術(shù)的嘗試。水泥礦山有以下特點(diǎn)：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(fù)荷大；生產(chǎn)任務(wù)緊，欠賬多；采礦工藝上基本上露天臺(tái)階爆破，按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)、配礦。同時(shí)，部分水泥礦山地質(zhì)條件復(fù)雜，礦層與夾層交錯(cuò)，在生產(chǎn)過程中準(zhǔn)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(dòng)大，極易出現(xiàn)達(dá)不到控制指標(biāo)的原料，使水泥生產(chǎn)存在嚴(yán)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(duì)提升礦山效益，促進(jìn)水泥生產(chǎn)影響意義深遠(yuǎn)。

  水泥礦山數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)

  目前我國石灰石礦山的采礦方式主要是露天臺(tái)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(duì)礦石品位控制的要求。社會(huì)的進(jìn)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(dòng)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(yàn)，水泥礦山可采取以下步驟進(jìn)行數(shù)字化改造：礦山采場實(shí)時(shí)可視化監(jiān)控；礦山地測(cè)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(dòng)化；礦山能源管理自動(dòng)化；礦山水、氣、油、電消耗采集自動(dòng)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(tái)等。

  在一些礦業(yè)發(fā)達(dá)國家，礦山自動(dòng)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(dòng)化、數(shù)字化建設(shè)也已成為一種自覺行動(dòng)。一些礦山企業(yè)建設(shè)數(shù)字礦山的積極性較高，但在認(rèn)識(shí)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(shí)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(jìn)，也可以采用選擇重點(diǎn)逐步擴(kuò)大或跨越式發(fā)展方式，其終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)礦山真正安全、高效、經(jīng)濟(jì)開采。