浅谈数字化矿山建设关键技术

第３期（总第１６６期）　２０１１年６月　机械工程与自动化　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴ０ＭＡＴ１０Ｎ　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．　

文章编号：１６７２—６４１３（２０１１）０３—０２１５—０２　

浅谈煤矿企业信息化及数字矿山建设　

赵力强　（山西汾西瑞泰煤业投资有限责任公司，山西　晋中０３２０００）　

摘要：企业信息化建设和数字矿山是近年来采矿行业的热门话题，分析了我国煤矿企业信息化建设的现状、　存在的问题，并就数字化矿山建设的发展方向、重点内容和关键因素进行了简要评述。　关键词：煤矿；信息化；数字矿山　中图分类号：ＴＢ４９７　文献标识码：Ａ　

０　引言　对信息的收集、管理、分析和利用，是现代企业　的投资者、管理者、研发者、生产组织者、技术支持　者的首要任务。在全球各行各业信息化发展的形势　下，煤矿信息化是煤炭行业发展的必由之路。　１煤矿企业信息化现状及存在问题　１．１　煤矿企业信息化现状　对于煤炭行业，　“数字矿山”是煤炭企业实现　“煤炭企业信息化建设”的主体工程。而由于“数字　矿山”建设的核心技术复杂、投入资金巨大、学科　交叉多、研发周期长，所以虽然有些煤炭企业正在或　准备开展该项工作，但均不是完整意义上的“数字　矿山”。目前我国煤矿信息化的建设有以下特点：①　以信息流为主要特征的煤矿机电一体化产品已经在煤　矿生产作业中得到普遍应用，例如国产的以计算机为　核心的电牵引采煤机、全数字式直流提升机已成为国　内市场的主导产品，为信息化工程创造了很好的基础　条件；②煤矿安全（瓦斯）监控系统得到迅速推广，　目前国产的煤矿安全监测系统已在２／３的煤矿得到使　用，基本上占领了国内市场；③煤炭企业信息化系统　的开发建设从单项应用走向系统集成，已经成为煤炭　信息化建设的新趋势。　１．２煤矿企业信息化中存在的问题　据统计，煤炭行业６０％的企业信息化装备水平　较高，硬件投入大，但真正实现信息化管理的企业寥　寥无几。我国信息化建设的整体趋势同先进国家相比　总体水平还很低，还存在不少问题，具体表现在：　（１）信息孤岛日显突出。安全生产监控系统采　用的是分布式系统，开放性差。虽然煤矿生产中大多　数的机电一体化产品实现了设备的自动化控制，但没　收稿日期：２０１１．０４．１１　作者简介：赵力强（１９７５一），男，山西灵石人，工程师，本科。　有通讯功能，处于自动化孤岛状态。　（２）信息系统建设出现断层现象。目前煤矿企　业的信息化投入和应用的分布很不均衡，企业的中间　层，如设计部门和劳资、财务部门等已经初步实现了　计算机数据管理，但企业的决策层（领导层）的信　息化应用水平依旧很薄弱，基本停留在形象工程上。　（３）煤矿数据丰富但知识贫乏。随着数据库技　术的迅速发展以及数据库管理系统在煤矿的广泛应　用，目前的信息系统已经高效地实现了数据的录人、　查询、统计等功能，却由于缺乏有效的数据分析功能　和挖掘工具，无法发现数据中存在的关联关系，无法　根据现有的数据来预测煤矿的动态趋势，从而导致数　据爆炸但知识贫乏的现象。　（４）缺乏适合煤矿特点的应用软件平台。矿产　资源开发是一个复杂的巨大系统，煤矿管理信息系统　的开发需要量身定制，以工具化、构件式设计来实现　矿井的不同需求，同时考虑信息系统的集成性和开放　性。但由于缺乏既熟悉煤矿生产业务又精通信息系统　开发的复合型人才，导致适合煤矿业务特点的应用软　件溃乏，严重阻碍了煤矿信息化的发展。　２数字化矿山建设　２．Ｉ　数字矿山的概念　所谓“数字化矿山”，是在统一的时间参照与空　间框架下，通过数字化和三维建模，实现矿井地上地　下所有对象的可视化透明管理；通过采掘过程的仿真　模拟和实时监控，实现各种灾害的超前预警，避免灾　害的发生，达到本质安全；通过精细化管理，实现企　业资源的最佳分析利用，降低生产经营成本，达到高　产高效；最终目标是实现采矿过程的可视化、自动　化、智能化以及无人化。

基于5G无线网络技术的智慧矿山方案研究

摘要：随着全球范围内信息化、数字化、智能化技术的迅猛发展，传统矿山行业正借助相关技术进行变革转型。为了全面提升传统矿山企业在国际市场的综合竞争力，以及未来可持续发展的能力，我国先后提出以工业互联网、智能制造、人工智能和5G等新一代信息技术赋能矿业的指导政策，旨在推进“互联网+矿山”建设智能矿山，实现传统矿业的数字化转型和智能化升级。随着信息技术的发展，5G具备更低的时延，更高的速率，更大的带宽，更好的业务体验，有感知泛在、连接泛在、智能泛在的特点，正在逐步成为未来工业互联网的网络基石。同时，5G技术依托机器学习、人工智能、工业互联网等先进技术，可进一步解决数据利用率低、展示能力弱、传输不可靠、远程控制实时性差、智能决策效率低等问题。为推动传统矿山的智能化转型，降低安全风险和生产成本，提高生产效率，可借助5G技术优势打造矿山工业互联网平台、井下融合组网、高清视频监控、无人化采掘、矿用机械远程控制领域的信息化建设和发展。基于此，本篇文章对基于5G无线网络技术的智慧矿山方案进行研究，以供参考。

关键词：5G无线网络技术；智慧矿山；方案研究

引言

全球范围内5G商用早已全面展开，我国作为5G技术的领导者，走在全球5G商用的前列。截止目前，我国5G商用基站已经部署150.6万站，其中大部分5G网络面向的是ToC业务，即向大众消费者提供高速下行服务。目前移动运营商、垂直行业和业内厂家正在积极探索5G在工业互联网、智能交通、智能电网以及智慧矿山中的应用。随着5G技术在各行各业中的应用,将助力我国传统生产制造行业转型，实现生产制造的数字化、网络化和智能化。矿山行业在我国经济中占据重要的地位，当前矿山建设行业面临很多亟待解决的问题，如安全事故频发、人力成本高、网络信息化能力不足等，严重制约矿山行业的发展。因此，5G+智慧矿山成为解决以上问题的重要技术方案。

15G技术概述

浅谈露天矿山精细化爆破技术

摘要：进入21世纪，科学技术在各个领域都取得了长足的进步。随着云计算和物联网等高科技的发展，以及无人机、3D激光扫描等新型装备的融合，加速了我国矿山数字化和智能化的进程。在矿山开采中，爆破是一个非常重要的步骤，随着先进的仪器设备、实用软件和技术系统的不断完善，矿山爆破已经从“控制爆破”过渡到了“精细爆破”。

关键词：露天矿山；煤矿资源；爆破技术；精细化管理

1、精细化爆破概述

2008年，谢先启院士首先提出精细爆破的理念，精细爆破是指通过定量的爆破设计、精细的爆破施工、精细化的管理，精确控制炸药能量释放、介质破碎和投掷过程。它不仅达到了预期的爆破效果，而且有效地控制了爆破的有害影响，最终实现了安全、可靠、技术先进、绿色、经济合理的爆破作业。

精细爆破是传统爆破的衍生，是一种新的爆破理念。精细爆破是一项系统工程，是一种技术体系，不仅要求作业设备和设计软件的精准与科学，更重要的在于各技术的紧密配合能否形成完整的爆破生产体系。精细爆破的核心即关键技术，包括定量化参数设计、现场精细化施工与管理及效果实时反馈等方面。

2、工程爆破技术在矿山开采时遇到的困难

2.1 缺少可以针对不同情况都能作业的工程爆破技术

采矿是一件很重要的事情，不能只对工程爆破技术有一定的了解就可以进行采矿，在此之前，还需要进行相关的专业培训和实际操作。我们都知道，理论研究和实际工作中要解决的问题是完全不同的，因此，只有在实践中，才能更好地应用工程爆破有关知识，才能防止出现一些不需要解决的问题，否则，在没有实践的情况下，就盲目地应用了工程爆破技术，将会对矿山的生产造成很大的损失。目前，我国一些施工单位已经认识到问题的严重性，因此为了确保采矿的安全和效率，在采矿前采用了相应的高科技爆破处理。在持续的工作过程中，很多矿业部门都对此有了一定的经验，其中包括对某些爆破经验和爆破技术的修正，致力于改善工程爆破的工艺，并在保证开采的合理与安全的前提下，对中国矿业的发展起到积极的推动作用。

２０１４　ＮＯ．０１（下）　浅谈基建期数字矿山建设　张素娜连欢超　（河北钢铁集团沙河中关铁矿有限公司，河北邢台０５４１００）　工程技术　摘　要：数字矿山已成为我国采矿企业追求的目标。本文介绍了数字矿山的定义和建设意义，简要描述了数字矿山建设　的主要内容，简述了基建矿山数字矿山建设的优势。　关键词：数字矿山　中图分类号：ＴＤ６７　文献标识码：Ａ　在信息技术飞速发展的２１世纪，矿　山信息化的建设也在不断加速，为实现　矿山生产过程的可视、可控、可调和高　效率、高安全，数字矿山应运而生。　ｌ数字矿山概述　１．１数字矿山定义　数字矿山是对真实矿山整体及其相　关现象的统一认识与数字化再现，是一　个“硅质矿山”，是数字矿区和数字中　国的一个重要组成部分。数字矿山的核　心是在统一的时间坐标和空间框架下，　科学合理地组织各类矿山信息，将海量　异质的矿山信息资源进行全面、高效和　有序的管理和整合。数字矿山的任务是　在矿业信息数据仓库的基础上，充分利　用现代空间分析、数据采矿、知识挖掘、　虚拟现实、可视化、网络、多媒体和科　学计算技术，为矿产资源评估、矿山规划、　开拓设计、生产安全和决策管理进行模　拟、仿真和过程分析提供新的技术平台　和强大工具。　１．２数字矿山建设意义　数字矿山的建成将解决矿山建设施　工中组织管理难度大的问题。随着建设　工程的进行，矿山采矿、选矿、机电、　采暖、通讯、地面土建、管道输送等工　程将全面展开。从井下到地面，从地面　到高空，将出现多水平立体交叉作业和　多工种多工序平行交叉作业，加上地质　条件复杂，施工中难以预测的不利因素　随时可能出现等，组织管理的难度非常　巨大。数字矿山可将矿山建设、生产、　经营与管理的各个环节与生产要素实现　网络化、数字化、模型化、可视化、集　成化和科学化管理，使矿山企业建设和　生产呈现安全、高效、低耗的局面。　２数字矿山建设的主要内容　数字矿山系统是一个复杂的、动态　的、开放的巨大系统，各个部分之间相　互影响、相互制约。矿山系统主要包括　以下几方面的内容：　（Ｉ）基础网络平台。基础网络平台　通过覆盖矿山井上井下的高速网络将以　及矿山传感网将矿山环境、设备及人员　实时联接起来，并传输到计算机、互联　网实现信息的采集、传输、存储、分析、　决策、控制、发布和查询，不仅保证信　息的互联互通，更保证了信息的可靠性、　安全性和及时性。　（２）数据仓库。数据仓库是实现“数　字矿山”的根基。主要用于实时采集和　更新矿井建设期和生产期的地理信息、　进尺、水文、人员位置、设备状态等基　础数据信息，并通过数字建模实现整个　建设过程的可视化。　（３）四维地理信息系统与可视化集　成平台。以数据仓库为基础，基于统一　的空间和时间四维坐标将矿山中所有信　息可视化并配置完整的属性信息，建成　完整的四维时态地理信息系统，实现地　上地下所有对象的透明管理和虚拟现实　系统仿真。实现矿井开拓设计对比，实　现矿山机械、总图运输、通风系统、给　排水系统的模拟运转，实现建设过程的　控制与调度等，还可以对矿工进行虚拟　的井下条件培训，提高他们的安全意识　和工作效率。　（４）矿山安全生产监控与预警、救　援系统。按照国家对矿山企业安全避险　六大系统的建设要求，必须建立矿山监　测监控系统、井下人员定位系统、井下　紧急避险系统、矿井压风自救系统、矿　井供水施救系统和矿井通信联络系统。　建成后可以实现矿山的井上和井下的语　音通讯、人员、设备跟踪定位、井下关　键设备的远程监控、井下关键位置的图　像视频监测监控、以及各种环境参数的　监测监控等。在此基础上实现统一生产　指挥调度。　（５）矿山ＥＲＰ系统。要实现真正　的“数字矿山”，建立一套完整的、符　合采矿行业的矿山资源优化（ＥＲＰ）系　统是很有必要的。矿山资源优化（ＥＲＰ）　系统主要包括人力资源系统、项目管理　系统（包括项目前期、进度管理、投资　成本、招标管理、文档管理、系统管理等）　和办公ＯＡ系统等。　３基建期数字矿山建设优势　数字矿山的建设是一个渐进的过程，　是一项复杂的系统工程。作为基建矿山，　存在很多建设优势：　（１）国内外已有不少成功案例可以　借鉴。尽管各个矿山的地质环境、采选　设计不同，但是服务于数字矿山建设的　技术、软件、平台是统一的，计算机软　件系统、无线通讯技术、传感器网络技术、　生产管理与控制系统等都已比较成熟，　基建矿山可以借鉴成型矿山的建设经验，　少走弯路，实现建设优化。　（２）基础数据循序渐进录入。作为　数字矿山根基的基础数据录入工作量是　相当繁重的，而基建矿山数据从零开始，　基建数据实时录入，大大减少了录入工　作量，保证了数据准确性。　（３）基建期数字矿山的建成为日后　安全高效开采作业打下坚实的基础。矿　山实体与基建期数字矿山将同步建成，　决策者可以根据已有数字矿山迅速准确　地掌握动态业务中的一切信息，以做出　有利于生产要素组合优化的决策，使企　业资源合理配置，从而使企业能够适应　瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最　大的经济效益。　结语　数字矿山的建设是一个长期的过程，　从科学概念到具体实施的关键在于人，　我们要转变观念，充分利用现有技术，　提高矿山各项管理水平。矿产资源正面　临资源短缺、供应乏力的严峻形势，数　字矿山的建成将实现矿区资源的高效、　安全、绿色开发开采，以确保中国矿业　可持续发展。　参考文献　ｆ１】赵力强．浅谈煤矿企业信息化及数字　矿山建设Ⅱ１＿机械工程与自动化．　『２］吴立新，汪云甲．三论数字矿山一借　力物联网保障，矿山安全与智能采矿Ⅱ］　．煤炭学报．　ｆ３】张馨方，黄敏儿．数字矿山建设及其　现状简介［１］．科技向导．　［４］卢新明，尹红．数字矿山的定义、内　涵与进展［７１＿煤炭科学技术．　ｆ５］王李管，曾庆田，贾明涛．数字矿山　整体实施方案及其关键技术【Ｚ］．