矿山数字化管理系统在镜铁山矿的应用

矿山数字化管理系统在镜铁山矿的应用
摘要：随着采矿技术的不断发展，矿山数字化管理系统也不断更新优化，镜铁山矿的数字化管理系统是利用目前国内已经成熟的数字矿山信息技术，构建矿床三维模型，以AutoCAD为平台实现采场数字化管理，包括生产计划、测量、地质管理和技术设计方面的功能；达到了充分释放管理、技术人员的劳动效率，提高劳动生产率和矿山整体技术管理水平的目的。

关键词：采矿矿床建模数字化
1 矿山数字化背景
自美国前副总统戈尔提出“数字地球”（DE，Digital Earth）概念以后，吴立新等学者提出“数字矿山”（Digital Mine）的概念，目前，与国内的“数字矿山”概念相一致的国外现代化矿山建设概念称做自动矿山（Auto-mine），或无人矿井，它们利用电子技术与机械技术的结合把工业机器人用于生产，使机械化转向自动化，对露天和地下矿山的危险地区实现无人遥控作业，从而大大提高了生产率和安全性，达到降低成本，增强竞争能力的目的。

2 矿山数字化建设的主要内容
矿山系统是一个复杂的、动态的、开放的复杂巨系统，各部分之间互相影响、互相制约。

矿山数字化建设的主要内容包括以下方面：
2.1 矿山多源时空数据库系统
矿山企业的设计和加工对象为资源，因此，快速、准确地掌握资源及其周围岩层的空间分布情况是最关键、最基本、最优先的建设内容，这项工作是后续设计、计划、以及提高决策性的基础。

同时，生产过程中各个系统产生的数据对过程控制、整体系统优化、决策制定均具有非常重要的作用。

2.2 矿山生产过程和关键设备的自动控制
采矿工业是劳动力密集型、资本密集型的工业，是需要大量能源和材料的工业。

利用信息技术对其进行改造和提升，提高生产过程的控制和自动化水平，大大提高生产率，降低成本，增强竞争能力。

2.3 矿山生产安全监控与预警系统
为保证生产的持续、正常进行，减少事故造成的人员、设备损失，必须建立矿山安全监控和预警系统。

通过对设备和环境的监控。

2.4 矿山生产信息和办公信息快速传输、处理和检索系统
矿山生产过程中，存在着大量的、来自于不同方面（如资源、设备状态、人员状态、安全等）的信息流动，先进的矿山井下综合通讯网络系统，是整个数字矿山建设任务中的中枢神经传导系统。

2.5 矿山ERP系统
ERP系统致力于矿业的整个材料设备采购、生产调度与过程控制、矿产品销售的优化管理，该系统是以供应链管理为主体内容的管理和信息系统。

从以上5个方面构成的数字矿山建设总体框架，这些内容不是相互独立的，根据各个企业的业务流程和管理特点相互交叉融合。

3 镜铁山矿数字化建设现状
镜铁山矿数字化建设始于2002年，通过与鞍山设计院合作开发了适合镜铁山矿的采矿辅助设计软件（数字化矿山建设的一部分），主要是为了解决当时地质管理、测量成图、生产技术设计、计划编排的纯手工作业，提高工作效率。

下面详细介绍本次采矿辅助设计软件升级的过程及达到的目标。

4 镜铁山矿数字化软件系统的升级开发
2010年通过议标，委托西安山璞矿业开发有限公司对镜铁山矿的采矿辅助设计软件系统进行升级开发，主要内容为：（1）开发适合镜铁山矿实际需求的矿山数字化软件。

（2）实现输出任意所需要的地质平面图等所在位置的矿岩地质信息。

（3）实现任意选定矿块矿岩量计算等并生成地质储量管理报表。

（4）通过人机对话的方式实现编制
日常采掘计划及中长期规划。

（5）实现坑内矿和露天矿的开拓设计、采掘设计（采准设计、中深孔设计、切割井设计、硐室设计及爆破设计），并建立图纸信息管理系统，实现图纸信息的分类、归档保存。

通过矿山技术人员与研究人员的共同努力，到2010年12月份完成了矿山数字化管理系统开发工作并对相关技术人员进行使用培训，完成了以下内容：（1）规范了地质、测量、采矿等数据格式，采用EXCEL 进行数据录入、计算和保存。

（2）能够实现桦树沟矿采准计划、深孔计划、回采计划及质量计划的编制。

（3）对原有采矿CAD辅助设计软件进行升级。

（4）根据桦树沟、黑沟的地质及设计资料，分别建立了桦树沟开拓立体图等。

5 镜铁山矿数字化软件系统的创新之处
升级后的采矿辅助设计软件采用了一些当前较为成熟的计算机信息和建模技术，归纳起来有以下几点：（1）带约束Delaunay三角形剖分技术：通过它可以实现三维实体模型建立，同样通过它可以实现半连续半离散模型建立。

（2）ACIS实体建模技术：采用ACIS实体建模技术将网体转换成实体是建模的核心技术。

（3）半连续半离散模型建立技术：它圆满解决了计算速度、精度与稳定性问题。

（4）图形化计算技术。

以扩展数据技术为基础，结合各专业的计算方法编写程序模块，
实现在图形中通过选择适当的图元完成复杂的计算。

6 镜铁山矿数字化软件系统的应用
截至目前我矿相关人员已经掌握并能熟练应用该软件，具体可实现以下方面的功能：（1）地质测量人员能够方便地利用EXCEL进行进行地质、测量数据的录入、计算和保存，同时实现了AutoCAD与EXCEL的图形与数据交互，可以快捷地生成井下多水平巷道三维立体图。

（2）生产计划人员能够根据产量的要求编制短期计划以及中、长期计划。

（3）采矿设计人员能够利用测量提供的图纸资料更加快捷地进行采准、深孔、硐室设计，并能对采矿设计进行优化。

（4）实现了开拓工程的三维可视化。

7 镜铁山矿数字化建设的发展前景
下一步镜铁山矿数字化建设的重点是安全管理的信息化。

矿山安全管理的信息化建设包括以下的内容：（1）采用工业以太网、PLC智能控制及视频监视系统。

（2）采用先进的生产管理系统。

以上两项内容中的第一项已基本实现，只需要对通风系统的智能化集中监控进行完善；第二项2011年已经立项，预计在2012年底可完成相关内容。

8 结语
矿山信息化是一个长期的过程，要尊重矿山企业开采对象不确定、生产过程不连续的特点，整体规划，分步实施，集中力量实现重点突破。

镜铁山矿的数字化建设起步较早，从2002年起先后完成采矿辅助设计系统软件、OA系统和ERP系统的建设，取得了一定的成绩，但与国内先进矿山相比还有一定差距，我们会继续努力，相信在不久的将来我矿的数字化建设一定会赶上国内先进矿山。

参考文献
[1] 陈建宏.矿山数字化技术与发展方向[J].中国科技论文在线.
[2] 古德生.现代金属矿开采科学技术[M].冶金工业出版社，北京：2006.
[3] 吴立新，殷作如.再论数字矿山：特征、框架与关键技术[J].煤炭学报，2003.。