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1、金属金属矿山数字化漫谈矿山数字化漫谈胡胡 乃乃 联联北京科技大学北京科技大学无废化2 2报告内容报告内容1.1.数字矿山（数字矿山（DMDM）简介）简介2.2.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况3.3.瑞典基律瑞典基律纳纳铁矿简介铁矿简介5.5.矿山数字化的几点思考矿山数字化的几点思考4.4.我国矿山我国矿山的数字化问题的数字化问题无废化3 3数字矿山（数字矿山（Digital Mine，DM）是数字地球）是数字地球（Digital Earth，DE）的理念、原理及技术）的理念、原理及技术在矿山领域中的具体应用和延伸。在矿山领域中的具体应用和延伸。数字矿山的开发和应用既有与数字地球相似数字矿
2、山的开发和应用既有与数字地球相似的地方，又有其本身的特点，所以研究数字的地方，又有其本身的特点，所以研究数字矿山首先要理解数字地球。矿山首先要理解数字地球。1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化4 4美美国国副副总总统统戈戈尔尔于于1998年年最最先先提提出出“数数字字地地球球”的概念。的概念。从从本本质质上上说说，“数数字字地地球球”不不是是一一个个孤孤立立的的项项目目，而而是是一一项项整整体体性性的的、导导向向性性的的国国家家战战略目标。略目标。“数数字字地地球球”包包括括3个个重重要要的的组组成成部部分分：信信息息的获取、信息的处理、信息的应用。的获取、信息的处理、信息的应用。
3、1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化5 5数字地球的构想数字地球的构想戈戈尔尔在在数数字字地地球球：二二十十一一世世纪纪认认识识地地球球的的方方式式中中，以一种科幻的方式将数字地球表述为：以一种科幻的方式将数字地球表述为：设设想想一一个个小小孩孩来来到到数数字字地地球球陈陈列列室室，当当她她戴戴上上“头头盔盔显示器显示器”，她将看到就象是出现在空中的地球。，她将看到就象是出现在空中的地球。使使用用“数数据据手手套套”，她她开开始始放放大大景景物物，伴伴随随越越来来越越高高的的分分辨辨率率，她她会会看看到到大大洲洲，随随之之是是区区域域、国国家家、城城市市、最最后后是是房房屋屋、树树
4、木木以以及及其其它它各各种种自自然然和和人人造造物物体。体。1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化6 6在在发发现现自自己己特特别别感感兴兴趣趣的的某某地地块块时时，她她可可乘乘上上“魔魔毯毯”，即地面三维图像显示去深入查看。即地面三维图像显示去深入查看。使使用用“声声音音识识别别装装置置”，小小孩孩还还可可以以询询问问有有关关土土地地覆覆盖盖、植植物物和和动动物物种种类类的的分分布布、实实时时的的气气候候、道道路路、等等方方面面的的信信息。息。她她不不仅仅可可以以跨跨越越不不同同的的空空间间，也也可可以以在在时时间间线线上上奔奔驰驰。为为了了去去参参观观卢卢浮浮宫宫，她她先先在在巴
5、巴黎黎作作了了一一番番虚虚拟拟旅旅游游之之后后，她她可可以以回回到到过过去去，了了解解法法国国历历史史。这这条条时时间间线线可可伸伸回回很很远远，从从数数日日、数数年年、数数世世纪纪甚甚至至到到地地质质 纪纪元元，去去了了解解恐恐龙龙的的情情况。况。1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化7 7“显显然然，这这不不是是一一个个政政府府机机构构，一一个个产产业业或或一一个个研研究究单单位位能能担担负负起起的的事事业业”。这这就就使使得得数数字字地地球球这这一一目目标标的的实实现现成成为为一一种种政政府府行行为为，一一种种综综合合国国力力的竞争，一种发展机遇的争夺战。的竞争，一种发展机遇的
6、争夺战。从从本本质质上上说说，“数数字字地地球球”不不是是一一个个孤孤立立的的项项目目，而是一项整体性的、导向性的国家战略目标。而是一项整体性的、导向性的国家战略目标。1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化8 8“显显然然，这这不不是是一一个个政政府府机机构构，一一个个产产业业或或一一个个研研究究单单位位能能担担负负起起的的事事业业”。这这就就使使得得数数字字地地球球这这一一目目标标的的实实现现成成为为一一种种政政府府行行为为，一一种种综综合合国国力力的竞争，一种发展机遇的争夺战。的竞争，一种发展机遇的争夺战。从从本本质质上上说说，“数数字字地地球球”不不是是一一个个孤孤立立的的项项
7、目目，而是一项整体性的、导向性的国家战略目标。而是一项整体性的、导向性的国家战略目标。1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化9 9数数字字矿矿山山是是数数字字地地球球理理念念及及技技术术在在矿矿山山勘勘探探、开开发发及及矿矿山山管管理理中中的的具具体体应应用用，是是一一种种未未来来矿矿山山的的崭崭新新体系。体系。学学术术界界对对数数字字矿矿山山给给予予很很大大期期望望，数数字字矿矿山山被被赋赋予予了了神神圣圣的的使使命命：“构构建建数数字字矿矿山山，以以信信息息化化、自自动动化化和和智智能能化化带带动动采采矿矿业业的的改改造造与与发发展展，开开创创安安全全、高高效效、绿绿色色和和可可
8、持持续续的的矿矿业业发发展展新新模模式式，是是中中国国矿矿业生存与发展的必由之路业生存与发展的必由之路”。1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化10101.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念综综合合矿矿业业发发达达国国家家矿矿山山信信息息化化建建设设不不同同的的战战略略设设想想，以以及及不不同同学学者者对对数数字字矿矿山山概概念念的的表表达达，对对数数字字矿矿山山的的概概念念可可以以表表述述为为几几个不同的层次：个不同的层次：矿山数字化信息系统矿山数字化信息系统远程遥控和自动化采矿远程遥控和自动化采矿 无废化11111.数字矿山数字矿山简介简介-内涵内涵在在矿矿业业发发达达国国家
9、家矿矿山山，信信息息技技术术的的应应用用已已相相当当普普及及。二二十十世世纪纪后后20年年，这这些些国国家家信信息息化化的的重重点点已已经经转转移移到到地地下下矿矿山山生生产产过过程程自自动动化化，实实现现远远程程遥遥控和自动化操作方面。其主要是因为：控和自动化操作方面。其主要是因为：(1)提高劳动生产率，降低成本的需要；提高劳动生产率，降低成本的需要；(2)开采贫矿和深部矿床的需要；开采贫矿和深部矿床的需要；(3)改善矿工安全和健康状况的需要。改善矿工安全和健康状况的需要。无废化12121.数字矿山数字矿山简介简介-特征特征(1)矿矿山山作作为为劳劳动动对对象象不不断断变变化化的的生生产产企
10、企业业，必必须须全全面面采采用用现现代代信信息息技技术术，实实现现矿矿山山勘勘测测、规规划划、设设计计数数字字化化，技技术术与与生生产产过过程程数数字字化化，经经营营管管理理与与决决策策过过程程数数字字化化，最最终终体体现现为为矿矿山山的的高高度度信信息息化、自动化、智能化。化、自动化、智能化。只只有有这这样样，才才能能真真正正做做到到高高效效、安安全全、低低成成本本生生产产，并并且且使使矿矿产产资资源源开开发发与与生生态态、环环境境保保护护相相协协调。调。无废化13131.数字矿山数字矿山简介简介-特征特征(2)构构建建数数字字矿矿山山的的最最大大技技术术难难点点在在于于其其作作业业对对象象
11、的不确定性，很难进行精确的量测与控制。的不确定性，很难进行精确的量测与控制。矿矿床床开开采采是是一一个个复复杂杂、多多变变、信信息息隐隐蔽蔽、难难以以预预测测的的巨巨型型系系统统，因因此此，从从信信息息采采集集、传传输输、处处理理、集集成成、显显示示到到应应用用于于生生产产过过程程，涉涉及及领领域域非非常常广广泛，需要多学科交叉、创新、积累。泛，需要多学科交叉、创新、积累。无废化14141.1.数字矿山数字矿山简介简介-特征特征(3)构构建建数数字字矿矿山山，将将彻彻底底改改变变现现有有的的矿矿山山生生产产工工艺艺，也也将将更更有有利利于于深深部部开开采采和贫矿开采。和贫矿开采。数数字字矿矿山
12、山是是矿矿业业发发展展的的目目标标和和方方向向，而不是一项具体的工程而不是一项具体的工程。无废化15151.1.数字矿山数字矿山简介简介-理论基础理论基础数字矿山建设的理论基础数字矿山建设的理论基础系统工程学和信息工程学；系统工程学和信息工程学；数字地质学及岩石力学理论；数字地质学及岩石力学理论；现代采矿学；现代采矿学；机械工程学、机器人与自动化理论；机械工程学、机器人与自动化理论；无线电通信理论、空间信息理论；无线电通信理论、空间信息理论；自动定位与导航理论自动定位与导航理论;检测监控理论检测监控理论;工程管理科学、运筹学与控制论。工程管理科学、运筹学与控制论。无废化1616报告内容报告内容
13、1.1.数字矿山（数字矿山（DMDM）简介）简介2.2.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况3.3.瑞典基律瑞典基律纳纳铁矿简介铁矿简介5.5.矿山数字化的几点思考矿山数字化的几点思考4.4.我国矿山我国矿山的数字化问题的数字化问题无废化17172.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况矿业发达国家的矿山数字化主要从开采过程的自矿业发达国家的矿山数字化主要从开采过程的自动化、智能化入手，以求最大限度的改善矿工的动化、智能化入手，以求最大限度的改善矿工的劳动条件，提高采矿效率。劳动条件，提高采矿效率。数字化技术在凿岩、装药爆破、撬毛支护、装载数字化技术在凿岩、装药爆破、撬毛支护、装载运输等作业均有
14、成功的应用。运输等作业均有成功的应用。无废化18182.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况2.1 凿岩作业凿岩作业开开始始是是从从井井下下硐硐室室或或工工作作间间控控制制台台车车工工作作。现现在在，从从地地面面遥遥控控的的自自动动化化凿凿岩岩已已经经实实现现，并并且且在在试试验验矿山生产中得到应用。矿山生产中得到应用。可可以以连连续续自自动动完完成成掘掘进进工工作作面面一一个个循循环环的的炮炮孔孔或或深孔采矿工作面一排扇形炮孔的凿岩。深孔采矿工作面一排扇形炮孔的凿岩。凿凿岩岩精精度度得得到到提提高高，工工时时利利用用显显著著增增加加，操操作作人人员大幅减少。员大幅减少。但设备移动就位和维修仍
15、需工人下井直接干预。但设备移动就位和维修仍需工人下井直接干预。无废化19192.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况2.2 装药和爆破装药和爆破加加拿拿大大的的Inco公公司司预预定定研研制制电电子子雷雷管管起起爆爆系系统统与与可可重重复复泵泵送送、可可变变密密度度、可可变变能能量量的的散散状状乳乳化化炸炸药药装装药药系系统统。根根据据凿凿岩岩时时提提供供的的岩岩石石性性质质数数据据，能能在在不不同同炮炮孔孔装装填填不不同同密密度度、不不同同装装药药结结构构的的炸炸药药。这这一一项项目目遇遇到到不不少少困困难难，但但研研究究工工作作仍仍在在接接续进行。续进行。芬芬兰兰的的智智能能矿矿山山计计划
16、划也也有有类类似似的的设设想想，但但尚尚未未见见实质性报道。实质性报道。无废化20202.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况2.3 撬毛和支护撬毛和支护撬撬毛毛和和支支护护虽虽然然也也是是危危险险性性较较大大的的作作业业，但但有有关关这些作业自动化的信息报道很少。这些作业自动化的信息报道很少。美美国国俄俄亥亥俄俄州州的的 Master Buildes Inc.在在研研制制一一种种砼自动化喷射衬砌设备；砼自动化喷射衬砌设备；芬芬兰兰智智能能矿矿山山计计划划中中有有喷喷射射混混凝凝土土作作业业自自动动化化的的设想，但未见实质性报道设想，但未见实质性报道。无废化21212.国外矿山数字化概况国外矿
17、山数字化概况2.4 装载和运输装载和运输LHD自动化发展较快，应用也较为广泛，可分为三个阶段：自动化发展较快，应用也较为广泛，可分为三个阶段：第一阶段，铲斗装卸载须从地面遥控操作，从工作面到矿石第一阶段，铲斗装卸载须从地面遥控操作，从工作面到矿石溜井的运行为自动化；溜井的运行为自动化；第二阶段，除铲斗装载地面遥控操作外，其它操作为自动化第二阶段，除铲斗装载地面遥控操作外，其它操作为自动化模式；模式；第三阶段，全自动化操作，该设备由卡特皮勒在澳大利亚的第三阶段，全自动化操作，该设备由卡特皮勒在澳大利亚的子公司研制成功，称为子公司研制成功，称为“灵巧的装载机灵巧的装载机”，已经进入商业化，已经进入
18、商业化阶段。阶段。无废化22222.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况自自动动控控制制出出矿矿无废化23232.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况2.4 装载和运输装载和运输井下机车运输自动化技术已经非常成熟并被广泛应井下机车运输自动化技术已经非常成熟并被广泛应用；用；与与LHD相比，对地下卡车自动化的关注较少，加拿相比，对地下卡车自动化的关注较少，加拿大即将完成大即将完成50吨无线导向的电动卡车（吨无线导向的电动卡车（Kiruna K-1050）项目。）项目。无废化24242.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况2.5 井下通讯和导航井下通讯和导航井下矿山无线电通信技术已经相当普及，如漏
19、泄同井下矿山无线电通信技术已经相当普及，如漏泄同轴电缆、轴电缆、Wi-Fi技术、技术、ZigBee技术等；技术等；自动定位和导航系统基本上是移植军事部门的技术，自动定位和导航系统基本上是移植军事部门的技术，处在继续完善之中。处在继续完善之中。无废化25252.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况2.6 国外矿山数字化发展趋势国外矿山数字化发展趋势目标：目标：整体矿山实现远程遥控和自动化采矿。整体矿山实现远程遥控和自动化采矿。虽然最近十多年在单项作业方面取得了很大进展，虽然最近十多年在单项作业方面取得了很大进展，但目前所达到的水平仍处在婴幼期。但目前所达到的水平仍处在婴幼期。一些单项作业还有需要
20、克服的技术障碍；一些单项作业还有需要克服的技术障碍；自动化设备的维修还要依靠工人下井；自动化设备的维修还要依靠工人下井；实现自动化采矿需要较大的投资。实现自动化采矿需要较大的投资。无废化26262.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况2.6 国外矿山数字化发展趋势国外矿山数字化发展趋势许多矿山面临开采深度增加、开采条件恶化、许多矿山面临开采深度增加、开采条件恶化、矿石品位降低和环保标准提高等困境，而远矿石品位降低和环保标准提高等困境，而远程遥控和自动化采矿技术对摆脱这种困境能程遥控和自动化采矿技术对摆脱这种困境能发挥重要作用；发挥重要作用；所以在今后所以在今后25到到30年，这些技术必将逐步发
21、年，这些技术必将逐步发展成熟，并会将矿业带入一个全新的领域。展成熟，并会将矿业带入一个全新的领域。无废化2727报告内容报告内容1.1.数字矿山（数字矿山（DMDM）简介）简介2.2.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况3.3.瑞典基律瑞典基律纳纳铁矿简介铁矿简介5.5.矿山数字化的几点思考矿山数字化的几点思考4.4.我国矿山我国矿山的数字化问题的数字化问题无废化28283.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介基律纳是瑞典北方的最大城市，也是瑞典的主要旅基律纳是瑞典北方的最大城市，也是瑞典的主要旅游城市。位于北极圈以北游城市。位于北极圈以北145千米，千米，(北纬北纬67.8度度)，人口不足人
22、口不足5万人。万人。“基律纳基律纳”是拉普语，意谓是拉普语，意谓“北极松鸡北极松鸡”。早年这。早年这里曾是拉普人放鹿的荒山野岭。里曾是拉普人放鹿的荒山野岭。19世纪世纪30年代在基年代在基律瓦拉山发现蕴量丰富的铁矿，但直到律瓦拉山发现蕴量丰富的铁矿，但直到1899年铁路年铁路通车、铁矿加以开采，这里才迅速发展起来。通车、铁矿加以开采，这里才迅速发展起来。无废化29293.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介LKAB 所属基律纳铁矿床是火山喷发沉积形成的，所属基律纳铁矿床是火山喷发沉积形成的，矿体赋于角斑岩（下盘）与石英角斑岩（上盘）之矿体赋于角斑岩（下盘）与石英角斑岩（上盘）之间，大致呈板状，
23、走向近南北，矿体走向长大约间，大致呈板状，走向近南北，矿体走向长大约4000m，矿体倾向东，倾角，矿体倾向东，倾角50-60 度，矿体水平厚度，矿体水平厚20-200m，平均厚，平均厚80m，延伸，延伸2000m。主要铁矿物是磁。主要铁矿物是磁铁矿，少量为赤铁矿，铁矿石储量约铁矿，少量为赤铁矿，铁矿石储量约18亿吨。亿吨。基律纳铁矿矿石围岩都很稳定，井巷工程一般不需支基律纳铁矿矿石围岩都很稳定，井巷工程一般不需支护。护。无废化30303.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介基律纳已经基律纳已经累计生产了超过累计生产了超过10 亿吨亿吨铁矿石，铁矿石，275、320、420、540、775米水平
24、都是米水平都是回采结束的主运回采结束的主运输水平，当前的生产水平是输水平，当前的生产水平是1045米中段米中段，建设时，建设时的代号为的代号为KUJ2000。建设中的新水平为。建设中的新水平为1365米，米，工程代号工程代号为为KUJ1365。Kiruna铁矿铁矿KUJ2000计划的设计规模为计划的设计规模为2600万吨万吨/年，前几年基本维持在年，前几年基本维持在2400万吨，万吨，08年达到了破年达到了破纪录的纪录的2750万吨。万吨。无废化31313.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介基基律律纳纳铁铁矿矿开开拓拓系系统统示示意意图图无废化32323.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介
25、无废化33333.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介775775水平开拓方法水平开拓方法采用竖井和斜坡道联合开拓，矿石和废石用竖井箕斗提采用竖井和斜坡道联合开拓，矿石和废石用竖井箕斗提升升，人员、设备、材料则用各种无轨车辆从斜坡道运输。，人员、设备、材料则用各种无轨车辆从斜坡道运输。775775米上部有米上部有1010条箕斗井。条箕斗井。8 8条采用条采用4040吨单箕斗多绳摩擦吨单箕斗多绳摩擦轮轮提升提升，两条采用两条采用2525吨双箕斗多绳摩擦轮吨双箕斗多绳摩擦轮提升提升。竖井提竖井提升升总总高度高度802802米，米，运行运行速度速度1717米米/秒秒。主斜坡道进硐口标高主斜坡道进硐口
26、标高230230米，近硐口段单车道、双巷，然米，近硐口段单车道、双巷，然后为双车道。双车道断面尺寸后为双车道。双车道断面尺寸8 85 5米。米。无废化34343.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介通风系统采用压入通风系统采用压入吸出混合通风方式。吸出混合通风方式。基律纳铁矿位于北极圈内，气候寒冷，每年有基律纳铁矿位于北极圈内，气候寒冷，每年有7 7个月需要个月需要预热，在此期间室外平均温度为预热，在此期间室外平均温度为-8-8，预热是按室外温度，预热是按室外温度-20-20 考虑的，如果气温在考虑的，如果气温在-20-20 以下，就要减少通风量，以下，就要减少通风量，防止零度以下的空气进入井
27、下。防止零度以下的空气进入井下。排水：排水：775m775m水平采用水平采用3 3段排水，排水是自动化的，在地面段排水，排水是自动化的，在地面进行控制。进行控制。775775水平于水平于20012001年开采结束。年开采结束。无废化35353.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介基律纳电动卡车井下运行图基律纳电动卡车井下运行图无废化36363.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介KUJ2000KUJ2000计划，由计划，由775775水平下降到水平下降到10451045水平，采矿能力水平，采矿能力由由18301830万吨提高到万吨提高到26002600万吨。万吨。1045m1045m水平矿石储
28、量为水平矿石储量为3.33.3亿吨亿吨，分分成成1010个个生产生产采区采区（Production sectionProduction section），每个采区），每个采区4 4个个生产生产矿块矿块（ProductionProduction blockblock），），每个矿块每个矿块设计矿量设计矿量800800万吨万吨。在矿体下盘开凿在矿体下盘开凿5 5条新的斜坡道到条新的斜坡道到达达1010个个采区采区。提升采用提升采用4 4条盲竖井，分别是条盲竖井，分别是3 3条条2424吨双箕斗和吨双箕斗和1 1条条3030吨吨双箕斗。双箕斗。无废化37373.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介分
29、段高度，第一阶段为分段高度，第一阶段为28.5m28.5m，随后使用，随后使用30m30m的分段的分段高度。高度。进路断面进路断面6.56.5米米5 5米，掘进采用米，掘进采用Boomer185Boomer185凿岩台车凿岩台车，深孔掏槽，中间有深孔掏槽，中间有6 6个炮孔不装药，孔径个炮孔不装药，孔径64mm64mm。增加分段高度，就要增大钻孔深度和提高凿岩精度增加分段高度，就要增大钻孔深度和提高凿岩精度最大深度将达最大深度将达55m55m，只能有微小的偏斜。凿岩使，只能有微小的偏斜。凿岩使用装备了新型用装备了新型WassaraWassara水力潜孔冲击器的钻机。水力潜孔冲击器的钻机。无废化
30、38383.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介该钻机工作环境好、无油雾。与液压凿岩机比，其钻杆费该钻机工作环境好、无油雾。与液压凿岩机比，其钻杆费用低，用低，钻孔钻孔直径可达直径可达115mm115mm。且这种钻机凿岩速度快、钻孔且这种钻机凿岩速度快、钻孔偏斜小偏斜小。该该钻机开始由钻机开始由G-DrillG-Drill公司和公司和LKABLKAB公司联合研制，现在由公司联合研制，现在由SadvikSadvik凿岩工具股份有限公司负责在世界范围内推广。凿岩工具股份有限公司负责在世界范围内推广。凿岩凿岩采用采用全自动的模式，可以连续工作全自动的模式，可以连续工作8 8小时不用人工干预，小时不用
31、人工干预，只有在台车移动（只有在台车移动（3 3米）的时候，需要矿工来到工作区进行米）的时候，需要矿工来到工作区进行操作。操作员在控制室仅需要监控一下参数反馈操作。操作员在控制室仅需要监控一下参数反馈，有无异，有无异常常报警即可。报警即可。无废化39393.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介生产出矿采用生产出矿采用Toro2500ESToro2500ES（铲斗容积（铲斗容积25t25t）铲运机）铲运机。KirunaKiruna在遥控铲运机方面做了大量的试验，已经实在遥控铲运机方面做了大量的试验，已经实现了一个人控制现了一个人控制3 3-4 4台铲运机，控制完全在远程控台铲运机，控制完全在远程
32、控制中心进行，工人的工作环境得到了大大改善，制中心进行，工人的工作环境得到了大大改善，并且设备利用率大大提升。并且设备利用率大大提升。但是也有一个很重要的因素需要考虑，就是运行成但是也有一个很重要的因素需要考虑，就是运行成本很难降低。本很难降低。无废化40403.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介KirunaKiruna铁矿铲运机遥控出矿经历了多年曲折的实验。铁矿铲运机遥控出矿经历了多年曲折的实验。一开始铲运机采用视距外远程作业，即操作员用一一开始铲运机采用视距外远程作业，即操作员用一台配带于胸部的控制装置控制铲运机进行装载。台配带于胸部的控制装置控制铲运机进行装载。装载完成后，遥控将铲运机
33、从矿堆移出。操作员装载完成后，遥控将铲运机从矿堆移出。操作员再回到驾驶室，手动将铲运机开往卸载点。卸载再回到驾驶室，手动将铲运机开往卸载点。卸载完成，操作员再把它开回到刚才的装载点。完成，操作员再把它开回到刚才的装载点。这样做尽管达到了操作员不进入危险区域的目的，这样做尽管达到了操作员不进入危险区域的目的，但在不遵守安全程序时，还是会发生事故。但在不遵守安全程序时，还是会发生事故。无废化41413.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介19861986年开始进行自动铲运机的测试，总共分了两个年开始进行自动铲运机的测试，总共分了两个阶段，最初装备了一台阶段，最初装备了一台Toro 501EToro
34、 501E铲运机，在巷道铲运机，在巷道中安装了电子导航线，铲运机装载完成后，控制中安装了电子导航线，铲运机装载完成后，控制器自动导航控制铲运机运行至卸载点卸载。器自动导航控制铲运机运行至卸载点卸载。试验表明导航效过比较理想，但是受导引系统限制，试验表明导航效过比较理想，但是受导引系统限制，速度提升困难。速度提升困难。后来探索采用斗容后来探索采用斗容25t25t的的TORO 2500ETORO 2500E提升单台设备提升单台设备能力去提升运输能力。能力去提升运输能力。无废化42423.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介19951995年安装了改进的装载电控系统，开发了防止铲年安装了改进的装载电
35、控系统，开发了防止铲运机互相碰撞的交通控制系统和导航系统。运机互相碰撞的交通控制系统和导航系统。后来又使用激光雷达探测墙壁的距离和铲运机在巷后来又使用激光雷达探测墙壁的距离和铲运机在巷道中的准确位置，并通过数据库给铲运机提供空道中的准确位置，并通过数据库给铲运机提供空间信息，发出移动指令：向左、向右、前进、后间信息，发出移动指令：向左、向右、前进、后退、稳定速度、加速或刹车，这些技术的采用保退、稳定速度、加速或刹车，这些技术的采用保证了在一个分段顺利实现三台铲运机的同时运行。证了在一个分段顺利实现三台铲运机的同时运行。无废化43433.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介尽管自动化铲运机有很大
36、的优势，如不怕炮烟、不尽管自动化铲运机有很大的优势，如不怕炮烟、不用休息、连续工作用休息、连续工作等。等。但有许多不利因素，自动化区域运行的铲运机需要但有许多不利因素，自动化区域运行的铲运机需要更光滑的巷道底板和大量的辅助装备，所以成本更光滑的巷道底板和大量的辅助装备，所以成本要高于人工要高于人工操作采场，并且需要在自动区域设置操作采场，并且需要在自动区域设置红外探测器和安全门防止人红外探测器和安全门防止人员闯入。员闯入。无废化44443.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介在提升运输方面，在提升运输方面，早在早在19701970年，其主运输水平的机车运输年，其主运输水平的机车运输就实现了从坑
37、内控制室遥控装载和无人驾驶自动运行与卸就实现了从坑内控制室遥控装载和无人驾驶自动运行与卸载。载。10451045水平是第三水平是第三个个自动化无人列车和远程控制中心集自动化无人列车和远程控制中心集中遥控装中遥控装、卸、卸载的运输系统。载的运输系统。10451045米中段共有米中段共有7 7列轨道机车，每列列轨道机车，每列2424节，载重量节，载重量500500吨吨。所有所有列列车均在地表进行控制。车均在地表进行控制。机车上有新型的在线品位测定仪，能将每列机车上有新型的在线品位测定仪，能将每列车车的品位信息的品位信息传到控制中心计算机，自动完成传到控制中心计算机，自动完成配矿和配矿和机车调配。机
38、车调配。提升系统早在提升系统早在19951995年就已经实现了全自动运行。年就已经实现了全自动运行。无废化45453.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介KirunaKiruna铁矿铁矿0808年产铁矿石年产铁矿石27502750万吨，员工大约万吨，员工大约18001800人，其人，其中有中有400400人从事人从事井下井下工作，主要从事掘进、凿岩、工作，主要从事掘进、凿岩、出矿出矿及维及维修。其他人员为选修。其他人员为选矿矿、球团等地表人员。、球团等地表人员。由于井下作业由于井下作业，如，如凿岩、部分自动化铲运机、运输、提升凿岩、部分自动化铲运机、运输、提升系统等系统等基本基本实现了遥控和无
39、人驾驶，人员逐步向维护和地实现了遥控和无人驾驶，人员逐步向维护和地表发展。表发展。按照按照年产年产27502750万吨铁矿万吨铁矿石石，400400人计算，人均劳动生产率人计算，人均劳动生产率6.8756.875万吨万吨/年，居世界前列。年，居世界前列。无废化46463.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介在数字化、自动化方面，国外代表性的矿山还有：在数字化、自动化方面，国外代表性的矿山还有：加拿大国际镍公司（加拿大国际镍公司（Inco）发展远程遥控和自动化采矿技术发展远程遥控和自动化采矿技术的先行者的先行者1982年，将铜崖北矿确定为试验矿山；年，将铜崖北矿确定为试验矿山；1994年，和年，
40、和 Sadvik Tamrock公司一起在斯托比矿实施从地表公司一起在斯托比矿实施从地表控制的凿岩自动化试验计划；控制的凿岩自动化试验计划；1996年，年，和和Sadvik Tamrock公司、诺贝尔公司和加拿大矿物公司、诺贝尔公司和加拿大矿物与能源技术中心组成联合体，实施为期与能源技术中心组成联合体，实施为期5年的采矿自动化计划年的采矿自动化计划（MAP），在铜崖北矿），在铜崖北矿175矿体进行试验。矿体进行试验。到到2000年底，除遥控装药技术外，年底，除遥控装药技术外，MAP的技术目标均已达到。的技术目标均已达到。无废化47473.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介澳大利亚奥林匹克坝铜
41、铀矿世界上最大的充填澳大利亚奥林匹克坝铜铀矿世界上最大的充填法矿山法矿山奥林匹克坝铜铀矿是奥林匹克坝铜铀矿是BHP Billiton全资子公司全资子公司。矿区内探明矿石储量矿区内探明矿石储量20亿吨，平均含铀亿吨，平均含铀0.051，铜铜1.6，金，金0.68g/t。由此计算矿床的金属储量分。由此计算矿床的金属储量分别是：铀别是：铀100万吨，铜万吨，铜3200万吨，金万吨，金1200吨，该矿吨，该矿床是一个铜床是一个铜-铀铀-金金-铁铁-稀土元素综合矿床稀土元素综合矿床。无废化48483.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介智利特尼恩特（智利特尼恩特（El Teniente）铜矿，）铜矿，又
42、译埃尔特尼恩特铜矿又译埃尔特尼恩特铜矿，地质储量地质储量40亿吨亿吨，铜储量，铜储量6776万吨，伴生有金、银、钼。智万吨，伴生有金、银、钼。智利全国第二大、世界上最大的地下矿山，日出矿量达利全国第二大、世界上最大的地下矿山，日出矿量达10万吨万吨，全部采用自然崩落法。全部采用自然崩落法。芬兰奥托昆普公司（芬兰奥托昆普公司（Otokumpu）世界四大不锈钢生产商之世界四大不锈钢生产商之一，凯米（一，凯米（Kemi）铬矿，露天转地下。）铬矿，露天转地下。南非芬斯南非芬斯(Finsch)金刚石矿，储量金刚石矿，储量11300万克拉万克拉，2005年的矿年的矿石处理量石处理量600万吨，金刚石产量万
43、吨，金刚石产量220万克拉。万克拉。无废化4949报告内容报告内容1.1.数字矿山（数字矿山（DMDM）简介）简介2.2.国外矿山数字化概况国外矿山数字化概况3.3.瑞典基律纳铁矿简介瑞典基律纳铁矿简介5.5.矿山数字化的几点思考矿山数字化的几点思考4.4.我国矿山我国矿山的的数字化数字化问题问题无废化50504.我国矿山我国矿山的数字化问题的数字化问题我国矿山数字化建设与国外有着显著的不同：我国矿山数字化建设与国外有着显著的不同：(1)起步较晚起步较晚(2)由由于于信信息息技技术术的的迅迅猛猛发发展展，使使矿矿山山企企业业，尤尤其其是是现现代代矿矿山山企企业业直直接接面面对对了了信信息息技技
44、术术发发展的前沿技术和最新的管理理念展的前沿技术和最新的管理理念(3)但但这这些些先先进进的的技技术术和和理理念念与与矿矿山山企企业业的的融合却成为了最大的瓶颈融合却成为了最大的瓶颈无废化51514.我国矿山我国矿山的数字化问题的数字化问题(4)硬硬件件系系统统、自自动动控控制制系系统统、网网络络系系统统等等可以快速与国际接轨可以快速与国际接轨(5)软软件件系系统统、系系统统集集成成与与规规划划、管管理理理理念念的提升与管理过程的规范化则需要补课的提升与管理过程的规范化则需要补课(6)所所有有这这些些造造成成了了国国内内矿矿山山数数字字化化建建设设内内容复杂，架构庞大，规划相对困难容复杂，架构
45、庞大，规划相对困难无废化52524.我国矿山我国矿山的数字化问题的数字化问题由此可见，我国的矿山数字化包括如下内容：由此可见，我国的矿山数字化包括如下内容：4.1 地质资源数字化地质资源数字化4.2 设计计划最优化设计计划最优化4.3 生产过程自动化生产过程自动化4.4 经营管理协同化经营管理协同化4.5 决策支持智能化决策支持智能化开采开采对象数字化对象数字化开采方式开采方式数字化数字化开采过程开采过程数字化数字化经营过程经营过程数字化数字化决策过程决策过程数字化数字化无废化53534.1 地质资源数字化地质资源数字化矿矿产产资资源源是是矿矿山山企企业业的的加加工工对对象象，是是矿矿山山一一
46、切切工工作作的的基基础础。矿矿山山只只有有全全面面掌掌握握加加工工对对象象的的形形态态、数量、质量等信息，才能安全、高效的组织生产。数量、质量等信息，才能安全、高效的组织生产。因因此此，建建立立数数字字矿矿山山，必必须须首首先先实实现现矿矿床床的的数数字字化、可视化。化、可视化。地质资源的数字化内容主要有：地质资源的数字化内容主要有：无废化54544.1 地质资源数字化地质资源数字化地质数据库的建立与更新地质数据库的建立与更新矿床模型的建立与三维可视化矿床模型的建立与三维可视化资源资源/储量计算与品位估计储量计算与品位估计矿山地矿工程三维可视化矿山地矿工程三维可视化矿山岩石力学特性的数字化矿山
47、岩石力学特性的数字化除除第第5项项外外，以以上上工工作作均均可可由由比比较较成成熟熟的的、已已经经商品化的矿业软件完成。商品化的矿业软件完成。目前，应用较广的矿业软件有：目前，应用较广的矿业软件有：无废化55554.1 地质资源数字化地质资源数字化Datamine（英国）（英国）Mintec（美国）（美国）Surpac（澳大利亚）（澳大利亚）MicroMine（澳大利亚）（澳大利亚）MapGis（武汉中地数码科技有限公司）（武汉中地数码科技有限公司）3DMine（北京三地曼公司）（北京三地曼公司）D-Mine（长沙迪迈信息科技有限公司）（长沙迪迈信息科技有限公司）其它其它无废化56564.2
48、设计计划最优化设计计划最优化地质资源可视化只完成了地质资源可视化只完成了加工对象加工对象的数字化问题的数字化问题如如果果没没有有实实时时更更新新的的基基础础数数据据，它它只只能能是是静静态态的的可可视化矿床模型视化矿床模型如如果果没没有有充充分分利利用用所所建建立立的的数数字字矿矿床床模模型型，那那么么它它就成为了就成为了局部范围局部范围内使用的孤岛信息内使用的孤岛信息数字化后的地质资源信息需要用于矿山的生产实际数字化后的地质资源信息需要用于矿山的生产实际建立在地质资源数字化基础上的建立在地质资源数字化基础上的设计计划最优化设计计划最优化无废化57574.2 设计计划最优化设计计划最优化设计计
49、划最优化的主要内容：设计计划最优化的主要内容：开采方案的最优化与可视化仿真开采方案的最优化与可视化仿真开采设计的数字化与最优化开采设计的数字化与最优化生产规划、中长期计划优化及可视化展示生产规划、中长期计划优化及可视化展示生产作业计划的动态、可视化生产作业计划的动态、可视化生产能力最优配比与矿石质量均衡生产能力最优配比与矿石质量均衡无废化58584.2 设计计划最优化设计计划最优化设计计划最优化的实现设计计划最优化的实现工具工具矿业软件及相应的内嵌开发工具矿业软件及相应的内嵌开发工具基础基础数字化的地质资源信息数字化的地质资源信息方法方法优化理论与方法优化理论与方法过程过程建立数学模型进行优化
50、建立数学模型进行优化特征特征交互性、滚动式、可视化、自我学习交互性、滚动式、可视化、自我学习目目标标矿矿山山所所有有资资源源(地地质质资资源源、人人、财财、物物)的最优配比的最优配比无废化59594.3 生产过程自动化生产过程自动化矿矿山山企企业业生生产产过过程程的的自自动动化化、数数字字化化不不同同于于一一般般的的制制造造企企业业，特特别别是是分分布布于于不不同同中中段段的的采采掘掘生生产产，由由于于作作业业地地点点分分散散、作作业业过过程程不不连连续续、作作业业条条件件恶恶劣劣等等原原因因，完完全全实实现现自自动动化化、数数字字化难度较大化难度较大。根根据据我我国国矿矿山山目目前前的的装装