摘要：近年来，以信息化和自动化为主要特征的采矿技术发展迅速，并被有效地应用到现代矿山开采当中，提高了矿山开采效率和综合效益。基于此，本文通过对数字信息化和自动化智能采矿技术的相关类别进行阐述和说明，进而对数字化及自动化智能采矿的关键技术及其发展路径展开了深入研究，以期为相关技术更好地应用于地下矿山开采领域，提高开采效率和效益提供有价值的参考意见。
关键词：数字信息化及自动化；地下矿山；智能采矿
前言
随着数字信息化及自动化的不断发展，其在我国各行业各领域的应用范围也不断扩大，应用程度逐渐加深。地下矿山开采工作是一项复杂的系统性的工程，对作业效率、综合效益和开采安全具有严格的要求。因此，将数字信息化及自动化技术应用于地下矿山开采当中，使其提高地下矿山开采的智能化水平，无疑对促进地下矿山开采效率和效益的提升具有重要作用和意义。
1 数字信息化及自动化智能采矿技术类别
目前，世界范围内应用较为广泛的数字信息化及自动化智能采矿技术主要包括了以下几种：
（1）Pyhasalii Mine自动化采矿技术。该技术将自动化出矿技术、自动化生产系统和生产管理系统进行融合，从而实现对智能采矿作业的支持。其中，自动化出矿技术主要依托于自动化铲运机系统予以实现，主要包括了自动化铲运机、门禁控制系统、操作站以及MineLAN通讯网络，各部分系统协调配合，共同形成对自动化铲运作业的支持。自动化生产系统则主要由自动化提升与辅助生产系统共同构成，其中，自动化提升系统主要负责箕斗以及罐笼和平衡锤的智能运行；辅助生产系统则由排水、破碎、转运以及消防和通风等系统共同组成，完成对煤矿自动化开采的辅助和支持。生产管理系统主要是依托于Surpac软件和Optech激光扫描仪开展的矿山智能开采的自动化管理，确保矿山开采安全和作业效率[1]。
（2）Finsch mine自动化采矿技术。该技术主要是依托于卡车自动化系统来完成采矿作业的。Finsch mine主要由8台50t的卡车和13台容积为6m3的铲运机共同组成。根据采矿要求，Finsch mine矿的全部路面均应该为混凝土路面，且应确保铲运机卸载水平要高于卡车运输水平3m，以确保二者间的协同作业，提高作业效率。
（3）Kidd Creek自动化采矿技术。该技术是以加拿大的Kidd Creek矿命名的，主要由4套单台铲运机系统（Sandvik）和4台铲运机（LH514）共同构成，通过建立在地表的中央控制室对铲运机系统进行控制，从而完成地下矿山的开采作业。值得一提的是，该技术的应用能够将原来的单天作业时长从12h延伸至15h，有效提高了矿山生产能力。
2 信息化及自动化智能采矿关键技术
2.1智能开采综合平台
构建智能开采综合平台实际上就是通过对数字信息化和自动化的通信网络系统进行构建，从而搭建起更加全面、准确的地址数据库系统，进而实现数字化和智能化的地址解译[2]。此外，通过对能够反映开采工作实时状态的精细化矿体三维模型进行构建，并利用三维激光扫描等相关技术获取矿山开采过程中的各类空间数据，在对已经建立的异构信息系统予以信息整合和集成的基础上，实现统一管理，从而搭建起具有较高信息化和自动化水平的智能开采调度和控制平台，实现对井下工作人员、各类机械设备和各生产环节的远程实时监测与控制，并以此为基础，实现基于计算机辅助的矿山作业设计与工艺仿真，为提高矿山作业自动化水平提供平台保障。
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2.2生产管理系统
生产管理系统直接关系着地下矿山开采的工效，其主要从两方面来完成对矿山开采的管理：一是通过对作业现场的相关数据进行搜集和整理，并以此为依据，对矿山生产计划进行严格管理，通过细分矿上开采计划并对现场情况予以适时调整，确保矿山开采工作能够按照相应计划顺利完成；二是通过利用生产管理系统，能够将所搜集的各类数据传至地面的生产调度中心，从而实现对各类采矿设备、井下作业环境和作业进度的实时监测，确保开采效率和作业安全[3]。
2.3职能部门信息化管理
因信息化及自动化智能开采技术的应用，原有的地下矿山开采管理工作中的各职能部门的生产技术、生产计划、备件产品、机电设备以及劳资系统和决策支持系统也将发生相应的变更，相应地，煤矿开采的原有管理制度以及各岗位的职责要求也无法适应信息化及自动化智能开采作业的要求。因此，在利用信息化及自动化智能开采技术时，还应根据智能开采与信息化管理的具体要求，对原来的管理制度以及岗位职责进行调整和优化，围绕智能开采平台和系统，开展对各部门和人员的系统培训，确保相关作业人员能够严格按照智能开采的要求进行矿山开采作业，并确保各类管理人员也能够按照引入信息化与自动化的智能开采技术后的管理制度开展相关管理工作，确保矿山开采管理效率[4]。
3 信息化及自动化智能采矿发展路径
3.1加强标准体系建设
加强信息化、自动化标准体系建设是信息化及自动化智能采矿发展的前提和基础。为促进矿山开采的信息化与自动化水平的提升，应尽快制定和完善相应的标准体系，一方面，通过对既有的信息化及自动化智能采矿技术进行分析，确定各项技术通用的标准体系框架，对于具体技术存在的特殊要求予以特殊规定，从而形成对各项技术应用的有效规范，为地下矿山智能开采提供统一的技术标准体系；另一方面，在具体的标准体系的构建过程中，不仅要考虑相关技术因素，还应将矿山开采的管理工作予以充分考量，将提高矿山开采管理效率，确保矿山智能开采的安全也纳入到开采的信息化及自动化标准体系当中，形成对地下矿山智能开采的有效支持[5]。
3.2提高系统性能
信息化及自动化系统性能直接关系着矿山开采的效率效果，因此，还需要适当提高信息化及自动化智能开采系统的综合性能。一方面，实施智能开采不仅需要各类设备的支撑，更需要相关信息的采集和融合，因此，应通过构建井下专用的工业通信系统，使之将各作业子系统和设备进行关联，从而实现对各系统数据信息的实时采集、更新和分析，从整体上提高系统性能，为作业监测和调整提供有力的系统保障。另一方面，还应定期开展各相关系统的维护并对相关生产设备进行检测维修，确保系统和设备性能与地下矿山开采作业的要求相适应，保证开采计划的顺利完成。
3.3建设安全监测系统
随着智能开采技术下的矿山开采作业对开采安全要求的不断提升，以井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统为代表的矿山安全系统也被应用到地下矿山的开采作业当中。但如何确保各大系统的功能得以充分发挥，共同确保作业安全则需要相应的监测系统予以支持和配合。因此，相关企业还应尽快构建其信息化和自动化智能开采的安全监测系统，进而将各大安全系统的运行状况予以实时反映，实现各系统的有效联动，共同确保智能开采技术下矿山作业的安全。
综上所述，信息化及自动化智能采矿的关键技术主要包括了智能开采综合平台、生产管理系统和职能部门信息化管理等。未来，我国煤矿开采企业还应进一步加强信息化和自动化智能采矿标准体系建设，通过提高系统性能和建设安全监测系统，确保地下矿山开采效率和作业安全，促进矿山开采事业的稳健发展。
参考文献：
[1]方原柏.金属矿山智能采矿技术的发展[J].自动化博览，2018，35(11)：61-65.
[2]朱万成，关凯，闫保旭，牛雷雷，刘溪鸽.采矿发展趋势及未来人才知识结构需求[J].教育教学论坛，2018(30)：6-10.
[3]吴涛，张云鹏，杨晓伟，颜世艳，陈明，熊远.固体矿产资源智能采矿关键技术研究[J].地质与勘探，2017，53(03)：558-564.
[4].凡口铅锌矿地下智能开采技术获突破[J].世界有色金属，2015(11)：111.
[5]文兴.基律纳铁矿智能采矿技术考察报告[J].采矿技术，2014，14(01)：4-6.
论文作者:张舟,杨宏宇,白斌
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/26
标签：矿山论文; 作业论文; 智能论文; 技术论文; 系统论文; 地下论文; 效率论文; 《防护工程》2019年第6期论文;