某镍矿数字化矿山建设及规划

Total 108 No．2 201l 铜 业 工 程 C0PPER ENGINEERING 总第 108期 2011年第 2期 某镍矿数字化矿山建设及 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 阮俊 红 (金川集团有限公司镍钴研究设计院，甘肃 金昌 737100) 摘 要：此文在应用 SURPAC技术的基础上，以某镍矿数字化矿山建设为例，对数字化矿山的建设现状进行了 相应介绍，并对数字化矿山的实现提出并制定了相应的规划策略．这些规划策略在一定程度上为数字化矿山的顺 利实现奠定了基础 ，同时也为相似地区数字化矿山建设提供了参考。 关键词：SURPAC软件；数字矿山；建设；规划；三维建模；研究现状；发展趋势 中图分类号：TD212 文献标识码：C 文章编号：1009—3842(2011)02—0058—04 Construction and Planning of Digital M ine In Some Nickel M ine RUAN Jun——hong (Jinchuan Nickel&Cobah Research and Engineering Institute，Jinchang，Gangsu，China 737 1 00) Abstract：This passage introduces the current situation of digital mine construction by applying the technology of SURPAC and taking the digital mine construction in some mine for example．The relative strategies have been worked out for the accomplishment of digital mine in this passage．To some extent，these strategies laid the solid foundation for the acc0 plishment of digital mine successful— ly and offered the reference for the construction of digital mine in similar areas． Key words：Surpac software；digital mine；construction；planning；3 D modeling；current research situation；development trend 随着科学技术的进步，信息化已经成为社会发 展的必然趋势。自1998年美国副总统戈尔提出了 “数字地球”的概念开始，世界各国相继提出了数字 化的各种设想。以远程遥控和自动化采矿为特点的 矿IJJ数字化，成为未来采矿业的大势所趋。 目前，矿业形势面临很多问题，安全事故频繁、 资源环境破坏严重、开采效率低下等情况，已经影响 到矿产资源的可持续发展，其重要原因在于我国矿 山行业信息化程度差、信息基础设施落后、信息化管 理决策水平低。因此，构建以信息化、自动化、智能 化为基础的数字化矿山，合理利用开发资源，是开创 安全高效可持续矿业发展的必由之路。 l 数字矿山研究应用 数字矿山是以矿山系统为原型，以地理坐标为 参考系，以矿山科学技术、信息科学、人工智能和计 算科学为理论基础，以高新矿山观测和网络技术为 支撑，建立起的一系列不同层次的模型集成，并可用 多媒体和模拟仿真虚拟技术进行多维表达，同时具 有数字化、网络化、智能化和可视化等特点的技术系 统。它是信息化、数字化的虚拟矿山，是矿山地表面 下的人类 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 活动及资源信息全部数字化之后由计 算机网络来管理的技术系统 。国际和国内已经 在数字化矿山建设领域进行了成功的尝试并取得了 巨大的进展。 1．1 国外数字矿山研究应用 20世纪 90年代初，加拿大国际镍公司(Inco) 开始研究遥控采矿技术，已研制出样机系统，并在 NICO公司的几个地下镍矿试用，实现了整个采矿过 程的遥控操作 J。 20世纪9o年代，芬兰提出了智能矿山技术研究 计划，并于 1992年宣布了自己的智能采矿技术方案， 方案涉及采矿实时过程控制、资源实时管理、矿山信 息网建设、新机械应用和自动控制等 28个专题。项 目主要目标是通过实时生产控制、采矿设备自动化和 和高技术的应用来提高矿山的生产效率，在此之后继 续提出了智能矿山实施研发计划，开发出可用的设备 收稿 日期：2011一【】1—13 作者简介：阮俊红(1968一)，女，陕西泾阳人，学士，工程师，主要从事矿山数字化建设工作，E—mail：jcgsrjh@163．C0B 58 阮俊红：某镍矿数字化矿山建设及规划 2011年第2期 和系统。项目在奥托昆普公司的凯米地下矿山进行 了应用试验，显著提高了矿山的劳动生产率。 除了在生产实践中的应用外，在设备及软件等 方面也进行了不断改进、革新。如瑞典的 Sandvik 公司，在开发了大量 自动化或智能化功能的采矿设 备的同时也开发了多种智能矿山的技术与装备系 统，如 AotoMine系统，OptiMine系统等 ；英国 Dat— amine公司开发了 Datamine采矿软件；澳大利亚 GEMCOM公司开发了 Surpac软件；加拿大 Lynx公 司开发了MINCAD软件；美国 Rockwell公司开发了 Whittle Four—D露天矿优化设计软件等。这些软件 工具设备的提高促进了数字化矿山的建设。但国外 无论是生产、管理、软件应用等方面的研究主要体现 在过程 自动化方面，而数字化矿山发展中整体信息 应用与管理决策支持上进步并不明显。 1．2国内数字矿山研究应用 我国采矿业总体信息化水平还不够高。近年来， 随着社会经济的发展和国家宏观调控的实施，信息化 建设逐渐升温。自1999年首届“国际数字地球”大会 上提出了“数字矿山”(简称 DM)概念以来，数字矿山 的思想已开始深入人心，数字矿山科学研究与技术攻 关已悄然兴起。我国相关单位也相继开展了矿山地 理信息系统(MGSI)、三维地学模拟(3DGM)、矿山虚 拟现实(MVR)等方面的技术开发与应用研究。如山 东黄金矿业股份有限公司与北京科技大学合作完成 的山东黄金数字化矿山建设项的关键技术于2010年 12月 12日进行了技术鉴定目。潞安集团漳村煤矿综 合自动化与信息管理数字化在国内处于领先地位。 首钢矿业公司的 GIS．MES．ERP—OA集成系统和山 东招金集团的三维地测采生产辅助决策系统的建立 等。这些数字化矿山工作的开展为国内数字化矿山 工作的推进起到了积极的作用。但目前我国的相关 研究仅仅局限在“地测空问信息平台构建与开发”方 面，离真正的数字矿山尚有很大距离。 2 数字化矿山的定义及特点 到目前为止，关于数字化矿山的定义还没有一 个准确的定义，于润沧院士认为综合国外搞信息化 建设的各种战略设想还有一些学者对数字化矿山的 理解，可以将数字化矿山分为从初级到高级三个层 次。 第一个层次就是矿山数字化信息系统或者叫做 矿山数字化信息管理系统，这是初级阶段。 第二个阶段就是虚拟矿山，虚拟矿Jl J的意思就 是说，把真实矿山的整体以及和它相关的现象都能 够集成起来，数字化体现出来，变成一个虚拟的一个 东西，这样就可以了解整个矿山现在动态运作和发 展情况。 第三个阶段就是远程遥控和自动化采矿的这样 一 个阶段。 数字矿山作为数字地球的一部分，也是数字地 球在矿业领域的具体应用，有它 自身的基本特征。 第一，数据的获取、更新、存储、传输和表述应该快 速、准确、智能；第二，矿山的设计、规划、生产指挥、 管理的计算机化、信息化、网络化；第三，矿山生产， 经营的决策最优化，能够为矿山带来高效率、高效 益；第四，生产工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 和设备运行的自动控制，甚 至是远程操作、无人操作 J。 3 某镍矿数字化矿山建设 某镍矿是世界著名的多金属共生的大型硫化铜 镍矿床之一，集中分布在长6．5km、宽 500m的范围 内，矿床共分四个矿区，从东向西分别为Ⅳ、Ⅱ、I、 Ⅲ矿区。该镍矿床自发现至今，经过50年的开发， 铜镍金属储量不断消耗、可采富矿资源越来越少。 为了维持可持续发展，实现打造百年矿山的宏伟目 标，采用信息化管理手段，建立数字矿山，提升专业 技术管理水平，已成为公司及其所属矿山发展的当 务之急，“数字矿山”作为信息时代的必然产物，在 矿业中发挥出越来越大的作用，是矿业发展的目标 和方向 。 3．1 矿山数字化软件应用平台建设 数字化矿山的第一个阶段主要是实现矿山的信 息化，在实现这一 目标的过程中采用了SURPAC软 件来完成。其主要的核心功能包括：地质数据库、钻 孔编录、数据分析工具、数字地形的建模和等高线的 绘制、基础的和高级的地质统计学分析、格状解释模 型和等值线绘制、块模型、断层建模等 』。 3．1．1 矿业软件的基本应用流程 在数字化矿山的建设中首先将利用全站仪数据 形成线文件、将地质测量成果、矿山开采资料数字化， 在此基础上建立相应的矿山主要工程模型、矿体模 59 Tota1 108 铜 业 工 程 总第 108期 型，以模拟再现矿山生产系统各工程现状及空间位置 关系、实现三维的专业技术工作环境并对实测工程进 行精确报量。其次根据技术人员的需要，在 SURPAC 软件建立的块模型上添加约束条件为其计算所需块 段的矿量和金属量；通过建立工程设计模型和实测工 程模型为各级管理人员再现井下重点工程的实时进 度；依据已建成的矿体模型，品位模型为各专业技术 人员切取所需的平、剖面图；在某些盘区实验了通过 盘区进路模型和矿体模型以及进路模型之间的布尔 运算计算矿石的损失贫化数据；为技术人员进行资源 评估、矿山规划、采矿设计及各级管理人员进行管理 决策提供技术依据及软件应用平台。为实现远程遥 控和自动化采矿提供基础。其主要实现流程如图1。 _一 √一 。强0 05 _ 0 图 1 矿业软件的基本应用流程 3．1．2 数字化矿山三维可视化的实现 该镍矿的数字矿山建设主要集中在第一阶段， 也就是矿山信息化建设阶段。2003年公司引进sur— pac矿业软件，同时提出了矿山数字化建设的概念， 成立项目组开展 SUl~3ac软件应用研究，并以此为契 机开展矿山数字化建设。目前主要以地质勘探报告 的钻孔编录数据和信息参数建立矿山四个矿区的地 质钻孔数据库和矿体模型、主要断层构造模型、矿体 品位模型；建立测量数据库、以实测图和施工图为基 础建立了各矿山中(分)段工程、充填系统、排水排 泥系统、开拓系统、矿石运输系统、通风系统的巷道 模型，(见图2)；根据盘区进路实测数据建立了采空 区模型；用地表地形测量数据建立了矿区地表模型、 地表公路模型、地表主要建筑模型，(见图3)。 图2 矿体及主要工程模型 60 图3 矿区主要建筑模型 3．2 智能化控制及远程遥控 在智能化控制方面，一矿区已经实现了新 1 井、新2 井的集中智能化控制，实施效果良好。 在视频监控系统方面，在一矿区、二矿区、三矿 区矿山提升系统和地表充填站、砂石车间新系统等 关键部位均建立了视屏监控系统。 近几年新建的 F17以东矿山、一矿区西二采区 各生产系统的主要设备、一矿区混合井、二矿区 l8 行副井和24行主井提升设备均采用了较为先进的 控制系统。 4 某镍矿数字矿山规划 结合当前世界科技的发展水平和我国矿山现阶 段的技术、装备、管理水平，我国数字矿山建设还要 经历一个漫长的过程。因此，总体规划、分步实施是 我国数字矿山建设的必由之路 。 4．1 总体目标 以矿山数字化信息系统为基础，通过与矿山控 制性工程变形监测系统、地应力测量系统以及视屏 监控指挥系统集成，实时监测安全、生产运行情况， 最终实现矿山的安全高效生产。其主要分三个阶段 实现： 第一阶段通过收集、整理、传输、处理矿山勘探 、 建设和生产过程中的信息，建立完整的矿山数字化 信息系统，在此系统下通过计算机软件平台开展矿 山的基础技术工作，从而提高矿山技术和管理工作 效率。通过网络共享，让各级管理人员在办公室通 过电脑实时了解和掌握矿山的生产和建设进度，及 时调整和控制矿山采掘、采充平衡等关系。 第二阶段不断完善矿山控制性工程变形监测系 统、地应力测量系统、通风仿真系统、视屏监控指挥 系统，并与模型系统集成，实时监测生产系统安全运 行情况。 阮俊红：某镍矿数字化矿山建设及规划 2011年第2期 第三阶段随着设备的自动化、智能化和井下通 讯系统的完善，通过科研攻关，逐步对矿山的运输、 提升、破碎、装矿、充填等工艺实现自动控制。 4．2 近期目标 通过收集整理矿山信息数据，建立完整的数字 化信息系统。在此系统下通过计算机软件平台开展 矿山地质、测量、矿山设计、采矿计划和生产系统优 化等技术工作，并 自动输出生产月报、损失贫化、储 量动态等13常生产管理报表，根据 SURPAC的功能 特点以及金川矿山的实际情况对软件进行二次开 发，使软件的功能得到更加充分的应用。 对矿区重点部位实现视频监控；部分有轨运输 及地表铁路运输优先实现自动化控制；竖井提升系 统实现远程智能化集中控制。 5 结束语 数字矿山是未来矿山发展的必然方向，也是 矿山企业可持续发展的必经之路。数字矿山对矿山 单位是机遇更是挑战，数字化矿山建设需要依据自 身特点整体统筹规划，以企业网络平台为支撑、以 矿山信息数字化为基础、以高效实用的专业应用系 统和自动化数据采集系统开发为重点，以管理与决 策的科学化为目标，与其它生产单元融汇贯通，建 设一个完整、高效的数字矿山体系，以此来全面提 高企业的管理水平、生产效率和高层决策能力，从 总体上增加企业的核心竞争力和提高企业经济 效益。 REFERENCES [1] 潘冬．我国矿山数字化建设的探讨．长沙矿山研究院建院50 周年院庆论文集，2006． [2] Shuey S A．Mining technology for the 21 st 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