智慧露天矿山规划发展路径研究

当前以人工智能、互联网+、大数据等技术为代表的新一轮科技革命给中国煤炭工业带来了新的挑战与机遇,智能化露天矿将是我国矿山建设发展的最新目标。基于国内外对智慧露天矿山研究现状,归纳了智慧露天矿山的基础理论、矿山总体规划;并针对国内露天矿在设备与工艺智慧化方面的不足,以技术可行、经济合理、安全可靠为原则,构建露天矿山设备及工艺智慧化系统建设规划,对矿山建设开采工艺系统中各主要生产环节的规划内容进行设计;最后对智慧露天矿山发展路径进行总结,为智能化露天矿山未来规划发展政策的制定与执行提供依据。     

“双碳”背景下露天矿智能化建设新模式的技术路径

随着智能化开采技术的不断发展,矿山开采模式需要不断革新,目前我国露天矿智能化建设存在不少问题亟待解决,传统的采矿设计和工艺已不能适应无人驾驶、新能源等智能装备的发展,“双碳”背景下对原有的生产模式和装备提出了新的挑战。通过回顾露天矿智能化建设的现状,重点围绕“双碳”背景下露天矿低碳智能开采转型升级问题,探索了一种低碳、连续、高效、安全的露天矿智能化建设新模式——CDEC采矿模式。该模式内涵包含4个方面,即清洁能源开发及碳封存与利用(Carbon)、露天矿开采设计的新理念(Design)、新能源智能装备定制化方案(Equipment)以及露天矿无人连续生产工艺(Continuous)。随后分别从构建多能互补的可再生能源系统、探索露天矿山低碳连续生产工艺、开发碳封存与生态碳汇技术体系3个方面探讨了该模式的技术路径。最终实现“可再生能源利用+新能源装备+碳封存与利用”的绿色能源供给利用方式,形成“移动缓冲装载机(可选)+无人驾驶+破碎系统+皮带运输或升降装置”的无人连续生产工艺,为“双碳”背景下露天矿智能化建设提供指导。     

基于工业互联网的智能矿山研究与设计

阐述了基于工业互联网平台建设智能矿山的意义与目标;指出,打造煤炭工业互联网平台,就是要通过工业互联网技术使煤炭产业各环节间进行有机联动,实现产业链的真正融合,打造矿山新型数字生态,助推煤炭行业高质量发展。研究了基于工业互联网的智能矿山技术体系和业务架构;认为,基于工业互联网的智能矿山建设应首先进行算力及容灾体系建设,其次是要进行网络体系搭建,第三要搭建横纵贯通的数据中台业务。将目前我国煤炭企业智能矿山建设的发展阶段归纳为4个阶段:框架初步构建、实现采掘等单系统或单项技术智能化决策和运行阶段;多系统信息融合、实现采掘运智能联动阶段;形成智能生产、安全、管控智慧大脑阶段;形成全矿区、多产业链、多系统集成的智能矿山体系阶段。最后提出,智能矿山建设是一个科技创新和不断进步的过程,应注重顶层设计,做到传承与创新并重,基础平台、局部场景智能化建设要并行等具体建议。     

智慧充填系统赋能矿山新发展

山东黄金集团在矿山充填方面积累了大量试验和工业数据.由于缺乏数据管理,大量的数据无法为矿山的生产经营提供有效的决策支持.随着矿山开采向深部发展,传统的自动化充填控制系统难以实现充填工艺参数的自优化.针对上述问题,首先分析了现阶段充填智能控制系统发展方向,提出了“智慧充填”概念;结合新一代人工智能、模糊推理等技术,设计包含充填智能控制和数据集成管理的智慧充填系统,最终实现了充填系统以及试验数据的数字化建模与信息化管理.实践表明:智慧充填系统可降低充填成本,提高充填效率,促进充填工艺的智能化转型升级,加快矿山的生态、智能和高效发展.     

智慧煤矿2025情景目标和发展路径

智慧矿山是煤炭行业转变发展方式、提升行业发展质量的核心驱动力,是矿山技术发展的最高形式。基于数字矿山技术发展现状,结合生产系统智慧化特征及要求,给出了智慧矿山概念及内涵:将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网、机器人化装备等与现代矿山开发技术融合,形成矿山感知、互联、分析、自学习、预测、决策、控制的完整智能系统;到2025年,实现煤矿单个系统智能化向多系统智慧化方向发展,建立智慧生产、智慧安全及智慧保障系统的基本运行框架,初步形成空间数字化、信息集成化、设备互联化、虚实一体化和控制网络化的智慧煤矿第二阶段目标。实现矿井开拓、采掘、运通、洗选、安全保障、生态保护、生产管理等全过程智能化运行。资源开发利用水平显著提高,煤矿职业健康和工作环境根本改善,矿山生态恢复和保护全面实施。     

陈蛮庄煤矿智慧矿山建设的探索

陈蛮庄煤矿通过完善基础设施建设,搭建智慧矿山基础平台--3D GIS平台、构建企业数据库,优化集成各矿山管理信息化及工业自动化系统,研制生产技术管理系统,开发智能化决策支持系统,建立智慧矿山门户网站等建设智慧矿山。实现了矿山开采环境安全数字化、技术装备智能化、传输网络化、管理信息化、决策科学化。     

双5G网络下露天智能矿山系统构建与应用

经济发展新引擎的新基建,为未来数字经济高质量的发展方向。而以 5G 和 F5G 双网络为基础的数字孪生技术,是构建信息基础设施的关键。 提出了基于双 5G 网络的露天矿山通信系统,建设智能采矿管控、综合生产执行和三维可视化管控的三大平台,进一步融合矿山安全监测监控系统,进而构建了露天智能矿山的建设架构和体系。 以南泥湖钼矿为例,实现了露天采矿智能装备的远程控制与运行,为露天智能矿山建设提供了一种新的技术路径。研究表明:① 高速通信系统是智能矿山建设的保障,采用 5G 和 F5G 双通信网络可以实现矿山的即时高效数据传输,为露天智能矿山建设提供了高速通信与数据传输通道;② 智能管控和综合生产平台的建设,构建了以开采环境数字化和采掘装备自动化为特质的系统,实现了采矿设计、计划、生产配矿、调度和决策等过程的智能化;③ 以三大平台为基础融合安全监测系统的智能矿山架构,形成了露天矿山安全生产的智能化模式,促进了矿山生产的安全、高效和智能化建设。     

露天矿智能采装功能模块设计

针对传统金属露天矿采装环节操作复杂、设备协同能力差、效率低等缺点,根据智慧矿山建设的要求对金属露天采矿的采装环节进行了智能化功能设计,形成了电铲远程监控、动态称重、电铲自主挖掘装载、斗齿检测模块,并对各个模块进行具体分析阐述,最终形成具备了智能监控、智能称重、智能装载、损伤智能预警功能的智能采装工艺,助力智慧矿山建设.     

某高寒高海拔矿山智能化建设探讨

对国内某高寒高海拔矿山采冶项目进行了智能化建设设计, 以“无人、少人”开采、智能化运营为目标, 构建了以LTE 4G专网为基础的ICT平台、智能化支撑系统、生产自动化系统、管理信息化系统等智能化建设方案, 旨在打造装备与管理一流、智慧智能、本质安全、绿色环保、人文生态和谐的矿山开采-矿浆输送-冶炼一体化工程, 实现对该矿山项目的智能化开发。     

以某石灰石矿山为例探讨露天矿山数字化智能管控系统建设思路

以某石灰石矿山为例对矿山开采中存在问题和需求进行分析研究,结合矿山需求及数字采矿技术、信息技术等,提出露天矿山数字化智能管控系统的建设思路、架构、具体建设内容、建设关键技术等,对矿山企业如何开展数字化、智能化建设对矿山开采过程实现综合管控进行解答,为露天矿山的数字化、智能化建设提供参考。     

煤矿智能化——煤炭工业高质量发展的核心技术支撑

提出了煤矿智能化是煤炭工业高质量发展核心技术支撑的科学思想,阐述了煤矿智能化的定义和总体要求,明确了煤矿智能化发展的目标是建设智慧煤矿,分析了煤矿智能、智慧、信息化、数字化等术语的内涵和关联关系,提出了我国煤矿智能化建设原则和阶段目标。进行了煤矿智能化顶层设计,提出了统筹规划煤矿智能化发展模式、科学设计智慧煤矿总体架构、建设100个智能化示范煤矿的发展思路。探讨了井工煤矿精准地质探测与4D-GIS系统、智能化开拓规划与工作面设计、智能化巷道快速掘进成套技术、智能化综采工作面成套技术、智能化主/辅运输技术、危险源智能感知与预警技术、智能化洗选系统、智能化综合保障技术、矿井物联网综合管控系统和操作平台等主要环节的发展路线。阐述了露天煤矿智能化发展方向,提出了建设露天煤矿信息化系统、开发露天煤矿智能化连续开采技术、建立露天煤矿空-天-地一体化安全预警系统、推进露天煤矿生态环境协调绿色发展的理念。大力发展煤机装备智能制造,提高煤机装备的可靠性与适应性,促进煤炭资源开发的机器人化替代,为煤矿智能化发展提供智能装备保障。提出了加大煤矿智能化发展政策支持、设立煤矿智能化标准体系建设专项、建立国家级煤矿智能化技术创新研发实验平台等政策建议。     

国家能源集团智能矿山建设实践与探索

介绍了国家能源集团智能矿山建设历程,并从智能矿山的规划研究、煤矿业务标准化、管控系统智能化、综采工作面智能化、掘进工作面智能化、主运系统智能化、辅助运输系统智能化等方面,详细阐述了国家能源集团在榆家梁煤矿、大柳塔煤矿、上湾煤矿、锦界煤矿和准能集团露天煤矿进行智能矿山建设的实践以及良好的应用效果;针对智能矿山建设实践中存在的问题,提出智能化工作面建设、煤矿机器人研发、智能选煤厂、露天煤矿用智能卡车等集团智能矿山建设的目标任务。     

实施绿色开采 促进露天煤矿可持续发展

目前,我国400余座露天煤矿煤炭产量达7.1亿t,占煤炭总产量的20.8%。针对露天煤矿开采对固体环境、水体环境、大气环境和生态环境带来的综合性影响,提出,采用绿色开采技术是解决露天煤矿生态环境问题的根本途径,对露天煤矿绿色开采的概念和内涵进行了界定。根据我国露天煤矿现状,认为,应加强露天煤矿绿色开采理论研究,实施绿色开采一体化技术,对露天煤矿破坏生态环境的机理开展研究,建议露天煤矿应采取闭坑治理等系列绿色开采技术,提出露天煤矿5项绿色开采原则,建议用“土地置换原则”及“土地扰动系数”破解露天煤矿土地征地困局,建立露天煤矿“绿色度”评价指标体系和评价模型。     

金徽矿业郭家沟铅锌矿智能矿山系统建设

我国正处在矿业3.0向矿业4.0转型的重要时期,推进绿色矿山和数字化矿山建设已成为矿业转型升级的必由之路。本文以金徽矿业郭家沟铅锌矿为研究对象,将移动互联网、物联网、云计算、大数据技术、虚拟化技术等信息技术应用于矿山的生产及管理过程中,对矿山地质板块、采矿板块、安全管控等方面进行了智能化升级改造,实现了矿业开发互联化、物联化、数字化、感知化和智能化,从而确保矿山安全生产,提高矿山生产效率,最终实现无人矿山、安全矿山、智慧矿山。取得了明显的经济、社会效益的同时,也为同类型矿山进行智能化升级改造提供了参考和借鉴。     

基于物联网的露天矿智能爆破系统设计研究

以矿山物联网、矿山智能化和采矿自动化、无人化的发展趋势为背景,以实现露天矿爆破的智能化为方向,以解决目前露天矿爆破在管理、安全和信息处理方面存在的问题为目的,以现代通信技术、自动化技术和软硬件技术为基础,重点研究了露天矿智能爆破的总体架构、核心内容、关键技术等。设计的主要内容：①露天矿用钻机的自动钻进与行走流程、钻孔精确定位与导航、穿孔数据记录、易损件和消耗件信息记录等功能;②适用于露天矿爆破工程的通信网络与数据库;③露天矿监控与爆破设计软件。该系统在实践中得到了良好应用。     

高强度露天矿山工作台阶坍塌影响因素及预防措施研究

随着我国露天矿山开采技术的发展,露天矿山开采强度越来越高,台阶推进速度越来越快,造成工作台阶坍塌的不安全因素也越来越多,露天矿山工作台阶坍塌已成为困扰矿山生产安全的关键问题。特别是对于一些高强度开采的原生节理裂隙发育的露天矿山,在地下水作用和频繁地施工扰动情况下,易发生工作台阶失稳坍塌。本文以舟山绿色石化基地凝灰岩露天矿山为例,分析了工作台阶坍塌的主要影响因素,研究了高强度开采条件下预防工作台阶坍塌的措施,对类似矿山露天开采施工具有指导意义。     

巨型非公路用轮胎在线管理系统在露天矿的应用

本文立足准能集团露天煤矿生产模式，针对数字矿山“卡车轮胎在线管理系统”建设，本文提出的巨型非公路用轮胎在线管理系统在准能集团露天煤矿正式投入使用。该系统不仅能保证轮胎在其最佳性能下运行，同时可延长轮胎使用年限，降低轮胎维护成本，合理调动卡车生产。提高安全生产，提高智能生产一体化，旨在发挥其在矿车运行生产过程中的安全及效率。该系统的上线提高了准能集团 露天开采智能化生产能力，提高安全采矿、高效生产、设备维护及投入节约水平。保障准能集团露天煤矿安全有效生产，为同类型露天矿卡车轮胎监测研究提供参考意义。     

矿山充填智能控制系统设计及工程应用

矿山充填智能化是实现矿山无人化、智能化开采的重要组成部分.针对目前国内关于矿山充填智能化如何建设、智能控制系统应具备哪些功能还无系统的认识现状,通过分析矿山充填的控制要点,基于工业互联网平台设计了矿山充填的"云、边、端"三层智能控制系统架构,并结合武山铜矿全尾砂膏体充填系统建设的工程案例做了详细介绍,可为国内矿山实现充...     

我国金属矿山露天采矿技术进展及发展趋势

介绍了建国以来,我国金属矿山露天采矿技术取得的进展,并与国外先进水平进行了比较,得出我国在露天矿陡帮开采、高台阶开采、穿爆技术方面发展迅速并具有一定的技术优势,基本是跟随国际研究趋势,甚至部分技术达到了国际领先。在露天矿山运输系统、设备大型化、自动化方面已经接近国际先进水平,在数字矿山、开采监控手段现代化以及矿山现代管理等方面差距较大。提出了今后一段时期内,露天采矿技术的发展趋势是开采工艺连续化、集中化,装备水平大型化、智能化,开发极深露天矿开采、无废开采技术,建设数字化矿山等。     

地采矿山转露采的开采程式研究

为了回收原地采矿山遗留的隐患资源,建立了完善的地采矿山转露天开采方法体系,指导地采矿山转露天开采的平稳转型。针对采场下方存在原地采留下的采空区,露天开采前对存在较大安全隐患的大型空区和空区群进行前期集中治理以实现宏观露天开采环境再造,开采中对影响施工安全的局部区域的小空区和盲空区进行综合探测分析和崩落爆破处理以实现微观采场作业条件再造。并总结了地下开采转露天开采矿山生产组织和现场管理的要点,为实现地下开采转露天开采矿山空区治理与露天开采施工协同作业奠定基础。