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美国副总统戈尔于美国副总统戈尔于1998年最先提出年最先提出“数字地数字地球球”的概念。的概念。从本质上说，从本质上说，“数字地球数字地球”不是一个孤立的不是一个孤立的项目，而是一项整体性的、导向性的国家战项目，而是一项整体性的、导向性的国家战略目标。略目标。“数字地球数字地球”包括包括3个重要的组成部分：信个重要的组成部分：信息的获取、信息的处理、信息的应用。息的获取、信息的处理、信息
3、的应用。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尔在戈尔在数字地球：二十一世纪认识地球的方式数字地球：二十一世纪认识地球的方式中，以一种科幻的方式将数字地球表述为：中，以一种科幻的方式将数字地球表述为：设想一个小孩来到数字地球陈列室，当她戴上设想一个小孩来到数字地球陈列室，当她戴上“头头盔显示器盔显示器”，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。使用使用“数据手套数据手套”，她开始放大景物，伴随越来越，她开始放大景物，伴随越来越高的分辨率，她会看到大洲，随之是区域、国家、高的分辨率，她会看到大洲，随之是区域、国家、城市、最后
4、是房屋、树木以及其它各种自然和人造城市、最后是房屋、树木以及其它各种自然和人造物体。物体。1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化6 6在发现自己特别感兴趣的某地块时，她可乘上在发现自己特别感兴趣的某地块时，她可乘上“魔毯魔毯”，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。使用使用“声音识别装置声音识别装置”，小孩还可以询问有关土地覆盖、，小孩还可以询问有关土地覆盖、植物和动物种类的分布、实时的气候、道路、等方面的信植物和动物种类的分布、实时的气候、道路、等方面的信息。息。她不仅可以跨越不同的空间，也可以在时间线上奔驰。为她不仅可以跨越不同的空间，也可以在时间线上奔驰。
5、为了去参观卢浮宫，她先在巴黎作了一番虚拟旅游之后，她了去参观卢浮宫，她先在巴黎作了一番虚拟旅游之后，她可以回到过去，了解法国历史。这条时间线可伸回很远，可以回到过去，了解法国历史。这条时间线可伸回很远，从数日、数年、数世纪甚至到地质从数日、数年、数世纪甚至到地质 纪元，去了解恐龙的纪元，去了解恐龙的情况。情况。1.1.数字矿山数字矿山简介简介-概念概念无废化7 7“显然，这不是一个政府机构，一个产业或一个显然，这不是一个政府机构，一个产业或一个研究单位能担负起的事业研究单位能担负起的事业”。这就使得数字地球。这就使得数字地球这一目标的实现成为一种政府行为，一种综合国这一目标的实现成为一种政府行
6、为，一种综合国力的竞争，一种发展机遇的争夺战。力的竞争，一种发展机遇的争夺战。从本质上说，从本质上说，“数字地球数字地球”不是一个孤立的项目，不是一个孤立的项目，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“显然，这不是一个政府机构，一个产业或一个显然，这不是一个政府机构，一个产业或一个研究单位能担负起的事业研究单位能担负起的事业”。这就使得数字地球。这就使得数字地球这一目标的实现成为一种政府行为，一种综合国这一目标的实现成为一种政府行为，一种综合国力的竞争，一种发展机遇的争夺战。力的竞争，一种发展机遇的
7、争夺战。从本质上说，从本质上说，“数字地球数字地球”不是一个孤立的项目，不是一个孤立的项目，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数字矿山是数字地球理念及技术在矿山勘探、开发数字矿山是数字地球理念及技术在矿山勘探、开发及矿山管理中的具体应用，是一种未来矿山的崭新及矿山管理中的具体应用，是一种未来矿山的崭新体系。体系。学术界对数字矿山给予很大期望，数字矿山被赋予学术界对数字矿山给予很大期望，数字矿山被赋予了神圣的使命：了神圣的使命：“构建数字矿山，以信息化、自动构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带
8、动采矿业的改造与发展，开创安全、化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、绿色和可持续的矿业发展新模式，是中国矿高效、绿色和可持续的矿业发展新模式，是中国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-概念概念综合矿业发达国家矿山信息化建设不同的综合矿业发达国家矿山信息化建设不同的战略设想，以及不同学者对数字矿山概念战略设想，以及不同学者对数字矿山概念的表达，对数字矿山的概念可以表述为几的表达，对数字矿山的概念可以表述为几个不同的层次：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
9、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-内涵内涵在矿业发达国家矿山，信息技术的应用已相当普在矿业发达国家矿山，信息技术的应用已相当普及。二十世纪后及。二十世纪后20年，这些国家信息化的重点已年，这些国家信息化的重点已经转移到地下矿山生产过程自动化，实现远程遥经转移到地下矿山生产过程自动化，实现远程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
10、废化12121.数字矿山数字矿山简介简介-特征特征(1)矿山作为劳动对象不断变化的生产企业矿山作为劳动对象不断变化的生产企业，必须必须全面采用现代信息技术，实现矿山勘测、规划、全面采用现代信息技术，实现矿山勘测、规划、设计数字化，技术与生产过程数字化，经营管理设计数字化，技术与生产过程数字化，经营管理与决策过程数字化，最终体现为矿山的高度信息与决策过程数字化，最终体现为矿山的高度信息化、自动化、智能化。化、自动化、智能化。只有这样只有这样，才能真正做到高效、安全、低成本生，才能真正做到高效、安全、低成本生产，并且使矿产资源开发与生态、环境保护相协产，并且使矿产资源开发与生态、环境保护相协调。调
11、。无废化13131.数字矿山数字矿山简介简介-特征特征(2)构建数字矿山的最大技术难点在于其构建数字矿山的最大技术难点在于其作业对象作业对象的不确定性，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。矿床开采是一个复杂、多变、信息隐蔽、难以预矿床开采是一个复杂、多变、信息隐蔽、难以预测的巨型系统，因此测的巨型系统，因此，从信息采集、传输、处理、，从信息采集、传输、处理、集成、显示到应用于生产过程，涉及领域非常广集成、显示到应用于生产过程，涉及领域非常广泛，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
12、建数字矿山，将彻底改变现有的矿构建数字矿山，将彻底改变现有的矿山生产工艺，也将更有利于深部开采山生产工艺，也将更有利于深部开采和贫矿开采。和贫矿开采。数字矿山是矿业发展的目标和方向，数字矿山是矿业发展的目标和方向，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
13、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
14、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始是从井下硐室或工作间控制台车工作。现在，开始是从井下硐室或工作间控制台车工作。现在，从地面遥控的自动化凿岩已经实现，并且在试验从地面遥控的自动化凿岩已经实现，并且在试验矿山生产中得到应用。矿山生产中得到应用。可以连续自动完成掘进工作面一个循环的炮孔或可以连续自动完成掘进工作面一个循环的炮孔或深孔采矿工作面一排扇形
15、炮孔的凿岩。深孔采矿工作面一排扇形炮孔的凿岩。凿岩精度得到提高，工时利用显著增加，操作人凿岩精度得到提高，工时利用显著增加，操作人员大幅减少。员大幅减少。但设备移动就位和维修仍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拿大的加拿大的Inco公司预定研制电子雷管起爆系统与公司预定研制电子雷管起爆系统与可重复泵送、可变密度、可变能量的散状乳化炸可重复泵送、可变密度、可变能量的散状乳化炸药装药系统。根据凿岩时提供的岩石性质数据，药装药系统。根据凿岩时提供的岩石性质数据，能在不同炮孔装填不同密度、不
16、同装药结构的炸能在不同炮孔装填不同密度、不同装药结构的炸药。这一项目遇到不少困难，但研究工作仍在接药。这一项目遇到不少困难，但研究工作仍在接续进行。续进行。芬兰的智能矿山计划也有类似的设想，但尚未见芬兰的智能矿山计划也有类似的设想，但尚未见实质性报道。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毛和支护虽然也是危险性较大的作业，但有关撬毛和支护虽然也是危险性较大的作业，但有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。美国俄亥俄州的美国俄亥俄州的 Master Buildes Inc.在研制一种在研制一种砼自动化喷射衬砌设备；
17、砼自动化喷射衬砌设备；芬兰智能矿山计划中有喷射混凝土作业自动化的芬兰智能矿山计划中有喷射混凝土作业自动化的设想，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
18、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（
19、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
20、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
21、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
22、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
23、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，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，井巷工程一般不需基律纳铁矿矿石围岩都很稳定，井巷工程一
24、般不需支护。支护。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
25、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
26、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
27、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KUJ2000KUJ20
28、00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
29、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凿岩台凿岩台车车，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增加分段高度，就要增大钻孔深度和提高凿岩精
30、度度最大深度将达最大深度将达55m55m，只能有微小的偏斜。凿岩，只能有微小的偏斜。凿岩使用装备了新型使用装备了新型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SadvikS
31、advik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
32、。KirunaKiruna在遥控铲运机方面做了大量的试验，已经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实现了一个人控制3 3-4 4台铲运机，控制完全在远程台铲运机，控制完全在远程控制中心进行，工人的工作环境得到了大大改善，控制中心进行，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。成本很难降低。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铁矿铲运机遥控出矿经历了多年曲折的实验。验。一
33、开始铲运机采用视距外远程作业，即操作员用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。一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
34、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，最初装备了一台个阶段，最初装备了一台Toro 501EToro 501E铲运机，在巷铲运机，在巷道中安装了电子导航线，铲运机装载完成后，控道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。制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。制，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
35、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，开发了防止年安装了改进的装载电控系统，开发了防止铲运机互相碰撞的交通控制系统和导航系统。铲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巷道中的准确位置，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、空间信息，发出移动指令：向左、向右、前进、后退、稳定速度、加速或刹车，这些技术的采用后退、稳定速度、
36、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保证了在一个分段顺利实现三台铲运机的同时运行。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的优势，如不怕炮烟、尽管自动化铲运机有很大的优势，如不怕炮烟、不用休息、连续工作不用休息、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，所以成要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本要高于人工操作采场，并且需要在自动区域设操作采场，并且需要在自动区域设置红外探测器和安全门防止人置红外探测器和安全门防
37、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
38、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
39、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
40、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发展远程遥控和自动化采矿技术的先行者术的先行者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，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。
41、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
42、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世界四大不锈钢生产商之一，凯米（之一，凯米
43、（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
44、字化建设与国外有着显著的不同：(1)起步较晚起步较晚(2)由于信息技术的迅猛发展，使矿山企业，由于信息技术的迅猛发展，使矿山企业，尤其是现代矿山企业直接面对了信息技术尤其是现代矿山企业直接面对了信息技术发展的前沿技术和最新的管理理念发展的前沿技术和最新的管理理念(3)但这些先进的技术和理念与矿山企业的但这些先进的技术和理念与矿山企业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)硬件系统、自动控制系统、网络系统等硬件系统、自动控制系统、网络系统等可以快速与国际接轨可以快速与国际接轨(5)软件系统、系统集成与规划、管理理念软件系统、系
45、统集成与规划、管理理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)所有这些造成了国内矿山数字化建设内所有这些造成了国内矿山数字化建设内容复杂，架构庞大，规划相对困难容复杂，架构庞大，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
46、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产资源是矿山企业的加工对象，是矿山一切工矿产资源是矿山企业的加工对象，是矿山一切工作的基础。矿山只有全面掌握加工对象的形态、作的基础。矿山只有全面掌握加工对象的形态、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。因此，建立数字矿山，必须首先实现矿床的数字因此，建立数字矿山，必须首先实现矿床的数字化、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
47、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岩石力学特性的数字化除第除第5项外，以上工作均可由比较成熟的、已项外，以上工作均可由比较成熟的、已经商品化的矿业软件完成。经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
48、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 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果没有实时更新的基础数据，它只能是如果没有实时更新的基础数据，它只能是静态静态的可的可视化矿床模型视化矿床模型如果没有充分利用所建立的数字矿床模型，那么它如果没有充分利用所建立的数字矿床模型，那么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
49、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
50、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、自我学习目标目标矿山所有资源矿山所有资源(地质资源、人、财、物地质资源、人、财、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山企业生产过程的自动化、数字化不同于一矿山企业生产过程的自动化、数字化不同于一般的制造企业，特别是分布于不同中段的采掘般的制造企业，特别
