地下金屬礦山智能化開(kāi)采綜合技術(shù)初探

王 林，鄭 釗

（西藏華泰龍礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，西藏 拉薩 850200）

工業(yè)是一個(gè)國(guó)家的立國(guó)之本。作為工業(yè)大國(guó)的中國(guó)更是如此。有色金屬對(duì)于我們國(guó)家的工業(yè)來(lái)說(shuō)有著非常重要的作用，除了在工業(yè)中直接被冶煉制造各種設(shè)備以外，很多有色金屬還是精密工業(yè)產(chǎn)物當(dāng)中重要的添加劑和催化劑，因此對(duì)于有色金屬開(kāi)采的關(guān)注逐步提升是一個(gè)必然的選擇。

1 地下金屬礦山智能化開(kāi)采綜合技術(shù)的意義

在有色金屬地下開(kāi)采的活動(dòng)當(dāng)中，應(yīng)用地下金屬礦山智能化開(kāi)采綜合技術(shù)有著巨大的意義。我們國(guó)家的礦產(chǎn)分布綜合性很強(qiáng)，同一個(gè)礦區(qū)的礦產(chǎn)一般都是若干種進(jìn)行伴生，而單一礦產(chǎn)數(shù)量就比較小。

所以如果我們采用智能化開(kāi)采綜合技術(shù)的話(huà)，可以提升礦區(qū)的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更加便利的基礎(chǔ)。不僅如此，智能化開(kāi)采可以降低施工成本和資源的浪費(fèi)，對(duì)礦產(chǎn)的利用度進(jìn)行提升。

除此之外智能化開(kāi)采可以對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行顯著提升和改善。智能化開(kāi)采技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)所引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題有著顯著的改善作用，不但為保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供了十分強(qiáng)大的技術(shù)支持，還對(duì)保護(hù)作業(yè)人員身心健康方面有著非常好的作用。

2 地下金屬礦山智能化開(kāi)采綜合技術(shù)思路構(gòu)建

在我們國(guó)家，地下金屬礦山的開(kāi)采智能化已經(jīng)全面鋪開(kāi)普及，在全國(guó)各地的地下金屬開(kāi)采中都起到了重要的作用。下面我們就對(duì)智能化開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。先是通過(guò)智能化技術(shù)對(duì)于資源進(jìn)行評(píng)估以及施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，接著就是利用智能化的通信技術(shù)進(jìn)行礦山的信息收集以及施工決策建立，借助已經(jīng)收集到的信息，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)于礦山的成功開(kāi)采。

2.1 針對(duì)地下的有色金屬資源進(jìn)行針對(duì)性的評(píng)估和開(kāi)采

在進(jìn)行有色金屬資源的地下開(kāi)采活動(dòng)當(dāng)中，通過(guò)智能化的開(kāi)采綜合技術(shù)輔助，我們可以提前對(duì)礦產(chǎn)區(qū)域內(nèi)部的資源情況進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，并且進(jìn)行合理化構(gòu)建下的開(kāi)采設(shè)計(jì)。這些技術(shù)主要包括有GIS技術(shù)，以及三維可視技術(shù)等針對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行精確測(cè)量定位的方式。

借助GIS技術(shù)，我們可以從相對(duì)來(lái)說(shuō)比較全面的角度，進(jìn)行礦山內(nèi)部的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況評(píng)估構(gòu)建，并且對(duì)礦產(chǎn)的分布情況進(jìn)行預(yù)判；借助三維可視技術(shù)，我們就可以對(duì)礦山進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真模型構(gòu)建，從而為當(dāng)前的礦產(chǎn)資源進(jìn)一步的開(kāi)采規(guī)劃進(jìn)行明確。

2.2 針對(duì)地下有色金屬構(gòu)建下的智能化通信技術(shù)

在進(jìn)行智能化開(kāi)采的活動(dòng)當(dāng)中，對(duì)于信息通信技術(shù)的應(yīng)用，是對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行針對(duì)性高效開(kāi)采的一個(gè)重要步驟。井下情況復(fù)雜多變，對(duì)通信要求極高，而一個(gè)雙向通信、傳輸高速以及傳輸信號(hào)量巨大的井下智能化通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于輔助開(kāi)采有著非常重要的意義。由于有色金屬礦山本身對(duì)信號(hào)的阻擋，因此在井下進(jìn)行移動(dòng)通信作業(yè)是一個(gè)很大的難點(diǎn)。早期的智能化通信技術(shù)，以漏泄通信智能化技術(shù)為代表。它主要解決了高速快捷雙向的無(wú)線(xiàn)電在礦井當(dāng)中進(jìn)行傳播的有效途徑。但是這種技術(shù)由于發(fā)展時(shí)間比較早，同時(shí)對(duì)于中繼信號(hào)臺(tái)的要求比較高，對(duì)中繼臺(tái)的質(zhì)量要求也十分嚴(yán)格，因此容錯(cuò)率低。最近這些年取而代之的技術(shù)主要有短距離低速率但是可靠性更高的ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，[1]和對(duì)設(shè)備要求較高但是具有更高可靠性的礦井CAN總線(xiàn)通信技術(shù)構(gòu)建。

ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的主要特點(diǎn)是占用信號(hào)頻率低，只要2.4MHz的頻段就可以很好地完成信號(hào)的傳輸；對(duì)設(shè)備可靠性需求較低，基于高效率CMOS設(shè)計(jì)的這套設(shè)備不需要額外附加很多其它的零件，就可以抵抗礦井當(dāng)中的各類(lèi)信號(hào)干擾，很好的完成信號(hào)傳輸任務(wù)；同時(shí)利用短距離無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸配合光纖網(wǎng)絡(luò)的物理信號(hào)傳輸，也會(huì)讓這套設(shè)備的可靠性得到充分的保證。

礦井CAN總線(xiàn)通信技術(shù)其主要的調(diào)度管理位置都在井上，信息通訊網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)建也在井上進(jìn)行處理。這種系統(tǒng)設(shè)置主要依靠的是物理光纖傳輸，通過(guò)在井筒上設(shè)置環(huán)形高速光纖數(shù)據(jù)傳輸帶，來(lái)對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行高速度、強(qiáng)抗擾的信息可靠輸送。考慮礦井下的特點(diǎn)，這種技術(shù)還可以有效地降低設(shè)備產(chǎn)生的熱量，屬于高防爆的設(shè)備。這兩種方式就是當(dāng)前針對(duì)地下有色金屬構(gòu)建下的智能化通信技術(shù)核心[2]。

2.3 地下有色金屬礦山條件構(gòu)建下的智能化開(kāi)采技術(shù)

在進(jìn)行有色金屬地下開(kāi)采的作業(yè)活動(dòng)中，我們可以借助上文提到的智能化通信技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)針對(duì)礦產(chǎn)資源的綜合收集以及整理。礦產(chǎn)資源的開(kāi)采可以借助各類(lèi)光纖通信資源和GIS技術(shù)以及三維建模等工具，對(duì)所要開(kāi)采的有色金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)環(huán)境進(jìn)行同步通信，使得地下金屬開(kāi)采的過(guò)程中可以跟地上的有色金屬開(kāi)采控制中心進(jìn)行信息化的同步處理。

當(dāng)?shù)V山進(jìn)行信息化數(shù)據(jù)收集的過(guò)程中，我們主要采用的是基于傳感器終端設(shè)備構(gòu)建下的雷達(dá)技術(shù)，或激光技術(shù)綜合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搭建，把地下礦藏的開(kāi)采相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)虛擬平臺(tái)的同步處理，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并最終得到各方面的結(jié)果匯總。

2.4 針對(duì)已經(jīng)探測(cè)出的地下有色金屬礦山情況采用智能化開(kāi)采技術(shù)

開(kāi)采技術(shù)人員可以在有色金屬礦山的環(huán)境下進(jìn)行針對(duì)性的綠色智能化開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐。所謂的智能化開(kāi)采技術(shù)，就是在原有的傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)，比如溶浸采礦技術(shù)、深礦井開(kāi)采或者是大采高綜放技術(shù)的基礎(chǔ)上，配合智能化通信和勘測(cè)技術(shù)，基于高速數(shù)據(jù)傳輸和高精確礦產(chǎn)勘查手段，在進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)候進(jìn)行精確開(kāi)采，盡可能躲避無(wú)效區(qū)域，讓每一次作業(yè)都命中關(guān)鍵。

施工人員可以從比較系統(tǒng)的角度對(duì)礦產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，比如相對(duì)濕度和溫度進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)還可以利用傳感器對(duì)施工區(qū)域的作業(yè)面進(jìn)行受力分析、提前預(yù)警操作，在保證了采礦效率的前提下盡可能避免了對(duì)資源的浪費(fèi)，同時(shí)提升了遠(yuǎn)程自動(dòng)化生產(chǎn)控制的能力。

3 結(jié)論

在當(dāng)前信息化的時(shí)代構(gòu)建下，我們國(guó)家的有色金屬地下礦產(chǎn)開(kāi)采事業(yè)借助了先進(jìn)的技術(shù)，獲得了更加全面地發(fā)展。當(dāng)智能化開(kāi)采綜合技術(shù)運(yùn)用到金屬礦產(chǎn)的地下開(kāi)采當(dāng)中時(shí)，明顯提升了施工效率，對(duì)我們國(guó)家的金屬采礦水平是一個(gè)巨大的飛躍。