當(dāng)前位置：
在2018中國國際礦業(yè)大會的專題論壇中，采礦論壇格外引人注目，這一切皆因為它內(nèi)在的“學(xué)術(shù)”味道。以“科技引領(lǐng)、綠色開采”為主題的第十一屆全國采礦學(xué)術(shù)會議于10月19日在天津舉行。據(jù)介紹，為了更好地促進(jìn)礦業(yè)技術(shù)的交流，按照礦業(yè)大會組委會的安排，把這個學(xué)術(shù)會議作為今年國際礦業(yè)大會的一個重要組成部分一并舉行。
本屆中國國際礦業(yè)大會組委會主席、中國礦業(yè)聯(lián)合會會長彭齊鳴在會上致辭時表示，人類的經(jīng)濟(jì)社會活動永遠(yuǎn)離不開礦產(chǎn)資源提供的材料保障。我們要做的就是改變固有的低效的開采方式和先開采后治理的理念，逐步向更高的水平邁進(jìn)，實現(xiàn)智能開發(fā)、綠色開發(fā)。智能化綠色開采，不僅能生產(chǎn)出高質(zhì)量、低成本的礦產(chǎn)品，更能使礦業(yè)這座金山銀山無痕地融入到綠水青山，還會帶來新的金山銀山和更美的綠水青山，這也是我們礦業(yè)重塑形象的一個起點。
近年來，很多企業(yè)已經(jīng)在綠色礦業(yè)建設(shè)方面取得了非常顯著的進(jìn)展，而這很多都得益于新的采礦技術(shù)的應(yīng)用。在本次會議上，來自有關(guān)院校的專家學(xué)者、礦業(yè)企業(yè)負(fù)責(zé)人對綠色開發(fā)**技術(shù)和經(jīng)驗理念做了分享。
專家指點迷津
“綠色開發(fā)是**礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的命脈，也是**本世紀(jì)中葉建成美麗中國而國家允許的礦業(yè)開發(fā)模式。這是新時代保護(hù)生態(tài)環(huán)境制度的剛性約束和不可觸碰的高壓線。隨著淺部資源逐年減少、枯竭，開發(fā)深部資源是維持我國礦產(chǎn)資源有效供給、**我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的*主要途徑。研發(fā)顛覆性的采礦新技術(shù)、新工藝，實現(xiàn)深部遙控智能化無人采礦，是實深部礦產(chǎn)資源開發(fā)安全高效*大化的必由之路?！北本┛萍即髮W(xué)教授、中國工程院院士蔡美峰以“礦產(chǎn)資源綠色智能深部開采關(guān)鍵工程科技戰(zhàn)略研究”為題，分享了綠色開發(fā)、深部開采和智能化采礦未來礦業(yè)開發(fā)的三大主題。
蔡美峰表示，綠色采礦的主要方法有：一是將采礦與生態(tài)環(huán)境作為一個大系統(tǒng)進(jìn)行研究。不只把礦產(chǎn)看作資源，同時把土地、河流、地下水、植被等構(gòu)成環(huán)境生態(tài)的各種要素都當(dāng)作資源加以保護(hù)和利用。二是通過科學(xué)設(shè)計并采用**技術(shù)，將采礦對環(huán)境擾動控制在允許的范圍內(nèi)，以*小的環(huán)境擾動獲取*大的資源量和經(jīng)濟(jì)效益。三是采選過程采用無廢或少廢的工藝技術(shù)，實現(xiàn)廢料產(chǎn)出*小化；避免和控制廢棄物排放對環(huán)境和生態(tài)造成污染和破壞。四是與采礦同步開展礦山土地復(fù)墾與綠化。采礦過程中保持礦區(qū)完整的生態(tài)體系；開采結(jié)束以后只需要少量甚至不需要進(jìn)行末端治理，就能使礦山生態(tài)環(huán)境與自然生態(tài)環(huán)境有機(jī)地融為一個整體。
蔡美峰表示，我國深部開采面臨深部高地應(yīng)力、深部巖性惡化、深井高溫環(huán)境、深井提升等關(guān)鍵問題，需要破解。
巖爆是一種由采礦引起的人工誘發(fā)地震，它和天然地震一樣，都是一個能量聚集、演化和突然釋放的過程。天然地震的能量來自于地球的構(gòu)造運(yùn)動，礦山巖爆的能量來自于采礦開挖擾動。因此，借助地震學(xué)中能量與震級的關(guān)系式，可以根據(jù)開采擾動能量的大小，對潛在的巖爆趨勢與級別作出預(yù)測?；诓傻V過程，通過開采造成的擾動能量分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對開采誘發(fā)巖爆的趨勢和震級作出理論上的預(yù)測?！爱?dāng)前主要問題是巖爆檢測和實時預(yù)報還缺少成熟技術(shù)，準(zhǔn)確的巖爆短期和臨震預(yù)報還做不到。這同樣要依據(jù)巖爆誘發(fā)機(jī)理，盡早開發(fā)出智能化可視化的巖爆精準(zhǔn)探測與預(yù)報技術(shù)及設(shè)備。”蔡美峰表示。
目前國內(nèi)外采用的礦井降溫技術(shù)包括兩種，一種是非人工制冷和人工制冷技術(shù)。通風(fēng)是主要的非人工制冷降溫技術(shù)。但井深超過1000米后，單靠通風(fēng)不能達(dá)到降溫的要求，必須同時采用人工制冷的降溫技術(shù)才能得到降溫要求。人工制冷降溫包括水冷和冰冷兩種。目前我國采用人工制冷降溫的深井礦山只有很少幾個，而且我們降溫的設(shè)備多數(shù)是從國外引進(jìn)的，價格昂貴，很難在我國大范圍地推廣應(yīng)用。蔡美峰認(rèn)為，為了高效解決深井降溫問題，必須發(fā)展主動式降溫技術(shù)，重點在以下兩個方向：深井高溫巖層隔熱技術(shù)和深井地?zé)衢_發(fā)技術(shù)。深部采礦和深部地?zé)衢_發(fā)的有機(jī)結(jié)合，將為我國成為未來的采礦強(qiáng)國作出貢獻(xiàn)。
遙控智能化無人采礦是應(yīng)對不斷惡化的深部開采和環(huán)境條件的*好的方法，*大限度地提高勞動生產(chǎn)率和采礦效率、**開采安全的*根本、*有效、*可靠的方法。目前，國內(nèi)外采礦仍然還在無人礦山的初級階段。為了實現(xiàn)無人采礦從初級階段向高級階段的過渡，對傳統(tǒng)的采礦模式、采礦技術(shù)、采礦工藝和管理手段進(jìn)行根本性的變革是完全必要的，其中包括開發(fā)和創(chuàng)新一系列具有顛覆性的技術(shù)和方法。近幾年，國內(nèi)的一批礦山通過數(shù)字化礦山建設(shè)，遙控智能化作業(yè)水平有了長足的進(jìn)步。特別是煤礦進(jìn)展顯著。
關(guān)于智能采礦，北京科技大學(xué)教授明世祥分享了題為“智能采礦技術(shù)在金屬礦山的應(yīng)用與發(fā)展”的報告。
現(xiàn)在智能開采的現(xiàn)狀怎么樣？明世祥表示，金屬礦不同于煤礦，煤礦礦體賦存比較規(guī)范、比較規(guī)整，金屬礦形態(tài)都是比較復(fù)雜的、不規(guī)則的，傾角都是比較大的，都是立體性開采的。所以，露采金屬礦實現(xiàn)智能化開采相對是比較容易的，但是井下實行智能開采的難度就比較大。國外地下礦山智能開采技術(shù)，主要體現(xiàn)在采掘、運(yùn)輸環(huán)節(jié)上，在一些輔助的環(huán)節(jié)上也沒有完全達(dá)到智能化的條件?！拔覈蠖鄶?shù)是老礦山，資源不足，系統(tǒng)改造難，采礦方法復(fù)雜，適合高強(qiáng)度開采的礦體比較少。將來采礦自動化的程度、數(shù)字化的發(fā)展比較快，必然能夠推動地下智能礦山的建設(shè)。深井開采越來越多，也逼迫我們需要推進(jìn)智能化礦山建設(shè)?！泵魇老檎f。
在采礦災(zāi)害防治和預(yù)警方面，專家們也給出了方案。
我國礦產(chǎn)資源尤其是金屬礦山條件都不是很好，而且在這種情況下，越到深部礦山災(zāi)害會越來越多，深部開采面臨著巖爆、煤瓦斯突出等問題和挑戰(zhàn)。安全的*后一個問題就是預(yù)警，預(yù)警是**安全的重要手段。東北大學(xué)教授、“長江學(xué)者”朱萬成以“采礦巖石力學(xué)與金屬礦災(zāi)害預(yù)警”為題，分享了四個方面的內(nèi)容：關(guān)于巖石力學(xué)在金屬礦采礦里面的應(yīng)用的基本背景，關(guān)于采礦災(zāi)害預(yù)警的一些基本的學(xué)術(shù)觀點，巖石破壞機(jī)制與采礦之間的聯(lián)系，以及幾個工程的實例。他認(rèn)為，現(xiàn)在沒法圓滿回答“一個地方能不能發(fā)生垮塌或者巖爆”、“什么時候發(fā)生”這樣的問題?！霸诘V山，我們爆破開挖有可能發(fā)生巖爆，但是這種巖爆不是這個地方采動了馬上發(fā)生，或者這個地方采動了這個地方發(fā)生。要找到時間、空間跟現(xiàn)在的狀態(tài)有聯(lián)系，但是又不是直接的聯(lián)系，直接的聯(lián)系到底在哪里？怎么找到這個聯(lián)系？這是巖石力學(xué)需要解決的問題?！彼柚膶?dǎo)師唐春安的觀點分析，地震跟礦山發(fā)生災(zāi)害相比，地震設(shè)計的介質(zhì)不清楚，難以了解震源的性質(zhì)，但是礦山圍巖結(jié)構(gòu)相對清晰，但是也不是完全清楚。地震涉及到的時間跨度很長，但是礦山頻繁采動，可以讓人們更多地去理解或者了解它這個應(yīng)力采動影響的范圍或者程度。另外，地震面積比較大，難以建立分析模型，但是礦山的災(zāi)害是一個工程的尺度，相對容易把握，通過數(shù)值預(yù)測等方法可以對它的災(zāi)害有一定的把握。在深部開采過程中，誘發(fā)的短中期重復(fù)巖爆活動可以為掌握巖爆規(guī)律提供條件。在這個背景下，我們希望研發(fā)一個云平臺。通過云平臺，首先要研發(fā)它的大腦，這就必須要有實驗數(shù)據(jù)、理論模型和現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。有了這個立足條件，還必須有一個抓手，即建立基于監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)值模擬預(yù)測相結(jié)合的預(yù)警方法。“通過預(yù)測監(jiān)測不斷的循環(huán)，在同一個位置不斷地提高數(shù)據(jù)獲取量，加深對這個位置巖體的響應(yīng)信息或者災(zāi)害發(fā)生可能性的認(rèn)識程度。*終基于此，我們希望能夠做到預(yù)測?！?
企業(yè)傳經(jīng)
隨著核電的規(guī)?；l(fā)展，鈾產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。積極推動國內(nèi)鈾資源和海外鈾資源勘查開發(fā)，對于滿足我國核能發(fā)展的需求和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，實現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，提升鈾資源可持續(xù)發(fā)展水平具有重要意義。
從未來采礦趨勢發(fā)展來看，采礦技術(shù)的進(jìn)步取決于兩個方面，一是裝備和技術(shù)的進(jìn)步，二是隨著裝備技術(shù)的進(jìn)步，開采模式也將改變。
那么，未來采礦技術(shù)將向什么方向發(fā)展，我們又該如何建設(shè)世界**礦山，用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)去衡量呢？在論壇上，王李管也發(fā)表了自己的看法。
他介紹，世界**礦山包括設(shè)備**、管理**、系統(tǒng)**。對于建設(shè)世界**礦山，他認(rèn)為，可以通過數(shù)字化、信息化、智能化，對傳統(tǒng)的一些技術(shù)流程、技術(shù)方法進(jìn)行改變，進(jìn)而提高傳統(tǒng)裝備的工作效率，實現(xiàn)自動化、智能化。在管理上，打破過去只考慮單個裝備、單個系統(tǒng)的性能，而應(yīng)該注重全作業(yè)鏈的協(xié)同，也就是整個礦山生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)，做到一盤棋。同時，要以全流程、全員、全要素、全過程的數(shù)據(jù)為核心，把數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來。因為礦山的信息化發(fā)展有很多孤島，在基于生產(chǎn)技術(shù)和管理這三個層面上要把數(shù)據(jù)打通，建成一個好的數(shù)據(jù)中心和協(xié)作平臺，由人找數(shù)據(jù)變成數(shù)據(jù)找人。
論壇上，中國鈾業(yè)有限公司總工程師蘇學(xué)斌為大家介紹了我國第三代鈾礦采冶技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用。
蘇學(xué)斌表示，我國鈾業(yè)經(jīng)過了60年的發(fā)展，形成了三代技術(shù)：**代技術(shù)從1958年開始，是以常規(guī)采礦和攪拌浸出為標(biāo)志的天然鈾生產(chǎn)技術(shù)體系；第二代采鈾技術(shù)是從1985年發(fā)展起來的堆浸工藝和酸法地浸采鈾工藝；第三代技術(shù)是以二氧化碳加氧氣地浸采鈾技術(shù)，該技術(shù)既環(huán)保又安全，它**實現(xiàn)了從浸出試劑根源和工藝流程方面控制污染源產(chǎn)生，顛覆了鈾資源開發(fā)中“先污染后治理”的傳統(tǒng)環(huán)保理念，*大限度地保護(hù)了地下水。
技術(shù)的革新是實現(xiàn)綠色開采的原生動力。會上，招金礦業(yè)股份有限公司副總裁王春光分享了他們公司關(guān)于綠色開采技術(shù)的創(chuàng)新經(jīng)驗。主要有以下幾個方面：
第 二:深井開采制冷降溫技術(shù)。隨著淺部資源開采枯竭，深部開采將成為未來的主趨勢，而開采深度的增加所帶來的高壓、高地溫等問題日益突出。在高溫高壓環(huán)境、安全高效開采方面，招金礦業(yè)成功實施了國內(nèi)**非煤礦山井下制冷降溫項目，采用井下制冷、井下排熱方式進(jìn)行降溫，使得作業(yè)面的溫度由原來的35攝氏度降到現(xiàn)在的27攝氏度，大大改善了作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)的效率。
從未來采礦趨勢發(fā)展來看，采礦技術(shù)的進(jìn)步取決于兩個方面，一是裝備和技術(shù)的進(jìn)步，二是隨著裝備技術(shù)的進(jìn)步，開采模式也將改變。
那么，未來采礦技術(shù)將向什么方向發(fā)展，我們又該如何建設(shè)世界**礦山，用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)去衡量呢？在論壇上，王李管也發(fā)表了自己的看法。
他介紹，世界**礦山包括設(shè)備**、管理**、系統(tǒng)**。對于建設(shè)世界**礦山，他認(rèn)為，可以通過數(shù)字化、信息化、智能化，對傳統(tǒng)的一些技術(shù)流程、技術(shù)方法進(jìn)行改變，進(jìn)而提高傳統(tǒng)裝備的工作效率，實現(xiàn)自動化、智能化。在管理上，打破過去只考慮單個裝備、單個系統(tǒng)的性能，而應(yīng)該注重全作業(yè)鏈的協(xié)同，也就是整個礦山生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)，做到一盤棋。同時，要以全流程、全員、全要素、全過程的數(shù)據(jù)為核心，把數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來。因為礦山的信息化發(fā)展有很多孤島，在基于生產(chǎn)技術(shù)和管理這三個層面上要把數(shù)據(jù)打通，建成一個好的數(shù)據(jù)中心和協(xié)作平臺，由人找數(shù)據(jù)變成數(shù)據(jù)找人。
第 三:松軟礦體空場嗣后膏體充填技術(shù)。針對井噴下面礦體松軟、強(qiáng)度極低、頂板無法控制、采場穩(wěn)定性差等問題，招金礦業(yè)與科研單位合作，成功在新疆地區(qū)建設(shè)成了**膏體充填站。投入運(yùn)行后，生產(chǎn)能力大幅提升，延長了礦山尾礦庫的服務(wù)年限，提高了井下作業(yè)的安全性。
隨著礦業(yè)行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了許多關(guān)于信息化、智能化建設(shè)的概念。其中，數(shù)字礦山、智能采礦是目前比較受關(guān)注的概念。
那么什么是數(shù)字礦山？數(shù)字礦山的發(fā)展是怎樣的呢？會上，長沙迪邁數(shù)碼科技股份有限公司董事長王李管與大家分享了題為“數(shù)字智能化與未來礦山建設(shè)”的演講。
他表示，數(shù)字礦山是指以礦產(chǎn)資源開發(fā)過程數(shù)字化信息為基礎(chǔ)，對資源、規(guī)劃、設(shè)計、生產(chǎn)和管理進(jìn)行數(shù)字化建模、仿真、評估和優(yōu)化，并持續(xù)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)全過程的新型礦山技術(shù)體系和生產(chǎn)組織方式，也叫數(shù)字化礦山。而智能采礦是在數(shù)字化礦山的基礎(chǔ)之上，利用系統(tǒng)工程理論及網(wǎng)絡(luò)自動控制和人工智能等技術(shù)，以開采環(huán)境數(shù)字化和采掘裝備自動化為特質(zhì)，實現(xiàn)采礦計劃、生產(chǎn)、調(diào)度和決策等過程的智能化，是現(xiàn)代礦山信息化發(fā)展的新階段。
隨著《中國制造2025》逐步深入，礦山企業(yè)正在加快以智能礦山為目標(biāo)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，電機(jī)車無人駕駛作為智慧礦山的重要標(biāo)志正在被越來越多的礦山企業(yè)認(rèn)可。無人駕駛系統(tǒng)的實施不僅減少作業(yè)人員，還能改善工作環(huán)境、增加設(shè)備運(yùn)行時間、提高生產(chǎn)能力，真正達(dá)到本質(zhì)上的安全生產(chǎn)，實現(xiàn)機(jī)械化換人、解放人的目標(biāo)。
雖然國內(nèi)電機(jī)車無人駕駛起步比較晚，但是發(fā)展比較快，國內(nèi)企業(yè)一直在持續(xù)研究和推進(jìn)，并付諸于實施，已實現(xiàn)了遙控控制和自動行駛相結(jié)合的無人駕駛體系，但是與國際**技術(shù)相比，還未達(dá)到全自動化的目標(biāo)。
會上，丹東東方測控技術(shù)有限公司通訊導(dǎo)航部部長白洪亮圍繞“井下采礦無人駕駛技術(shù)”主題，為大家闡述了目前國內(nèi)無人駕駛的關(guān)鍵技術(shù)——
1
系統(tǒng)架構(gòu)，整個無人駕駛系統(tǒng)由三個層面構(gòu)成，*底層是車載控制系統(tǒng)，還有一個放礦機(jī)控制系統(tǒng)，中間環(huán)節(jié)是通訊系統(tǒng)，井下接一個光線管網(wǎng)，上面帶了很多無線通訊基站，地上就是控制中心和操控臺，主要包括：機(jī)車無人運(yùn)行控制系統(tǒng)；機(jī)車**定位系統(tǒng)；軌道障礙物識別和防碰撞；安全應(yīng)急保障系統(tǒng)；機(jī)車及各設(shè)備自身健康狀況監(jiān)測技術(shù)；機(jī)車優(yōu)化調(diào)度及信集閉系統(tǒng)；變速巡航系統(tǒng)；子裝礦系統(tǒng)；通信保障系統(tǒng)；溜井和卸礦坑料位監(jiān)測技術(shù)。
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機(jī)車**定位導(dǎo)航技術(shù)。該定位精度要求5厘米左右，所以在井下這一個環(huán)節(jié)，如果實現(xiàn)定位應(yīng)該是多種定位方式相結(jié)合的定位體系。另一個就是網(wǎng)絡(luò)，因為電機(jī)車是一個與外隔離的系統(tǒng)，要通過無線網(wǎng)絡(luò)把高清視頻和所有的控制信號傳到上位機(jī)，**不能延遲，有延遲就容易導(dǎo)致機(jī)車失控，更不能斷網(wǎng)或者有盲區(qū)，否則安全隱患太大。
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自動裝礦技術(shù)。自動裝礦技術(shù)是實現(xiàn)整個無人駕駛*難的環(huán)節(jié)，它主要包含：車斗的**定位、車廂的蠕動控制、放礦機(jī)控制、裝車車廂料位控制，還有大塊自動檢測，大塊自動檢測實際上是放礦控制中比較難的一個環(huán)節(jié)。
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變速巡航技術(shù)。它可以實現(xiàn)電機(jī)車的無人駕駛，主要針對所有的軌道、路段建模。電機(jī)車走到每一個位置的速度是預(yù)先設(shè)定好的，比如，什么時候升弓，什么時候降弓，什么時候避讓，所有過程做完，電機(jī)車就能實現(xiàn)自主運(yùn)行。此外，在車前安裝一個探測雷達(dá)，便可以往前掃射大概70米~100米的距離。在井下也建立了直道和彎道三維模型，通過前探雷達(dá)掃描與三維模型匹配，再結(jié)合機(jī)車視頻的自動識別，可以檢測到前方的軌道上是否有人、是否有其它設(shè)備，機(jī)車之間是否有足夠的安全距離，必要時采取自動緊急剎車，實現(xiàn)主動安全。
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安全應(yīng)急保障技術(shù)。該技術(shù)也可以說是一套安全保障機(jī)制，它包含機(jī)車行駛路線的分段閉鎖、機(jī)車防碰撞檢測、機(jī)車分段限速及斷電控制、軌道障礙物檢測、定點及車載視頻監(jiān)控、應(yīng)急處理預(yù)案、各崗位標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程、安全管理規(guī)范。
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