解析水泥矿山的数字化矿山技术

  数字化是当今科技发展的前沿产业。对于我国水泥业来说，要走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路，数字化、信息化是发展的必然趋势。

  开发水泥矿山的数字化技术，可使矿山规划管理具有更高的效率、更丰富的表现手法、更多的信息量、更高的分析能力和准确性，从而提高矿山生产和管理的时效性、有效性、资源优化配置水平、综合实力，促进矿山的可持续发展，达到提高整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。在当前我国水泥工业生产基本实现现代化的条件下，水泥矿山的数字化显得尤为重要。

  数字矿山概念

  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，是未来矿山的发展的目标和方向；国家提出以“工业化带动信息化、信息化促进工业化”，“用信息技术改造提升能源、矿业传统产业”，是对矿山数字化的很好诠释；学术界认为：构建数字矿山，以信息化、自动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，是我国矿业生存与发展的未来方向。

  矿山数字化能为矿山带来很多好处，主要表现在：提高劳动生产率，降低成本的需要，发达国家示范采区劳动生产率大概最少可以提高 90% ；开采贫矿和深部矿床的需要；改善矿工安全和健康状况的需要。

  发达国家数字化矿山技术的应用

  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劳动条件，提高采矿效率。露天矿山在上世纪 80 年代后期，陆续采用高精度激光 /GPS 自动测控、快速品位分析仪进行质量控制、GPS 卡车自动调度和车辆智能行车系统，实现全天候、高效率、安全生产。进入上世纪后 90 年代末期，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，实现远程遥控和自动化操作。

  国外数字化成功的经验说明，正是由于大量革命性的技术的使用，才使得数字化能够真正落实、见效。这些技术主要包括。

  （1）快速品位分析仪。这是一种相对分析技术，但只要标样全面，分析结果非常精确。最初的快速品位分析仪采用放射源激发电子飞跃，适用场合很受限制；最新技术采用激光激发，安全、可靠，适用范围非常广泛，可同时快速分析多种元素或元素组合。目前，矿山可选用的有各种配置。

  （2）激光雷达应用。用于高精度实时测控和井下导航，是井下矿山必需设备。

  （3）GPS 定位技术的应用。对矿山卡车、挖掘机、钻机、推土机实行定位，动态跟踪其工作状态和设备参数，从而达到自动安排车辆任务，计算产量。

  我国数字化矿山技术应用总体情况

  国内矿山数字化技术约有 20 年历史，在 2005 年以后得到较快发展。特别是近年来，在煤炭、冶金、有色及黄金等行业，矿山数字化得了空前的发展，相当一部分企业已经实现全面数字化。

  在我国数字化矿山技术实施过程中，先进的技术和理念与矿山企业的融合成为较大的难点。硬件系统、自动控制系统、网络系统等可以快速与国际接轨；软件系统、系统集成与规划、管理理念的提升与管理过程的规范化则仍需要做较多的工作。总体来说，我国矿山企业数字化技术与先进国家相比仍有较大差距，但处于一种强劲的发展阶段。

  数字化矿山技术在我国水泥矿山应用的基本情况

  国内水泥行业矿山数字化起步更晚，新型干法水泥生产线的工艺过程已经实现了自动化、生产现场远程可视化。但水泥矿山在地测数字化、采矿生产优化、调度自动化、品位在线监测、现场可视监测及统一通讯等方面才刚刚起步，国内只有少数矿山开始进行数字化技术的尝试。水泥矿山有以下特点：矿山信息化基础薄弱，技术人员少；粗放式管理，员工工作负荷大；生产任务紧，欠账多；采矿工艺上基本上露天台阶爆破，按经验进行爆破设计、配矿。同时，部分水泥矿山地质条件复杂，矿层与夹层交错，在生产过程中准确控制品位不易，大大增加了矿山生产组织和管理难度；矿石质量波动大，极易出现达不到控制指标的原料，使水泥生产存在严重质量隐患等问题。

  所有这些问题，可以通过采用数字化矿山技术加以调整和解决，对提升矿山效益，促进水泥生产影响意义深远。

  水泥矿山数字化发展趋势

  目前我国石灰石矿山的采矿方式主要是露天台阶爆破开采。随着工业建设的快速发展，传统的采矿方法已不能满足逐渐增大的石灰石矿需求量和对矿石品位控制的要求。社会的进步、科学技术的发展，、使得采矿向设备大型化与智能化、开采连续化、操作自动化、资源数字化及整体数字化等方向发展。借鉴其他矿山数字化过程的经验，水泥矿山可采取以下步骤进行数字化改造：矿山采场实时可视化监控；矿山地测采数字化；在线品位分析仪联网使用；矿山统一通讯技术；采矿生产调度自动化；矿山能源管理自动化；矿山水、气、油、电消耗采集自动化；矿山生产、安全软件系统；矿山其它软件系统；矿山管控一体化平台等。

  在一些矿业发达国家，矿山自动化、数字化建设已经成为一种必然。我国一些装备水平较高的矿山，自动化、数字化建设也已成为一种自觉行动。一些矿山企业建设数字矿山的积极性较高，但在认识上还存在差距，急于求成、重硬件、轻软件的现象普遍存在，这种观念需要改变。在信息技术领域，矿山自身力量相时薄弱，既懂管理又懂信息技术的复合型人才缺乏，单靠矿山自己的力量来建设数字矿山比较困难，采取外联协作是一种较好的解决办法。数字化矿山的建设可以依层次循序渐进，也可以采用选择重点逐步扩大或跨越式发展方式，其终极目标是实现矿山真正安全、高效、经济开采。