淺談數(shù)字礦山建設(shè)進(jìn)展

【摘 要】隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，礦產(chǎn)資源消費呈井噴式增長， 采礦選礦難度日益增大， 促使采礦行業(yè)逐漸走向數(shù)字化和智能化。本文概述了數(shù)字礦山建設(shè)的重要意義，介紹了數(shù)字礦山國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展，并對當(dāng)前面臨的問題進(jìn)行分析，最后提出數(shù)字礦山發(fā)展的建議。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字礦山；研究現(xiàn)狀；建設(shè)

0.引言

隨著信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、3S(GIS，GPS，RS)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，礦山信息化、數(shù)字化的實現(xiàn)也成為可能。在1999年召開的首屆國際數(shù)字地球大會上，再次提出了數(shù)字礦山的概念。啟用先進(jìn)的數(shù)字化手段對礦產(chǎn)資源的開采進(jìn)行合理設(shè)計規(guī)劃、科學(xué)并有效的控制是空間技術(shù)、信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，使其在礦業(yè)中發(fā)揮出越來越大的作用， 是當(dāng)代礦業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和方向。數(shù)字礦山是把真實礦山用數(shù)字化的形式再現(xiàn)出來，是在統(tǒng)一的空間坐標(biāo)下，用科學(xué)合理的方法將各類礦山、地質(zhì)信息組織在一起，將海量異質(zhì)的礦山信息和資料進(jìn)行全面、高效、有序的管理和整合。

1.數(shù)字礦山建設(shè)的意義

數(shù)字礦山建設(shè)在實現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮出巨大的作用。數(shù)字礦山可以將礦產(chǎn)資源的存儲情況和開采情況系統(tǒng)化、數(shù)字化地表現(xiàn)出來。數(shù)字化礦山的研究和建設(shè)對于現(xiàn)代礦山企業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義，表現(xiàn)在如下幾個方面:

1.1簡化管理

礦山是一種特殊的地理區(qū)域，現(xiàn)代礦山一般規(guī)模大，占地廣，地質(zhì)條件參差不齊，開采方式復(fù)雜。數(shù)字礦山利用計算機(jī)技術(shù)把地質(zhì)資料匯總管理，不但保證了地質(zhì)數(shù)據(jù)資料管理工作的高效及正確性，也提高了管理人員的工作效率，減少了工作量。

1.2利于開發(fā)和發(fā)現(xiàn)資源

數(shù)字礦山信息系統(tǒng)可以綜合分析礦山多年開采和補(bǔ)充勘探的大量的地質(zhì)資料，以三維立體的方式將這些資料表達(dá)出來，作為礦床地質(zhì)信息的定量描述，對礦體分布規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步分析，從而能夠?qū)ΦV床邊緣及深部成礦進(jìn)行有效的預(yù)測。對礦床圖形進(jìn)行分析研究，還可以合理的確定礦山的開拓計劃、優(yōu)選采礦方法，從而大大提高工程設(shè)計、分析的能力。

1.3為地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防提供依據(jù)

礦山是一個多介質(zhì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間體，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的情況隨時可能遇到。一旦決策失誤或措施不及時，都將會導(dǎo)致重大事故。數(shù)字礦山信息系統(tǒng)可以利用勘測資料和生產(chǎn)過程中提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測分析，為災(zāi)害的預(yù)防提供了可靠的依據(jù)。

2.數(shù)字礦山研究現(xiàn)狀

2.1國外研究現(xiàn)狀

目前，實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動化采礦是礦業(yè)發(fā)達(dá)的國家建設(shè)數(shù)字礦山的重點。國際著名礦山企業(yè)加拿大國際鎳業(yè)公司從20世紀(jì)90年代初，就開始在數(shù)字化礦山的基礎(chǔ)上研究遙控采礦技術(shù)，其目的是實現(xiàn)整個采礦過程的遠(yuǎn)程遙控操作。現(xiàn)在，國際鎳業(yè)公司已研制出遠(yuǎn)程遙控樣機(jī)系統(tǒng)，并在加拿大安大略省的薩德泊里盆地的幾家地下鎳礦試用，實現(xiàn)了在地面對地下礦山機(jī)械進(jìn)行控制，甚至可以從400km以外的多倫多對地下鎳礦的采、掘、運等活動進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織在2001年的項目“勘探和采礦數(shù)據(jù)四維可視化”中，用VRML和Java實現(xiàn)了一個四維可視化、交互的平臺，該平臺主要目的是集成測量、地質(zhì)、鉆孔、三維地震、重力、地球物理等真三維數(shù)據(jù)，高效、快速和便捷地顯示在網(wǎng)絡(luò)上，為用戶提供一個交互、易理解的煤礦虛擬環(huán)境，并實現(xiàn)了對三維數(shù)據(jù)的解釋、驗證和認(rèn)知。

2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國目前可用于數(shù)字化礦山方面的軟件相對比較少，水平和發(fā)達(dá)國家相比也有很大差距，但也取得了一定的成績。2002年春天，以“數(shù)字礦山戰(zhàn)略及未來發(fā)展”為主題的中國科協(xié)第86界青年科學(xué)家論壇勝利召開。我國第一座數(shù)字礦山山東新汶礦業(yè)集團(tuán)泰山能源股份有限公司翟鎮(zhèn)煤礦，它與北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所合作，是國內(nèi)第一家應(yīng)用數(shù)字化礦井技術(shù)礦山。北京華油吉澳科技開發(fā)有限責(zé)任公司投資成功開發(fā)了面向石油地質(zhì)專家和油藏工程師的專業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)GEOTOOLS3.0系統(tǒng)。煤炭科學(xué)研究總院西安分院開發(fā)的礦井三維地質(zhì)模型軟件，具有光照模型顯示、儲量自動計算、三維多層地質(zhì)建模、任意地質(zhì)剖面剖切功能及礦井巷道系統(tǒng)三維模型顯示和成圖等功能。北京理正軟件設(shè)計研究院開發(fā)的LeadingGIS也比較好的實現(xiàn)了地質(zhì)體的三維可視化，武漢中地信息工程有限公司的MAPGIS、北京超圖的SUPERMAP等都帶有二維可視化的模塊。還有首鋼礦業(yè)公司的GIS-MES-ERP-OA 集成系統(tǒng)和山東招金集團(tuán)的三維地測采生產(chǎn)輔助決策系統(tǒng)。

3.存在的問題與不足

隨著信息技術(shù)飛速的發(fā)展，數(shù)字礦山也已經(jīng)開始從理論分析階段逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。雖然我國對數(shù)字礦山技術(shù)研究取得了一定的成就，但是礦山數(shù)字化整體水平還比較低，在礦山數(shù)字化建設(shè)過程中還存在著一系列問題，與國際先進(jìn)水平存在一定差距。目前很多大中專院校都開設(shè)了數(shù)字化礦山的相關(guān)專業(yè)，我國現(xiàn)階段既熟悉礦山的業(yè)務(wù)又了解信息系統(tǒng)整體規(guī)劃的綜合性人才依然缺乏。

我國很多礦山的經(jīng)營理者和專業(yè)技術(shù)人員， 對建設(shè)數(shù)字礦山的重要性認(rèn)識不足，加之需投入大量的人財物，導(dǎo)致他們積極性不高。另外還有一些企業(yè)沒有把建設(shè)數(shù)字礦山作為礦山發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)來對待， 缺少長遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃， 從而也影響了數(shù)字礦山建設(shè)的進(jìn)程。

目前，我國適用于礦山應(yīng)用的數(shù)據(jù)集成軟件非常缺乏，專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊相對薄弱。所以，進(jìn)行數(shù)據(jù)集成軟件的研發(fā)是當(dāng)前建設(shè)數(shù)字化礦山的一個迫切任務(wù)。

4.數(shù)字礦山建設(shè)建議

為提高礦山的競爭力，實現(xiàn)礦山的安全高效、綠色環(huán)保、科技文明發(fā)展，建設(shè)數(shù)字礦山是十分緊迫的。根據(jù)目前現(xiàn)狀，需要培養(yǎng)人才、引進(jìn)人才、留住人才。礦山主管部門及企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)要親自牽頭，確保有足夠的資金投入，制定詳細(xì)的規(guī)劃和具體的實施步驟，循環(huán)漸進(jìn)，逐步實施，并加強(qiáng)高級管理人員的信息化培訓(xùn)工作。數(shù)字礦山建設(shè)應(yīng)該按從簡單到復(fù)雜、從小規(guī)模到大規(guī)模的原則有序進(jìn)行，并在國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）的統(tǒng)一框架下，按照行業(yè)、企業(yè)數(shù)字化建設(shè)的要求和慣例，建立礦山數(shù)據(jù)倉庫，逐步實現(xiàn)礦山地、測、采專業(yè)的數(shù)字化，礦山安全管理數(shù)字化，礦產(chǎn)資源管理數(shù)字化。

5.結(jié)束語

數(shù)字礦山是現(xiàn)代化礦山的發(fā)展方向，也將是資源開發(fā)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。礦山企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身實際情況，整體規(guī)劃，有重點、分步驟、有序地實施數(shù)字化建設(shè)。數(shù)字礦山的功能性及重要性將會在今后的應(yīng)用中逐步顯現(xiàn)出來。數(shù)字礦山的發(fā)展前景非常廣闊，但同時也充滿了挑戰(zhàn)。

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