某鐵礦數字化礦山建設研究

洪國敏，周志剛，牟英杰

（包鋼集團礦山研究院，內蒙古 包頭014010）

近年來，國際和國內已經在數字化礦山建設領域進行了成功的嘗試并取得了巨大的進展。我國目前研究開發出的新一版基于數字化礦山整體解決方案的礦山數字化軟件系統，達到了國際領先水平。不少大型礦山企業如云南銅業集團大紅山銅礦通過應用數字礦山軟件平臺，實現了礦區的三維可視化和數字化，建立了以綜合通訊平臺為基礎的礦山生產管理與調度、生產數據在線采集的數字化礦山管理平臺，極大地提高了地質、測量、采礦等專業的精度和效率。國內還有江西德興銅礦，攀鋼蘭尖鐵礦等迅速地在一些大型礦業集團推廣使用。

1 背景

某鐵礦是一座鐵、鈮等多金屬共（伴）生礦床，賦存于寬溝背斜南翼的H8白云巖與H9板巖的過渡帶中，東西長18km，南北寬3km，面積48km2。該鐵礦床自發現至今，經過50多年的開發，鐵金屬儲量不斷消耗、可采富礦資源越來越少。因此，建設的主要目的和意義歸納為以下四點。

1）解決礦山迫切需要解決的問題：建立礦山地質信息庫和三維數字化模型，有效整合既有資源，科學布局未來發展規劃，對建立長效的發展方案提供戰略性指導。

2）通過分析各種礦物的賦存狀況，以提高礦產資源綜合利用水平，為礦山合理開發利用資源提供科學依據。

3）通過三維數字化模型應用，進一步加強礦山綜合管理水平和生產技術指標優化，降低日常管理工作的勞動強度，實現礦山系統三維數字化綜合管理。

4）構建礦山數字化模型，提高礦山數字化、可視化建設水平，既是生產上的技術進步，也是企業形象的提升。

2 某鐵礦數字化礦山建設

2.1 數字化軟件平臺簡介

在推進礦山數字化的過程中，礦山企業如何選擇一款適合礦山自身發展的礦業軟件產品，成為礦山企業的首要任務。而在過去的幾年里，在三維礦業軟件都是以國外的為主，由于國內外采礦工藝、水平、規模的差異，很難直接、方便地用于解決國內礦山生產問題，不能做到全面并符合我國礦山的生產實際需要。相對來說，DIMINE三維礦業軟件是由中南大學自主開發的一款國內先進的專業數字化礦山軟件，正是在充分調查國內礦山生產需求、吸收國內外軟件優點的基礎上開發出的，解決了國外軟件在中國應用中不能解決的實際問題，相比國外軟件更具有實用性、操作性強等特點。它作為一套完整而且全面的軟件系統，極大地改進了測量、采礦、地質專業人員及安全管理人員的技術信息交流。

2.2 建設目標

1）采用成熟的計算機軟件系統，實現礦產資源、開采方案設計、開采環境的數字化、模型化與可視化。

2）采用先進的傳感器與通信技術，實現礦山生產過程、設備、安全與開采環境監控等數據的自動采集、智能分析與可視化處理，實現移動設備的定位、跟蹤及生產過程的智能調度與控制。

3）建立以光纖和無線通訊為主體的多媒體通訊網絡，形成語音、視頻與數據同網傳輸的網絡體系，實現礦山信息的分布式共享。

4）通過對有關數據庫進行過濾、整合，形成數字倉庫，提供查詢、統計、分析、決策支持等功能，為管理與決策科學化提供數據和技術支持。

5）對各應用系統進行整合，形成統一的數字露天礦山主界面，通過該界面調用或查看各應用系統，實現數字露天礦山總體功能，并提供擴展開放接口，便于系統擴展和擴充。

2.3 實現三維數字化模型

引進DIMINE礦業軟件進行軟件應用研究并開展礦山數字化的建設，該鐵礦的礦山建設流程如圖1所示。

圖1 數字化礦山建設流程

依據上述流程，礦山完成的主要數字化建設內容如下。

1）系統整理收集礦山深部探礦、生產勘探等歷次勘探資料，將勘探數據信息按開口信息、測斜信息、樣品信息進行四個類型進行分類，并在此基礎上建立完善的地質基礎數據庫。以下以鉆孔2－73為例，各數據庫結構見表1～4，實現了礦山地質信息的動態查詢、管理及鉆孔的三維可視化見圖2。

表1 鉆孔2－73測斜文件數據庫

表2 鉆孔2－73孔口文件數據庫

表3 鉆孔2－73樣品文件數據庫

表4 鉆孔2－73巖性文件數據庫

2）完成構建礦體的三維實體模型，將鉆孔數據庫與礦體模型進行三維顯示見圖3。礦體三維模型的建立為進一步的采礦設計和開采提供真實有效的數據和依據，為礦山的合理規劃創造了條件。

3）完成三維地表模型和采場最終境界模型的建立見圖4。

圖2 三維鉆孔模型

圖3 鉆孔與礦體三維實體模型

圖4 地表模型與采場境界模型圖

3 結語

目前，隨著礦山開采深度增加，礦山開采條件越來越惡劣，金屬含量高的礦石也越來越少，對采礦安全環境的要求也越來越嚴格，礦山安全生產需要科技支撐與技術創新，只有通過建設數字礦山，才能更好地解決這些問題。我們需要通過對整個礦山進行詳細需求分析，從信息采集、傳輸、遠程自動控制、可視化等方面大力展開研究工作，真正將數字礦山的內容貫穿于礦山的生產、經營、管理、安全等全過程。同時，我們可以利用國內外先進經驗，來保證數字礦山建設質量。數字礦山建設是一項復雜的系統工程，應從企業的長遠發展和整體出發，統一規劃，分步實施。

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