地下金屬礦山智能化開采綜合技術(shù)初探

王 林，鄭 釗

（西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司，西藏 拉薩 850200）

工業(yè)是一個國家的立國之本。作為工業(yè)大國的中國更是如此。有色金屬對于我們國家的工業(yè)來說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，因此對于有色金屬開采的關(guān)注逐步提升是一個必然的選擇。

1 地下金屬礦山智能化開采綜合技術(shù)的意義

在有色金屬地下開采的活動當(dāng)中，應(yīng)用地下金屬礦山智能化開采綜合技術(shù)有著巨大的意義。我們國家的礦產(chǎn)分布綜合性很強(qiáng)，同一個礦區(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采綜合技術(shù)的話，可以提升礦區(qū)的綜合競爭實力，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，智能化開采可以降低施工成本和資源的浪費，對礦產(chǎn)的利用度進(jìn)行提升。

除此之外智能化開采可以對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行顯著提升和改善。智能化開采技術(shù)對于傳統(tǒng)開采技術(shù)所引發(fā)的環(huán)境污染問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采綜合技術(shù)思路構(gòu)建

在我們國家，地下金屬礦山的開采智能化已經(jīng)全面鋪開普及，在全國各地的地下金屬開采中都起到了重要的作用。下面我們就對智能化開采技術(shù)進(jìn)行簡單的分析。先是通過智能化技術(shù)對于資源進(jìn)行評估以及施工方案進(jìn)行設(shè)計，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，最后實現(xiàn)對于礦山的成功開采。

2.1 針對地下的有色金屬資源進(jìn)行針對性的評估和開采

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

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

2.2 針對地下有色金屬構(gòu)建下的智能化通信技術(shù)

在進(jìn)行智能化開采的活動當(dāng)中，對于信息通信技術(shù)的應(yīng)用，是對礦產(chǎn)進(jìn)行針對性高效開采的一個重要步驟。井下情況復(fù)雜多變，對通信要求極高，而一個雙向通信、傳輸高速以及傳輸信號量巨大的井下智能化通信網(wǎng)絡(luò)，對于輔助開采有著非常重要的意義。由于有色金屬礦山本身對信號的阻擋，因此在井下進(jìn)行移動通信作業(yè)是一個很大的難點。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線電在礦井當(dāng)中進(jìn)行傳播的有效途徑。但是這種技術(shù)由于發(fā)展時間比較早，同時對于中繼信號臺的要求比較高，對中繼臺的質(zhì)量要求也十分嚴(yán)格，因此容錯率低。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無線通信技術(shù)，[1]和對設(shè)備要求較高但是具有更高可靠性的礦井CAN總線通信技術(shù)構(gòu)建。

ZigBee無線通信技術(shù)的主要特點是占用信號頻率低，只要2.4MHz的頻段就可以很好地完成信號的傳輸；對設(shè)備可靠性需求較低，基于高效率CMOS設(shè)計的這套設(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)中的各類信號干擾，很好的完成信號傳輸任務(wù)；同時利用短距離無線信號傳輸配合光纖網(wǎng)絡(luò)的物理信號傳輸，也會讓這套設(shè)備的可靠性得到充分的保證。

礦井CAN總線通信技術(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，通過在井筒上設(shè)置環(huán)形高速光纖數(shù)據(jù)傳輸帶，來對相關(guān)的信息進(jìn)行高速度、強(qiáng)抗擾的信息可靠輸送?？紤]礦井下的特點，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)建下的智能化開采技術(shù)

在進(jìn)行有色金屬地下開采的作業(yè)活動中，我們可以借助上文提到的智能化通信技術(shù)，來實現(xiàn)針對礦產(chǎn)資源的綜合收集以及整理。礦產(chǎn)資源的開采可以借助各類光纖通信資源和GIS技術(shù)以及三維建模等工具，對所要開采的有色金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行檢測，同時借助計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境進(jìn)行同步通信，使得地下金屬開采的過程中可以跟地上的有色金屬開采控制中心進(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，把地下礦藏的開采相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測虛擬平臺的同步處理，對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并最終得到各方面的結(jié)果匯總。

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

開采技術(shù)人員可以在有色金屬礦山的環(huán)境下進(jìn)行針對性的綠色智能化開采技術(shù)實踐。所謂的智能化開采技術(shù)，就是在原有的傳統(tǒng)開采技術(shù)，比如溶浸采礦技術(shù)、深礦井開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)行開采的時候進(jìn)行精確開采，盡可能躲避無效區(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)的角度對礦產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的各項數(shù)據(jù)，比如相對濕度和溫度進(jìn)行檢測，同時還可以利用傳感器對施工區(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資源的浪費，同時提升了遠(yuǎn)程自動化生產(chǎn)控制的能力。

3 結(jié)論

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