基于數(shù)字化信息化的礦山綠色開采技術(shù)應(yīng)用

申超龍

摘要：綠色開采技術(shù)是保證我國礦產(chǎn)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定長遠發(fā)展的關(guān)鍵手段，是維護礦產(chǎn)開采區(qū)域環(huán)境的重要前提，而隨著科學技術(shù)的不斷更新，在現(xiàn)有綠色開采技術(shù)的基礎(chǔ)上與數(shù)字化、信息化進行融合，利用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能技術(shù)進一步提升礦山開采技術(shù)整體水平。

關(guān)鍵詞：礦山；綠色開采；數(shù)字化信息化；應(yīng)用；問題；建議

一、綠色開采的基本概念及其技術(shù)核心內(nèi)容

所謂綠色開采主要指對礦山中礦產(chǎn)資源進行開采時采取的結(jié)合環(huán)境保護為基本內(nèi)容的開采形式，通過全面結(jié)合綠色環(huán)保理念和現(xiàn)代化信息數(shù)字化手段提升礦產(chǎn)礦產(chǎn)開采效率的同時保證對礦山環(huán)境的保護，確保維護我國礦產(chǎn)行業(yè)在穩(wěn)定發(fā)展的前提下確保周邊環(huán)境的穩(wěn)定性，提升環(huán)境的和諧性，促使我國長遠發(fā)展。

而在運用綠色開采方法時其技術(shù)核心內(nèi)容就是綠色環(huán)保。通常情況下，經(jīng)過開采且采空的礦山會出現(xiàn)巖體逐漸向采空區(qū)域移動的情況，且在開采過后會出現(xiàn)大量碎裂廢棄巖石和尾礦，當巖層移動到一定程度后，會導致突水現(xiàn)象、地下水位下降現(xiàn)象出現(xiàn)，嚴重時會直接引起地表塌陷，直接對上層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重損壞，因此，為解決這一問題，綠色開采技術(shù)在實施中主要以填充、廢石不出井、地下氣化開采、環(huán)境維護及恢復(fù)為主要核心，針對核心內(nèi)容開展相應(yīng)開采技術(shù)，以避免或解決以上問題。

二、我國現(xiàn)有綠色開采技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，許多礦山企業(yè)，特別是煤礦都在步入綠色開采時代，應(yīng)用綠色開采技術(shù)進行生產(chǎn)，并取得了良好的社會效果與經(jīng)濟效益。如在晉城、唐山、兗州、淮南等地已建立了綠色開采示范區(qū)，煤炭地下氣化，煤層瓦斯抽采都已經(jīng)形成了一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模；在江西贛南、德興等地溶浸采礦法在銅、金、鈾、稀土等礦山大力采用，紫金礦業(yè)集團也是溶浸采礦法的踐行者；此外，充填采礦法、保水開采、條帶開采、礦石與伴生礦物共采等綠色開采技術(shù)也在普遍被采用。

三、數(shù)字化、信息化與礦產(chǎn)開采

在數(shù)字化、信息化的采礦生產(chǎn)過程中，通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和可視化系統(tǒng)使各個人員之間的聯(lián)系，員工、部門、管理人員之間的聯(lián)系變的更加便捷、密切；虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以建立礦山開采的三維數(shù)字仿真立體模型，對礦山規(guī)劃、開拓設(shè)計甚至礦體的切割，鑿巖爆破等都可以進行軟件模擬優(yōu)化，可以提高資源利用率和工作效率；GPS調(diào)度系統(tǒng)和視屏監(jiān)控系統(tǒng)可以高效的協(xié)調(diào)井下運輸系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)系，對車輛和人員的位置實時監(jiān)控和管理.此外，數(shù)字化、信息化在資源評估、安全管理、決策管理、環(huán)境恢復(fù)等方面可以實現(xiàn)透明化、精細化、全面化，對轉(zhuǎn)變礦山管理方式，保障礦山安全起著極大的作用.

四、結(jié)合數(shù)字化信息化的礦山綠色開采技術(shù)的具體應(yīng)用及展望

針對數(shù)字化信息化結(jié)合礦山綠色開采技術(shù)并投入使用時必須考慮到以下兩點問題：第一，在礦產(chǎn)開采生產(chǎn)過程中極易對周邊自然環(huán)境造成嚴重污染，由于礦產(chǎn)多為金屬元素類，而在開采時未有先進技術(shù)和設(shè)備及時對廢水、廢棄液體進行處理，礦產(chǎn)中的游離元素會進入到水資源和土地當中，對水土造成嚴重污染，并出現(xiàn)重金屬污染現(xiàn)象，甚至部分區(qū)域在開采時對周邊樹木產(chǎn)生大量破壞，致使巖體暴露，出現(xiàn)山體滑坡等災(zāi)害，對環(huán)境水土資源造成嚴重破壞；第二，我國近年來對礦產(chǎn)資源的開采速度較快，且開采范圍較大，出產(chǎn)礦產(chǎn)數(shù)量較多，導致現(xiàn)有我國礦產(chǎn)質(zhì)量逐漸降低，且隨著開采深度的加深，對未來的開采生產(chǎn)過程增加了一定難度，導致礦石貧化率逐漸提升，且回收率逐漸降低。

要從根本上解決礦山開采與環(huán)境保護的矛盾問題，關(guān)鍵在于研究新的采礦技術(shù)，采用科學的手段，實現(xiàn)綠色開采和清潔生產(chǎn)，充分有效的回收資源，減少廢料排放。在知識經(jīng)濟時代，科技知識更新日新月異，物聯(lián)網(wǎng)正在興起，它通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的渠道實現(xiàn)人—物—人相互間的關(guān)系高效信息交互，并通過新的模式將各種信息技術(shù)融入社會行為。未來，數(shù)字化、信息化、自動化的綠色開采，將借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成感知礦山，最終實現(xiàn)智能采礦的目標，見圖1.

圖1 綠色采礦模式發(fā)展構(gòu)思

就當前我國礦山的發(fā)展狀況來看，無論是數(shù)字礦山還是綠色礦山都處于起步階段，因此從綠色開采模式向智能開采轉(zhuǎn)化仍需要一個長期的過程，但加快機械化、自動化步伐和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山的應(yīng)用，并將它們與綠色開采的理念相融合，勢必會推動開采模式的大變革.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以依托覆蓋于礦山三維空間的高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過感知信息將礦山的資源環(huán)境，生產(chǎn)環(huán)境、機械設(shè)備與人員相互之間聯(lián)系起來，實現(xiàn)交流互感，感知礦山環(huán)境、感知安全風險、感知井下人員、設(shè)備健康狀況，即感知礦山.

五、針對數(shù)字化信息化礦山綠色開采技術(shù)提出的問題及建議

1.技術(shù)中體現(xiàn)出來的問題

首先，溶浸采礦技術(shù)是綠色采礦技術(shù)類型之一，雖然該技術(shù)具有成本低、有效性高以及外排物較少的特點，但在開采過程中其溶浸液體仍舊會流入到地表水、土壤中，由于該溶劑本身具有化學物質(zhì)，因此在某種程度上仍舊會對環(huán)境產(chǎn)生一定污染；第二，現(xiàn)有數(shù)字化信息技術(shù)水平有限，且因我國地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，部分地區(qū)內(nèi)的礦井深度較大，在礦井內(nèi)對信號的接受程度較差，雷達探測器的精度無法滿足其開采需求；第三，部分礦產(chǎn)企業(yè)受自身規(guī)模限制，信息技術(shù)水平達不到該技術(shù)的應(yīng)用條件，信息孤島現(xiàn)象存在；第四，部分企業(yè)內(nèi)部缺少能夠?qū)υ摷夹g(shù)靈活使用的專業(yè)型人才，且國家政府部門關(guān)于該技術(shù)的相關(guān)文件內(nèi)容較少，對該技術(shù)的支持程度不夠。

2.相應(yīng)建議

第一，政府牽頭建立產(chǎn)學研相結(jié)合的模式對相關(guān)問題科學攻關(guān)，重點研究創(chuàng)新技術(shù)，如充填新技術(shù)，充填新材料，研發(fā)適合礦山的新軟件產(chǎn)品和綠色設(shè)備；第二，提高對發(fā)展綠色礦業(yè)重要性的認識，重視信息化人才和工程技術(shù)力量的培養(yǎng)；第三，加強信息安全建設(shè)，重視信息安全，確保信息實時、可靠；第四，正確處理和對待開采與環(huán)境協(xié)調(diào)，科學與可持續(xù)發(fā)展的問題。

六、結(jié)語

可持續(xù)發(fā)展，綠色發(fā)展才是科學的發(fā)展，構(gòu)建綠色礦山，發(fā)展綠色礦業(yè)是解決礦業(yè)環(huán)境問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本出路。因此，必須把握新機遇，迎接新挑戰(zhàn)，克服綠色開采技術(shù)在實踐應(yīng)用中的阻礙與難題，不斷創(chuàng)新理論，完善體系，更新理念，將綠色開采這一全新的模式全面推廣，造福礦區(qū)及周邊，為綠色礦業(yè)夢做貢獻。

參考文獻：

[1]汪云甲.數(shù)字礦山、安全信息化建設(shè)與礦區(qū)資源綠色開發(fā)[C]//煤炭資源高效綠色開采與數(shù)字礦山學術(shù)討論會.0.

[2]吳文銳.基于數(shù)字化礦山戰(zhàn)略及技術(shù)研究[J].電子世界，2014（4）.

（作者單位：河北中煤四處礦山工程有限公司）