勘探队员之歌 来自矿产勘查与评价 近日，许多团体、行业、地方绿色矿山建设标准中均提出了建设现代数字化矿山的要求，例如：
1.生产技术工艺装备的现代化。应加强技术工艺装备的更新改造，采用高效节能的新技术、新工艺、新设备和新材料，及时淘汰高能耗、高污染、低效率的工艺和设备，符合国土资源部《矿产资源节约与综合利用鼓励、限制和淘汰技术目录》。
2.鼓励矿山规模开采，推进机械化减人、自动化换人，实现矿山开采机械化，选矿、加工工艺自动化，关键生产工艺流程数控化率不低于70%。
3.生产管理信息化。应采用信息技术、网络技术、控制技术、智能技术，实现矿山企业经营、生产决策、安全生产管理和设备控制的信息化。
所谓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，是未来矿山的发展目标和方向。矿山数字化可以提高劳动生产率，降低成本；开采贫矿和深部矿体，改善矿工安全和健康状况。
对数字矿山的概念可以表述为几个不同的层次：矿山数字化信息系统，即从改变软件角度入手逐步实现矿山数字化；远程遥控和自动化采矿，即从改变硬件角度入手逐步实现矿山数字化。具体来说，现阶段矿山数字化表现在以下几方面：实现矿山勘测、规划、设计数字化，生产过程自动化，经营管理与决策过程数字化；矿山各类信息的采集、传输、处理、集成、显示到应用于生产过程、实现闭环控制；传统设备的智能化改造；矿山装备水平更新，生产工艺优化，生产效率提升。
发达国家数字化矿山技术的应用
矿业发达国家的矿山在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、GPD卡车自动调度和车辆智能行车系统，进入上世纪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。
矿山应用数字化矿山技术的要点主要包括：
数字化矿山配矿系统：
结合矿山的特点，以地质统计学克里格法为基本依据，建立地质数学模型。依据克里格法获得的单元品位估值，用线性规划和模拟开采方法建立了迭代优化配矿方法，进行配矿。
（1）地质数据库建立。将地质勘探工作提供的各项数据录入到计算机内，以作为单元品位的计算依据。地质数据库的数据主要由钻孔和探槽的地质信息组成。建立地质数据库后，在计算机内形成三维矿体、剖面、钻孔模型图，由计算机统计和分析全矿的矿石质量情况。
（2）三维地质模型建立与单元品位估值计算。以设计台阶参数为参考，将矿体模型划分为适合尺寸的单元，建立全矿单元文件。
地质统计学以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，研究那些在空间分布上既有随机性，又有结构性的随机变量，在矿体建模方面有独到之处。采用最优、线性无偏估计研究矿石品位的空间变异性、矿石与夹石的空间分布、不同块段的品位变化情况，计算给定边界品位下的矿石的储量，得到各单元的化学成分的计算结果，其结果存入单元数据库，利用单元数据库可以迅速做出各个水平分层的质量分布图和各剖面的质量分布图。
（3）中、长期配矿计划的编制。采用模拟开采和线性规划与迭代优化相结合的方法编制中、长期配矿计划。
模拟开采设计是在品位估值后建立的矿床模型上进行的，首先圈定一个采区，由计算机统计在这个开采境界中的矿块数，从而得到这个采区矿石的平均品位和矿量，最后把计算结果代入线性规划模型中求解；如结果不理想，则重新圈定采区，直到求出最优解。
（4）生产配矿计划编制。生产配矿计划是直接用于指导矿山生产的短期性生产计划。为了保证生产配矿计划的准确性，在编制生产配矿计划时我们以生产勘探数据为依据。生产勘探以炮孔岩粉为主，逐孔取一个样品，通过化学分析，可得各样品各成分品位值。将生产勘探数据存入生产地质数据库，以备生产配矿时调用。生产地质数据库得内容有：台段编号；采区编号、炮孔号、炮孔坐标，元素等。
生产配矿计划得编制以当班生产得矿石品位接近所在年度的配矿品位为目标，各挖据机得所在位置决定了各采区得品位，每班生产开始前，调度员将生产日期、计划班产量、各台挖据机所在位置坐标输入计算机，根据炮孔数据库得数据，计算出各台挖据机当班得采出矿石品位，通过规划计算可得当班各采区得最优配矿比例，根据比例计算出各个采区的配矿量。
生产调度系统
（1）初级应用。对采场及卸矿点采用全数字视频系统监控，视频数据的传输采用无线Mesh网络系统.
生产调度系统由数字视频监控和无线对讲和中心调度室组成.数字视频监控系统对矿山穿孔/爆破/装矿/运输及卸矿等关键岗位实施视频监控,视频数据通过无线Mesh网络系统传输到中心调度室。对挖据机、矿用自卸车、装载机、推土机及潜孔钻机等配备对讲机。接受来自中心调度室调度员调度指令。必要时，对矿用自卸车等主要设备实施GPS定位。
中心调度室由配矿计算机、视频DVR服务器、视频监视器、视频监控终端和无线对讲语音主机等组成。调度员根据配矿计算机班配矿计划通过无线对讲语音通讯系统对各设备进行调度；通过视频监控终端调节得到最佳观察效果；通过视频DVR服务器设定录像方式，录像文件的播放方式和录像时间；通过视频监视器观察矿山生产情况及时调整生产。
（2）高级应用。矿用GPS自动调度系统用于露天矿山生产调度指挥、监控和生产考核；矿山管理人员利用该系统，可实现对运输车辆、电动挖据及及其它工作设备的实时动态监控、优化调度、量化管理，从而大大提高矿山生产设备的利用率和生产效率，提高生产安全性，加强科学管理，实现优化生产。露天矿GPS定位、生产自动化调度系统涉及GPS卫星定位技术、移动通讯技术、GIS技术、运筹学理论及计算机技术等多个领域。系统由调度监控中心、通信网络、车载系统及管理信息系统等4部分组成。调度中心的电子地图上可监测移动目标的运行状态、安全状态等信息；车载系统接受驾驶员的调度请求和工作汇报，通过通讯网络传送给调度监控中心；管理信息系统对车辆、挖掘机的作业进行自动化记录、计量、统计、分析及调度，同时提供同矿山其他应用软件系统的接口。
云南某水泥用石灰石矿山实例截至2006年底，云南某水泥用石灰石矿山年生产规模200万t，实施的数字化矿山工程包括矿山数字化建设、生产计划优先和通讯无线化。
该矿通过采用地质统计学技术、数据库技术、无线通讯技术所形成的数字化矿山，对矿山生产、经营与管理各个环节要素，实现数字化、模型化、集成化管理，将矿山资源管理实现质的飞跃，矿山生产过程预控水平显著提高，资源利用率提高。具体效果表现在：扩大开采u境界，新增储量1106.18万t；矿山原设计46年，采用均化（数字化矿体）开采技术后，低品位矿石利用率达到90%以上，增加储量和计划剥离废石量共计2558.86万t，按利用率90%计算，可利用2302.97万吨，可延长矿山服务年限约13年；矿山可搭配利用1344万吨低品位矿石，减少废石场占地面积约33万m2,2003-2005年的3年间共利用低品位矿石92万吨；至2006年底，矿山未设排土场，也无废石外排，实现了零排放开采。
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；采矿生产调动自动化；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；矿山其他软件系统；矿山管控一体化平台等。
对于我国矿山，从地质资源数字化、三维可视化入手、开发生产信息管理系统、构建生产调度指挥和安全生产监测系统，应该时更为有效的途径。
图5 矿块
本文主要内容参照：
1.山东省绿色矿山建设标准
2.张振东、赵英朝、何继荣发表《水泥矿山数字化应用技术研究》
另：如有转载请注明出处。勘探队员之歌 来自矿产勘查与评价
< 完 >
