科技是第一生產(chǎn)力。面對(duì)持續(xù)低迷的礦業(yè)市場(chǎng)形勢(shì)和依然嚴(yán)峻的礦山安全生產(chǎn)形勢(shì)，加大科技創(chuàng)新力度，實(shí)現(xiàn)降本增效和安全環(huán)保已經(jīng)成為礦業(yè)特別是礦山企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展繞不開的話題。
由于地質(zhì)采礦條件復(fù)雜、生產(chǎn)體系龐大、采掘環(huán)境多變等特點(diǎn)，礦山開采面臨巨大挑戰(zhàn)，而隨著智能化成為繼工業(yè)化、電氣化、信息化之后世界科技革命又一次新的突破，建設(shè)綠色、智能和可持續(xù)發(fā)展的智慧礦山成為礦業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)。一部手機(jī)、一副VR眼鏡便能操控整座礦山的運(yùn)營(yíng)不再是夢(mèng)想。
2015年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》明確提出，加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化（信息化和工業(yè)化）深度融合的主攻方向；著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，推進(jìn)生產(chǎn)過程智能化，培育新型生產(chǎn)方式，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平。
2016年11月29日，國(guó)土資源部發(fā)布《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016-2020年）》，明確提出未來5年要大力推進(jìn)礦業(yè)領(lǐng)域科技創(chuàng)新，加快建設(shè)數(shù)字化、智能化、信息化、自動(dòng)化礦山，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+礦業(yè)”。
加快傳統(tǒng)礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，建設(shè)智慧礦山迎來縷縷春風(fēng)。那么，到底什么是智能礦山？國(guó)內(nèi)外礦山企業(yè)在智慧礦山領(lǐng)域開展了哪些建設(shè)和探索？我國(guó)礦山智能化建設(shè)還存在哪些亟待改善的問題？
智能礦山系統(tǒng)中的三維圖
智能化已成現(xiàn)代礦山建設(shè)標(biāo)志
截止到目前，礦山生產(chǎn)模式大致經(jīng)歷了四個(gè)階段：一是原始階段，即主要通過手工和簡(jiǎn)單挖掘工具進(jìn)行礦產(chǎn)采掘活動(dòng)，無規(guī)劃、低效率、資源浪費(fèi)極大；二是機(jī)械化階段，即大量采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行礦產(chǎn)生產(chǎn)活動(dòng)，機(jī)械化程度較高，但仍無規(guī)劃、生產(chǎn)較粗放、資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重；三是數(shù)字化礦山階段，采用自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)，采用信息化系統(tǒng)作為經(jīng)營(yíng)管理工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化整合、數(shù)據(jù)共享，但仍面臨系統(tǒng)集成、信息融合等諸多問題，而且核心仍圍繞擴(kuò)大開采量，對(duì)綠色開采、人文關(guān)懷、可持續(xù)發(fā)展等方面仍不夠重視；四是智慧礦山階段，通過智能信息技術(shù)的應(yīng)用，使礦山具有人類般的思考、反應(yīng)和行動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)物物、物人、人人的全面信息集成和響應(yīng)能力，主動(dòng)感知、分析、并快速做出正確處理的礦山系統(tǒng)。
具體來講，智慧礦山就是以互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)為主要載體的現(xiàn)代礦山建設(shè)的總稱，依托VR虛擬現(xiàn)實(shí)、實(shí)時(shí)礦山測(cè)量、GPS實(shí)時(shí)導(dǎo)航和遙控、GIS管理與輔助決策和3DGM的應(yīng)用，是對(duì)礦山當(dāng)前問題的一種積極的解決方案。
“智能化是礦山技術(shù)發(fā)展的最高形式，只有實(shí)現(xiàn)了智能化，才能極大地提高生產(chǎn)效率和安全水平，并從根本上實(shí)現(xiàn)安全礦山、和諧礦山?！毕嚓P(guān)人士表示，21世紀(jì)，各種現(xiàn)代化技術(shù)飛速發(fā)展，礦山數(shù)字化、智能化已成為現(xiàn)代礦山建設(shè)的重要標(biāo)志。
據(jù)了解，遙控采礦、無人工作面甚至無人礦井等已在加拿大、瑞典、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)成為現(xiàn)實(shí)。但是，在工信部對(duì)我國(guó)12個(gè)重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)兩化融合（信息化和工業(yè)化）發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)估報(bào)告中顯示，冶金礦山行業(yè)排名第十二位，與其他流程行業(yè)相比，信息化水平明顯偏低。我國(guó)礦山建設(shè)整體上還處于自動(dòng)化向智能化過渡階段。
兩座值得“點(diǎn)贊”的榜樣礦山
智慧礦山建設(shè)涉及現(xiàn)代信息、自動(dòng)控制、可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及采礦、地質(zhì)、測(cè)繪、系統(tǒng)工程等多學(xué)科，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在相關(guān)技術(shù)方面，近年來各國(guó)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分國(guó)外礦山已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無人礦山，比如位于瑞典北部的世界最大地下礦山——基律納鐵礦。
基律納鐵礦深入北極圈內(nèi)200千米，是世界上緯度最高的礦產(chǎn)基地之一，全年中有一大半時(shí)間被大雪覆蓋，嚴(yán)寒難耐。同時(shí)，基律納鐵礦以產(chǎn)高品位鐵礦石著名，其鐵礦蘊(yùn)藏量約18 億噸，礦山井下巷道寬闊，采礦設(shè)備十分先進(jìn)。目前，基律納鐵礦基本實(shí)現(xiàn)了“無人智能采礦”，僅依靠遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)，工人和管理人員就可實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)操作。在井下作業(yè)面除了檢修工人在檢修外，幾乎看不到其他工人。這一切都得益于大型機(jī)械設(shè)備、智能遙控系統(tǒng)的投入使用，以及現(xiàn)代化的管理體系，高度自動(dòng)化和智能化的礦山系統(tǒng)和設(shè)備是確保安全高效開采的關(guān)鍵。
如果基律納鐵礦代表傳統(tǒng)礦山的智能化升級(jí)，那么力拓2008年啟動(dòng)的“未來礦山”計(jì)劃將引領(lǐng)未來鐵礦山智能化發(fā)展的方向。
皮爾巴拉是一個(gè)被鐵銹覆蓋的棕紅色地帶，也是全世界最為有名的鐵礦產(chǎn)區(qū)，力拓引以為豪的15座礦山，就在這里。但在這片廣袤的礦山開采現(xiàn)場(chǎng)，可以聽到工程機(jī)械轟隆的運(yùn)轉(zhuǎn)聲，但是卻只看到寥寥可數(shù)的工作人員。
力拓的工作人員在哪？答案是1500千米之外佩斯市區(qū)。在力拓佩斯市的遠(yuǎn)程控制中心內(nèi)，頂端巨大而長(zhǎng)的屏幕顯示著15座礦山、4個(gè)港口和24條鐵路之間鐵礦石運(yùn)輸流程的各種進(jìn)度——哪一列火車在裝（卸）礦石，還有多長(zhǎng)時(shí)間裝（卸）完；哪一列火車正在行駛中，還有多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)港口；哪個(gè)港口正在裝船，已裝了多少噸等等，都有實(shí)時(shí)的展現(xiàn)。那些坐在大城市空調(diào)房里的調(diào)度員，依靠鼠標(biāo)管理礦坑、加工廠、鐵路、電力和港口的協(xié)調(diào)運(yùn)作，負(fù)責(zé)調(diào)度供水、發(fā)電、輸電與燃料分配的管理團(tuán)隊(duì)和資產(chǎn)健康管理團(tuán)隊(duì)，同時(shí)負(fù)責(zé)監(jiān)控皮爾巴拉鐵礦地區(qū)固定及移動(dòng)設(shè)備的完備情況。他們還要協(xié)助各種設(shè)備的維修工作，并預(yù)防更大故障。
我國(guó)礦山智能化任重道遠(yuǎn)
整體來看，由于我國(guó)礦山智能化起步較晚，技術(shù)相對(duì)落后，且礦山企業(yè)還存在重視程度不夠、信息化和智能化投資不足、復(fù)合型人才缺乏等問題，國(guó)內(nèi)采掘和冶金行業(yè)兩化融合水平偏低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)內(nèi)其他行業(yè)。但是，隨著國(guó)家不斷重視和扶持，國(guó)內(nèi)部分大中型礦山企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)工具普及率、關(guān)鍵工藝流程數(shù)控化率均得到一定程度的提高，智能化水平也在不斷提升。
例如，首鋼搭建了縱向四級(jí)（基礎(chǔ)裝備數(shù)字化、 生產(chǎn)過程數(shù)字化、 生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)字化、企業(yè)資源計(jì)劃數(shù)字化）、橫向四塊（應(yīng)用GIS地理信息系統(tǒng)、MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、ERP企業(yè)資源管理系統(tǒng)、OA信息系統(tǒng)）的數(shù)字化礦山整體框架，使采礦和選礦方面信息化智能化大大提高；山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司自主研發(fā)的“基于3G無線技術(shù)的智能化礦山綜合應(yīng)用平臺(tái)”，利用目前先進(jìn)的3G無線通訊技術(shù)，以手機(jī)為載體，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)接收安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和煤礦辦公管理系統(tǒng)等方面的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦井下的環(huán)境及設(shè)備信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，極大地提升了礦井的安全管理水平，降低了生產(chǎn)成本；智能礦山建設(shè)示范企業(yè)——河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司將智能礦山工作分為數(shù)字化建模、自動(dòng)化控制、信息化管理三個(gè)部分，在采礦、選礦礦山信息化管控平臺(tái)建設(shè)以及智能礦山物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方面已取得相應(yīng)進(jìn)展；鞍鋼礦業(yè)開展的“礦山智能工廠研究與應(yīng)用”建設(shè)，2013年至今共為企業(yè)創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益21.23億元……
面對(duì)礦業(yè)持續(xù)低迷，礦山企業(yè)急需開展礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)利用技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級(jí)，大力發(fā)展礦業(yè)數(shù)字化和智能化，通過“機(jī)械化換人，自動(dòng)化減人”實(shí)現(xiàn)降本增效，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造新的動(dòng)力。而在國(guó)家層面，國(guó)家歷來重視礦山信息化的整體建設(shè)，希望引入新的創(chuàng)新技術(shù)和科技手段來提升礦業(yè)技術(shù)設(shè)備水平、管理水平和開采過程的綜合質(zhì)量，并提出和推進(jìn)了“兩化融合”政策的實(shí)施。
因此，針對(duì)未來智能礦山建設(shè)，國(guó)內(nèi)礦山企業(yè)應(yīng)抓住新一代信息技術(shù)帶來的發(fā)展機(jī)遇，加強(qiáng)智慧礦山建設(shè)與整個(gè)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，改造傳統(tǒng)采礦業(yè)，不斷開創(chuàng)安全、綠色、高效的礦山建設(shè)新模式，用智能化建設(shè)迎接礦業(yè)新的“春天”。