解析水泥礦山的數字化礦山技術
數字化是當今科技發展的前沿產業。對于我國水泥業來說,要走科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化道路,數字化、信息化是發展的必然趨勢。
開發水泥礦山的數字化技術,可使礦山規劃管理具有更高的效率、更豐富的表現手法、更多的信息量、更高的分析能力和準確性,從而提高礦山生產和管理的時效性、有效性、資源優化配置水平、綜合實力,促進礦山的可持續發展,達到提高整體效益、市場競爭力和適應能力的目的。在當前我國水泥工業生產基本實現現代化的條件下,水泥礦山的數字化顯得尤為重要。
數字礦山概念
數字礦山是數字地球理念及技術在礦山勘探、開發及礦山管理中的具體應用,是未來礦山的發展的目標和方向;國家提出以“工業化帶動信息化、信息化促進工業化”,“用信息技術改造提升能源、礦業傳統產業”,是對礦山數字化的很好詮釋;學術界認為:構建數字礦山,以信息化、自動化和智能化帶動采礦業的改造與發展,開創安全、高效、綠色和可持續的礦業發展新模式,是我國礦業生存與發展的未來方向。
礦山數字化能為礦山帶來很多好處,主要表現在:提高勞動生產率,降低成本的需要,發達國家示范采區勞動生產率大概最少可以提高 90% ;開采貧礦和深部礦床的需要;改善礦工安全和健康狀況的需要。
發達國家數字化礦山技術的應用
礦業發達國家的礦山數字化主要從開采過程的自動化、智能化入手,以求最大限度的改善礦工的勞動條件,提高采礦效率。露天礦山在上世紀 80 年代后期,陸續采用高精度激光 /GPS 自動測控、快速品位分析儀進行質量控制、GPS 卡車自動調度和車輛智能行車系統,實現全天候、高效率、安全生產。進入上世紀后 90 年代末期,這些國家信息化的重點已經轉移到地下礦山生產過程自動化,實現遠程遙控和自動化操作。
國外數字化成功的經驗說明,正是由于大量革命性的技術的使用,才使得數字化能夠真正落實、見效。這些技術主要包括。
(1)快速品位分析儀。這是一種相對分析技術,但只要標樣全面,分析結果非常精確。最初的快速品位分析儀采用放射源激發電子飛躍,適用場合很受限制;最新技術采用激光激發,安全、可靠,適用范圍非常廣泛,可同時快速分析多種元素或元素組合。目前,礦山可選用的有各種配置。
(2)激光雷達應用。用于高精度實時測控和井下導航,是井下礦山必需設備。
(3)GPS 定位技術的應用。對礦山卡車、挖掘機、鉆機、推土機實行定位,動態跟蹤其工作狀態和設備參數,從而達到自動安排車輛任務,計算產量。
我國數字化礦山技術應用總體情況
國內礦山數字化技術約有 20 年歷史,在 2005 年以后得到較快發展。特別是近年來,在煤炭、冶金、有色及黃金等行業,礦山數字化得了空前的發展,相當一部分企業已經實現全面數字化。
在我國數字化礦山技術實施過程中,先進的技術和理念與礦山企業的融合成為較大的難點。硬件系統、自動控制系統、網絡系統等可以快速與國際接軌;軟件系統、系統集成與規劃、管理理念的提升與管理過程的規范化則仍需要做較多的工作??傮w來說,我國礦山企業數字化技術與先進國家相比仍有較大差距,但處于一種強勁的發展階段。
數字化礦山技術在我國水泥礦山應用的基本情況
國內水泥行業礦山數字化起步更晚,新型干法水泥生產線的工藝過程已經實現了自動化、生產現場遠程可視化。但水泥礦山在地測數字化、采礦生產優化、調度自動化、品位在線監測、現場可視監測及統一通訊等方面才剛剛起步,國內只有少數礦山開始進行數字化技術的嘗試。水泥礦山有以下特點:礦山信息化基礎薄弱,技術人員少;粗放式管理,員工工作負荷大;生產任務緊,欠賬多;采礦工藝上基本上露天臺階爆破,按經驗進行爆破設計、配礦。同時,部分水泥礦山地質條件復雜,礦層與夾層交錯,在生產過程中準確控制品位不易,大大增加了礦山生產組織和管理難度;礦石質量波動大,極易出現達不到控制指標的原料,使水泥生產存在嚴重質量隱患等問題。
所有這些問題,可以通過采用數字化礦山技術加以調整和解決,對提升礦山效益,促進水泥生產影響意義深遠。
水泥礦山數字化發展趨勢
目前我國石灰石礦山的采礦方式主要是露天臺階爆破開采。隨著工業建設的快速發展,傳統的采礦方法已不能滿足逐漸增大的石灰石礦需求量和對礦石品位控制的要求。社會的進步、科學技術的發展,、使得采礦向設備大型化與智能化、開采連續化、操作自動化、資源數字化及整體數字化等方向發展。借鑒其他礦山數字化過程的經驗,水泥礦山可采取以下步驟進行數字化改造:礦山采場實時可視化監控;礦山地測采數字化;在線品位分析儀聯網使用;礦山統一通訊技術;采礦生產調度自動化;礦山能源管理自動化;礦山水、氣、油、電消耗采集自動化;礦山生產、安全軟件系統;礦山其它軟件系統;礦山管控一體化平臺等。
在一些礦業發達國家,礦山自動化、數字化建設已經成為一種必然。我國一些裝備水平較高的礦山,自動化、數字化建設也已成為一種自覺行動。一些礦山企業建設數字礦山的積極性較高,但在認識上還存在差距,急于求成、重硬件、輕軟件的現象普遍存在,這種觀念需要改變。在信息技術領域,礦山自身力量相時薄弱,既懂管理又懂信息技術的復合型人才缺乏,單靠礦山自己的力量來建設數字礦山比較困難,采取外聯協作是一種較好的解決辦法。數字化礦山的建設可以依層次循序漸進,也可以采用選擇重點逐步擴大或跨越式發展方式,其終極目標是實現礦山真正安全、高效、經濟開采。
編輯:武文博
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