以力拓皮爾巴拉鐵礦、建龍重工思山嶺鐵礦為例，進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，希望對(duì)于業(yè)內(nèi)人士真正了解和掌握智能礦山基本情況提供一些參考、幫助。

目前，我國(guó)智能化發(fā)展存在的主要問(wèn)題是：

1、國(guó)內(nèi)采礦裝備的技術(shù)水平相對(duì)落后，尤其是其自動(dòng)化及信息化水平尚不能滿足智能開(kāi)采要求;

2、缺少具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的井下綜合通信、定位導(dǎo)航等實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)采的支撐技術(shù)與軟件平臺(tái);

3、相關(guān)技術(shù)研究力量分散，未能形成強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

智能礦山的推廣

我國(guó)的礦山六大系統(tǒng)等信息化建設(shè)，多數(shù)已建成了井下光纖主干通信網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化控制已在部分大中型礦山應(yīng)用——以進(jìn)口設(shè)備為主的遙控鏟運(yùn)機(jī)、設(shè)備定位系統(tǒng)和井下地壓災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)、先進(jìn)的礦業(yè)軟件，如國(guó)外的DataMine、Surpac和國(guó)內(nèi)的Dimine、3Dmine等。

國(guó)家支持

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)控化率已經(jīng)得到一定程度的提高，智能化水平也在不斷提升。

國(guó)家立項(xiàng)開(kāi)展了多項(xiàng)與智能化采礦相關(guān)的重點(diǎn)或?qū)ｍ?xiàng)科技攻關(guān)項(xiàng)目，如“數(shù)字化采礦關(guān)鍵技術(shù)與軟件開(kāi)發(fā)”、“地下無(wú)人采礦設(shè)備高精度定位技術(shù)和智能化無(wú)人操縱鏟運(yùn)機(jī)的模型技術(shù)研究”、“井下(無(wú)人工作面)采礦遙控關(guān)鍵技術(shù)與裝備的開(kāi)發(fā)”、“千米深井地壓與高溫災(zāi)害監(jiān)控技術(shù)與裝備”等項(xiàng)目，為進(jìn)一步全面開(kāi)展智能礦山建設(shè)，奠定了良好基礎(chǔ)。

國(guó)外領(lǐng)先中國(guó)?

西方發(fā)達(dá)國(guó)家從上世紀(jì)90年代就開(kāi)始研究智能開(kāi)采技術(shù)，尤其是芬蘭、加拿大、瑞典等國(guó)家，為取得在采礦工業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，曾先后制定了“智能化礦山”和“無(wú)人化礦山”的發(fā)展規(guī)劃，中國(guó)從起步上比國(guó)外差了一大截!

芬蘭——IM和IMI計(jì)劃

芬蘭提出了智能礦山技術(shù)研究計(jì)劃(IM)——從1992年至1997年歷時(shí)5年，通過(guò)對(duì)資源和生產(chǎn)的實(shí)時(shí)管理、設(shè)備自動(dòng)化和生產(chǎn)維護(hù)自動(dòng)化三個(gè)領(lǐng)域的研究，初步建立智能礦山技術(shù)體系，提高露天礦和地下礦的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1997年后，芬蘭在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了智能礦山實(shí)施研發(fā)技術(shù)計(jì)劃(IMI)，歷時(shí)3年，通過(guò)實(shí)施先進(jìn)技術(shù)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出機(jī)械裝備與系統(tǒng)，并在奧托昆普公司凱米地下礦進(jìn)行了開(kāi)發(fā)試驗(yàn)。

加拿大——MAP五年計(jì)劃

加拿大已經(jīng)完成論證并開(kāi)始實(shí)施采礦自動(dòng)化項(xiàng)目(MAP)五年計(jì)劃——基于國(guó)際鎳公司研發(fā)的地下高頻寬帶通信系統(tǒng)，研發(fā)遙控操作、自主操作和自調(diào)整系統(tǒng)等核心技術(shù)。

這使加拿大在采礦自動(dòng)化技術(shù)方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位，保持了采礦工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并形成了新的支柱技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

加拿大還制定出一項(xiàng)擬在2050年實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)景規(guī)劃，即在加拿大北部邊遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)一個(gè)無(wú)人化礦山，通過(guò)衛(wèi)星操控礦山的所有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)機(jī)械破碎和自動(dòng)采礦。

近10年來(lái)，瑞典的山特維克公司、阿特拉斯科普柯公司等國(guó)際著名的采礦設(shè)備公司均在大力發(fā)展智能采礦裝備及相關(guān)技術(shù)。他們不僅開(kāi)發(fā)的大量采礦設(shè)備具有很好的自動(dòng)化或智能化功能，而且開(kāi)發(fā)了多種智能礦山的技術(shù)與裝備系統(tǒng)，如AotoMine系統(tǒng)、OptiMine系統(tǒng)和MineLan系統(tǒng)。利用這些技術(shù)，他們正逐步由原來(lái)單一的設(shè)備供應(yīng)商向技術(shù)解決方案供應(yīng)商轉(zhuǎn)變。

以上為中外智能礦山建設(shè)的基本情況，接下來(lái)我們將以皮爾巴拉鐵礦和思山嶺鐵礦為例，看一看中國(guó)和國(guó)際一流之間的差距究竟在哪里。

力拓——皮爾巴拉鐵礦

早在2008年，力拓集團(tuán)就啟動(dòng)了“未來(lái)礦山”計(jì)劃，部署了圍繞計(jì)算機(jī)控制中心展開(kāi)的無(wú)人駕駛卡車、無(wú)人駕駛火車、自動(dòng)鉆機(jī)、自動(dòng)挖掘機(jī)和推土機(jī)……

無(wú)人駕駛卡車

目前，力拓集團(tuán)在4個(gè)礦山中，啟用來(lái)自日本小松公司的73輛無(wú)人駕駛卡車——通過(guò)精確的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，卡車能自動(dòng)找到方向，并利用激光傳感器和雷達(dá)來(lái)發(fā)現(xiàn)障礙物。如果遇到故障，控制中心監(jiān)測(cè)到后和現(xiàn)場(chǎng)工作人員聯(lián)系，共同解決問(wèn)題。

從這4個(gè)試水無(wú)人駕駛卡車的礦山開(kāi)始，力拓集團(tuán)的計(jì)劃是將旗下所有的礦山推行自動(dòng)化。據(jù)了解，這大約能降低15%的成本。

比起在公共交通的道路上，無(wú)人駕駛在礦區(qū)的應(yīng)用似乎要來(lái)得更為簡(jiǎn)單--礦區(qū)的道路環(huán)境都被嚴(yán)格管制，對(duì)道路情況的把握度要高一些。比起人工駕駛，自動(dòng)駕駛的卡車提高了安全性，同時(shí)還免去了人工輪班、上廁所等耗時(shí)的環(huán)節(jié)，連續(xù)工作24小時(shí)。

無(wú)人駕駛火車

無(wú)人駕駛火車是其中重要的一環(huán)，比起卡車，火車在鐵礦石運(yùn)輸過(guò)程中扮演著更為關(guān)鍵的角色。

在皮爾巴拉地區(qū)，力拓集團(tuán)擁有15座礦山，連接它們之間的是1700公里的鐵路、11000多節(jié)火車廂。為了開(kāi)發(fā)智能火車系統(tǒng)，力拓集團(tuán)斥資5.18億美元，引進(jìn)全新的信號(hào)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、輔助駕駛技術(shù)等。

火車自動(dòng)化升級(jí)的優(yōu)勢(shì)也很顯著——在不加列車數(shù)量的情況下，它避免員工倒夜班造成的延誤，提升火車運(yùn)輸業(yè)務(wù)的效率和安全性。另一種預(yù)測(cè)是，火車的維修費(fèi)也將隨著智能化的升級(jí)而降低。

一旦力拓集團(tuán)的無(wú)人駕駛火車投入使用，這將成為全球首個(gè)全面自動(dòng)化、長(zhǎng)距離載重火車運(yùn)輸系統(tǒng)。據(jù)悉，無(wú)人駕駛火車將在2017年進(jìn)行大范圍測(cè)試，最快有望在2018年投入使用。

建龍重工——思山嶺鐵礦

科技部“國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——深地礦產(chǎn)資源開(kāi)采理論與技術(shù)研究項(xiàng)目”，國(guó)家安監(jiān)總局“超大規(guī)模、超深豎井攻關(guān)研究課題”5個(gè)依托礦山之一，國(guó)內(nèi)探明登記的最大單體鐵礦，被中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)評(píng)為2010年“十大地質(zhì)找礦成果”之一……這些亮麗標(biāo)簽都屬于一個(gè)鐵礦——思山嶺鐵礦。

行業(yè)精品

思山嶺鐵礦是由中國(guó)恩菲設(shè)計(jì)院承擔(dān)全部設(shè)計(jì)任務(wù)，由中國(guó)工程院于潤(rùn)滄院士擔(dān)任技術(shù)總監(jiān)的中國(guó)最先進(jìn)鐵礦項(xiàng)目之一。其項(xiàng)目總規(guī)模采選能力3000萬(wàn)噸/年，分兩期建設(shè)，一期設(shè)計(jì)采選礦量1500萬(wàn)噸，年產(chǎn)531萬(wàn)噸鐵精粉。

在采礦方法上，思山嶺鐵礦項(xiàng)目選用大直徑空?qǐng)鏊煤笕采澳z結(jié)充填采礦法。該項(xiàng)目采用的大直徑深孔采礦技術(shù)，最大孔深達(dá)55米，掘進(jìn)、鑿巖、出礦、運(yùn)輸、提升完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人均勞效可達(dá)到25000—30000噸/人·年，居于世界先進(jìn)行列。

“巨無(wú)霸”的聚集地

思山嶺鐵礦項(xiàng)目規(guī)模超大，礦石處理量大，與之相匹配的許多設(shè)備的規(guī)格和型號(hào)都是目前全球應(yīng)用中的較大級(jí)別。

該礦選用的21噸大型電動(dòng)和柴油鏟運(yùn)機(jī)、高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)、中深孔液壓鑿巖臺(tái)車及電動(dòng)液壓掘進(jìn)臺(tái)車等設(shè)備，均代表了目前世界采礦設(shè)備的先進(jìn)水平。其中，21噸的鏟運(yùn)機(jī)為世界最先進(jìn)的大斗容電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)或柴油鏟運(yùn)機(jī)。

鑿巖設(shè)備采用Simba364或Aries403潛孔鉆機(jī)，在鑿巖巷道內(nèi)向下打扇形孔，自動(dòng)更換鉆桿、自動(dòng)運(yùn)行鑿巖作業(yè);

井下礦石運(yùn)輸采用30噸架線式電機(jī)車牽引13輛底側(cè)卸礦車，每列車有效裝載量為263.5噸，單列車長(zhǎng)度為總長(zhǎng)約86米，10列列車同時(shí)運(yùn)行。

電機(jī)車、礦車均為目前國(guó)內(nèi)運(yùn)載量最大的地下運(yùn)輸設(shè)備，電機(jī)車擬采用無(wú)人駕駛系統(tǒng)，遙控裝礦、自動(dòng)控制運(yùn)輸和卸載，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人操作生產(chǎn)，確保運(yùn)輸安全，提高地下運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化水平。