在2018中國國際礦業(yè)大會的專題論壇中，采礦論壇格外引人注目，這一切皆因為它內(nèi)在的“學術”味道。以“科技引領、綠色開采”為主題的第十一屆全國采礦學術會議于10月19日在天津舉行。據(jù)介紹，為了更好地促進礦業(yè)技術的交流，按照礦業(yè)大會組委會的安排，把這個學術會議作為今年國際礦業(yè)大會的一個重要組成部分一并舉行。

本屆中國國際礦業(yè)大會組委會主席、中國礦業(yè)聯(lián)合會會長彭齊鳴在會上致辭時表示，人類的經(jīng)濟社會活動永遠離不開礦產(chǎn)資源提供的材料保障。我們要做的就是改變固有的低效的開采方式和先開采后治理的理念，逐步向更高的水平邁進，實現(xiàn)智能開發(fā)、綠色開發(fā)。智能化綠色開采，不僅能生產(chǎn)出高質(zhì)量、低成本的礦產(chǎn)品，更能使礦業(yè)這座金山銀山無痕地融入到綠水青山，還會帶來新的金山銀山和更美的綠水青山，這也是我們礦業(yè)重塑形象的一個起點。

近年來，很多企業(yè)已經(jīng)在綠色礦業(yè)建設方面取得了非常顯著的進展，而這很多都得益于新的采礦技術的應用。在本次會議上，來自有關院校的專家學者、礦業(yè)企業(yè)負責人對綠色開發(fā)**技術和經(jīng)驗理念做了分享。

專家指點迷津

“綠色開發(fā)是**礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的命脈，也是**本世紀中葉建成美麗中國而國家允許的礦業(yè)開發(fā)模式。這是新時代保護生態(tài)環(huán)境制度的剛性約束和不可觸碰的高壓線。隨著淺部資源逐年減少、枯竭，開發(fā)深部資源是維持我國礦產(chǎn)資源有效供給、**我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的*主要途徑。研發(fā)顛覆性的采礦新技術、新工藝，實現(xiàn)深部遙控智能化無人采礦，是實深部礦產(chǎn)資源開發(fā)安全高效*大化的必由之路?！北本┛萍即髮W教授、中國工程院院士蔡美峰以“礦產(chǎn)資源綠色智能深部開采關鍵工程科技戰(zhàn)略研究”為題，分享了綠色開發(fā)、深部開采和智能化采礦未來礦業(yè)開發(fā)的三大主題。
蔡美峰表示，綠色采礦的主要方法有：一是將采礦與生態(tài)環(huán)境作為一個大系統(tǒng)進行研究。不只把礦產(chǎn)看作資源，同時把土地、河流、地下水、植被等構(gòu)成環(huán)境生態(tài)的各種要素都當作資源加以保護和利用。二是通過科學設計并采用**技術，將采礦對環(huán)境擾動控制在允許的范圍內(nèi)，以*小的環(huán)境擾動獲取*大的資源量和經(jīng)濟效益。三是采選過程采用無廢或少廢的工藝技術，實現(xiàn)廢料產(chǎn)出*小化；避免和控制廢棄物排放對環(huán)境和生態(tài)造成污染和破壞。四是與采礦同步開展礦山土地復墾與綠化。采礦過程中保持礦區(qū)完整的生態(tài)體系；開采結(jié)束以后只需要少量甚至不需要進行末端治理，就能使礦山生態(tài)環(huán)境與自然生態(tài)環(huán)境有機地融為一個整體。

  蔡美峰表示，我國深部開采面臨深部高地應力、深部巖性惡化、深井高溫環(huán)境、深井提升等關鍵問題，需要破解。

巖爆是一種由采礦引起的人工誘發(fā)地震，它和天然地震一樣，都是一個能量聚集、演化和突然釋放的過程。天然地震的能量來自于地球的構(gòu)造運動，礦山巖爆的能量來自于采礦開挖擾動。因此，借助地震學中能量與震級的關系式，可以根據(jù)開采擾動能量的大小，對潛在的巖爆趨勢與級別作出預測?；诓傻V過程，通過開采造成的擾動能量分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對開采誘發(fā)巖爆的趨勢和震級作出理論上的預測。“當前主要問題是巖爆檢測和實時預報還缺少成熟技術，準確的巖爆短期和臨震預報還做不到。這同樣要依據(jù)巖爆誘發(fā)機理，盡早開發(fā)出智能化可視化的巖爆精準探測與預報技術及設備?！辈堂婪灞硎尽?br /> 目前國內(nèi)外采用的礦井降溫技術包括兩種，一種是非人工制冷和人工制冷技術。通風是主要的非人工制冷降溫技術。但井深超過1000米后，單靠通風不能達到降溫的要求，必須同時采用人工制冷的降溫技術才能得到降溫要求。人工制冷降溫包括水冷和冰冷兩種。目前我國采用人工制冷降溫的深井礦山只有很少幾個，而且我們降溫的設備多數(shù)是從國外引進的，價格昂貴，很難在我國大范圍地推廣應用。蔡美峰認為，為了高效解決深井降溫問題，必須發(fā)展主動式降溫技術，重點在以下兩個方向：深井高溫巖層隔熱技術和深井地熱開發(fā)技術。深部采礦和深部地熱開發(fā)的有機結(jié)合，將為我國成為未來的采礦強國作出貢獻。

蔡美峰認為，為適應深部開采條件還需要對傳統(tǒng)采礦工藝進行系列變革。

遙控智能化無人采礦是應對不斷惡化的深部開采和環(huán)境條件的*好的方法，*大限度地提高勞動生產(chǎn)率和采礦效率、**開采安全的*根本、*有效、*可靠的方法。目前，國內(nèi)外采礦仍然還在無人礦山的初級階段。為了實現(xiàn)無人采礦從初級階段向高級階段的過渡，對傳統(tǒng)的采礦模式、采礦技術、采礦工藝和管理手段進行根本性的變革是完全必要的，其中包括開發(fā)和創(chuàng)新一系列具有顛覆性的技術和方法。近幾年，國內(nèi)的一批礦山通過數(shù)字化礦山建設，遙控智能化作業(yè)水平有了長足的進步。特別是煤礦進展顯著。
關于智能采礦，北京科技大學教授明世祥分享了題為“智能采礦技術在金屬礦山的應用與發(fā)展”的報告。
現(xiàn)在智能開采的現(xiàn)狀怎么樣？明世祥表示，金屬礦不同于煤礦，煤礦礦體賦存比較規(guī)范、比較規(guī)整，金屬礦形態(tài)都是比較復雜的、不規(guī)則的，傾角都是比較大的，都是立體性開采的。所以，露采金屬礦實現(xiàn)智能化開采相對是比較容易的，但是井下實行智能開采的難度就比較大。國外地下礦山智能開采技術，主要體現(xiàn)在采掘、運輸環(huán)節(jié)上，在一些輔助的環(huán)節(jié)上也沒有完全達到智能化的條件?！拔覈蠖鄶?shù)是老礦山，資源不足，系統(tǒng)改造難，采礦方法復雜，適合高強度開采的礦體比較少。將來采礦自動化的程度、數(shù)字化的發(fā)展比較快，必然能夠推動地下智能礦山的建設。深井開采越來越多，也逼迫我們需要推進智能化礦山建設?！泵魇老檎f。

在采礦災害防治和預警方面，專家們也給出了方案。

我國礦產(chǎn)資源尤其是金屬礦山條件都不是很好，而且在這種情況下，越到深部礦山災害會越來越多，深部開采面臨著巖爆、煤瓦斯突出等問題和挑戰(zhàn)。安全的*后一個問題就是預警，預警是**安全的重要手段。東北大學教授、“長江學者”朱萬成以“采礦巖石力學與金屬礦災害預警”為題，分享了四個方面的內(nèi)容：關于巖石力學在金屬礦采礦里面的應用的基本背景，關于采礦災害預警的一些基本的學術觀點，巖石破壞機制與采礦之間的聯(lián)系，以及幾個工程的實例。他認為，現(xiàn)在沒法圓滿回答“一個地方能不能發(fā)生垮塌或者巖爆”、“什么時候發(fā)生”這樣的問題?！霸诘V山，我們爆破開挖有可能發(fā)生巖爆，但是這種巖爆不是這個地方采動了馬上發(fā)生，或者這個地方采動了這個地方發(fā)生。要找到時間、空間跟現(xiàn)在的狀態(tài)有聯(lián)系，但是又不是直接的聯(lián)系，直接的聯(lián)系到底在哪里？怎么找到這個聯(lián)系？這是巖石力學需要解決的問題。”他借助他的導師唐春安的觀點分析，地震跟礦山發(fā)生災害相比，地震設計的介質(zhì)不清楚，難以了解震源的性質(zhì)，但是礦山圍巖結(jié)構(gòu)相對清晰，但是也不是完全清楚。地震涉及到的時間跨度很長，但是礦山頻繁采動，可以讓人們更多地去理解或者了解它這個應力采動影響的范圍或者程度。另外，地震面積比較大，難以建立分析模型，但是礦山的災害是一個工程的尺度，相對容易把握，通過數(shù)值預測等方法可以對它的災害有一定的把握。在深部開采過程中，誘發(fā)的短中期重復巖爆活動可以為掌握巖爆規(guī)律提供條件。在這個背景下，我們希望研發(fā)一個云平臺。通過云平臺，首先要研發(fā)它的大腦，這就必須要有實驗數(shù)據(jù)、理論模型和現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。有了這個立足條件，還必須有一個抓手，即建立基于監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)值模擬預測相結(jié)合的預警方法?！巴ㄟ^預測監(jiān)測不斷的循環(huán)，在同一個位置不斷地提高數(shù)據(jù)獲取量，加深對這個位置巖體的響應信息或者災害發(fā)生可能性的認識程度。*終基于此，我們希望能夠做到預測?！?

我國有56%的煤礦礦井因自燃從而損失了大量的寶貴資源，不僅每年投入防滅火的經(jīng)費非常多，而且污染環(huán)境。遼寧工程技術大學原校長、教授王繼仁以“煤炭自燃機理理論與實踐”為題，分享了他的研究成果。他表示，在煤炭自燃機理方面的研究上，近些年他們做了大量的嘗試。研究發(fā)現(xiàn)，煤炭自燃由活性*大的含氮、硫、磷活性側(cè)鏈基團與氧反應引起，活性基團與氧吸附放熱是導致煤炭自燃的原動力。煤炭自燃難易的增重活化能判定方法。找到活性基團的數(shù)量和質(zhì)量，來用一種阻化、惰化的物質(zhì)，把活性基團進行惰化、阻化，突破了傳統(tǒng)上認為的強鹽吸水隔氧的阻化機理。

企業(yè)傳經(jīng)

隨著核電的規(guī)模化發(fā)展，鈾產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇。積極推動國內(nèi)鈾資源和海外鈾資源勘查開發(fā)，對于滿足我國核能發(fā)展的需求和促進經(jīng)濟社會發(fā)展，實現(xiàn)能源、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，提升鈾資源可持續(xù)發(fā)展水平具有重要意義。

從未來采礦趨勢發(fā)展來看，采礦技術的進步取決于兩個方面，一是裝備和技術的進步，二是隨著裝備技術的進步，開采模式也將改變。

那么，未來采礦技術將向什么方向發(fā)展，我們又該如何建設世界**礦山，用什么樣的標準去衡量呢？在論壇上，王李管也發(fā)表了自己的看法。
     他介紹，世界**礦山包括設備**、管理**、系統(tǒng)**。對于建設世界**礦山，他認為，可以通過數(shù)字化、信息化、智能化，對傳統(tǒng)的一些技術流程、技術方法進行改變，進而提高傳統(tǒng)裝備的工作效率，實現(xiàn)自動化、智能化。在管理上，打破過去只考慮單個裝備、單個系統(tǒng)的性能，而應該注重全作業(yè)鏈的協(xié)同，也就是整個礦山生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)，做到一盤棋。同時，要以全流程、全員、全要素、全過程的數(shù)據(jù)為核心，把數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來。因為礦山的信息化發(fā)展有很多孤島，在基于生產(chǎn)技術和管理這三個層面上要把數(shù)據(jù)打通，建成一個好的數(shù)據(jù)中心和協(xié)作平臺，由人找數(shù)據(jù)變成數(shù)據(jù)找人。

論壇上，中國鈾業(yè)有限公司總工程師蘇學斌為大家介紹了我國第三代鈾礦采冶技術發(fā)展和工程應用。

蘇學斌表示，我國鈾業(yè)經(jīng)過了60年的發(fā)展，形成了三代技術：**代技術從1958年開始，是以常規(guī)采礦和攪拌浸出為標志的天然鈾生產(chǎn)技術體系；第二代采鈾技術是從1985年發(fā)展起來的堆浸工藝和酸法地浸采鈾工藝；第三代技術是以二氧化碳加氧氣地浸采鈾技術，該技術既環(huán)保又安全，它**實現(xiàn)了從浸出試劑根源和工藝流程方面控制污染源產(chǎn)生，顛覆了鈾資源開發(fā)中“先污染后治理”的傳統(tǒng)環(huán)保理念，*大限度地保護了地下水。
技術的革新是實現(xiàn)綠色開采的原生動力。會上，招金礦業(yè)股份有限公司副總裁王春光分享了他們公司關于綠色開采技術的創(chuàng)新經(jīng)驗。主要有以下幾個方面：

第 一:低品位資源開發(fā)利用技術。黃金作為稀缺不可再生資源，目前受礦體賦存狀態(tài)、技術水平、市場動態(tài)等因素影響，資源綜合利用水平低，存在浪費資源的問題，招金礦業(yè)始終注重低品位資源的盤活和利用，研發(fā)了智能輔助決策軟件，可快速圈定礦體，估算資源儲量，建立三維模型。同時，進行不同技術經(jīng)濟指標條件下的礦床經(jīng)濟評價，從而實現(xiàn)資源儲量可視化管理與經(jīng)濟開采，對減少勘探成本、提高資源利用率、優(yōu)化礦山規(guī)劃設計，科學指導礦山日常地測生產(chǎn)具有顯著效果。

第 二:深井開采制冷降溫技術。隨著淺部資源開采枯竭，深部開采將成為未來的主趨勢，而開采深度的增加所帶來的高壓、高地溫等問題日益突出。在高溫高壓環(huán)境、安全高效開采方面，招金礦業(yè)成功實施了國內(nèi)**非煤礦山井下制冷降溫項目，采用井下制冷、井下排熱方式進行降溫，使得作業(yè)面的溫度由原來的35攝氏度降到現(xiàn)在的27攝氏度，大大改善了作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)的效率。

從未來采礦趨勢發(fā)展來看，采礦技術的進步取決于兩個方面，一是裝備和技術的進步，二是隨著裝備技術的進步，開采模式也將改變。

那么，未來采礦技術將向什么方向發(fā)展，我們又該如何建設世界**礦山，用什么樣的標準去衡量呢？在論壇上，王李管也發(fā)表了自己的看法。
     他介紹，世界**礦山包括設備**、管理**、系統(tǒng)**。對于建設世界**礦山，他認為，可以通過數(shù)字化、信息化、智能化，對傳統(tǒng)的一些技術流程、技術方法進行改變，進而提高傳統(tǒng)裝備的工作效率，實現(xiàn)自動化、智能化。在管理上，打破過去只考慮單個裝備、單個系統(tǒng)的性能，而應該注重全作業(yè)鏈的協(xié)同，也就是整個礦山生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)，做到一盤棋。同時，要以全流程、全員、全要素、全過程的數(shù)據(jù)為核心，把數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來。因為礦山的信息化發(fā)展有很多孤島，在基于生產(chǎn)技術和管理這三個層面上要把數(shù)據(jù)打通，建成一個好的數(shù)據(jù)中心和協(xié)作平臺，由人找數(shù)據(jù)變成數(shù)據(jù)找人。


第 三:松軟礦體空場嗣后膏體充填技術。針對井噴下面礦體松軟、強度極低、頂板無法控制、采場穩(wěn)定性差等問題，招金礦業(yè)與科研單位合作，成功在新疆地區(qū)建設成了**膏體充填站。投入運行后，生產(chǎn)能力大幅提升，延長了礦山尾礦庫的服務年限，提高了井下作業(yè)的安全性。

隨著礦業(yè)行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了許多關于信息化、智能化建設的概念。其中，數(shù)字礦山、智能采礦是目前比較受關注的概念。

那么什么是數(shù)字礦山？數(shù)字礦山的發(fā)展是怎樣的呢？會上，長沙迪邁數(shù)碼科技股份有限公司董事長王李管與大家分享了題為“數(shù)字智能化與未來礦山建設”的演講。
他表示，數(shù)字礦山是指以礦產(chǎn)資源開發(fā)過程數(shù)字化信息為基礎，對資源、規(guī)劃、設計、生產(chǎn)和管理進行數(shù)字化建模、仿真、評估和優(yōu)化，并持續(xù)應用于礦山生產(chǎn)全過程的新型礦山技術體系和生產(chǎn)組織方式，也叫數(shù)字化礦山。而智能采礦是在數(shù)字化礦山的基礎之上，利用系統(tǒng)工程理論及網(wǎng)絡自動控制和人工智能等技術，以開采環(huán)境數(shù)字化和采掘裝備自動化為特質(zhì)，實現(xiàn)采礦計劃、生產(chǎn)、調(diào)度和決策等過程的智能化，是現(xiàn)代礦山信息化發(fā)展的新階段。

此外，王李管還表示，在信息化、智能化規(guī)劃方面要充分考慮到業(yè)務的特點，包括地質(zhì)、采礦、選廠等全過程，以資源開發(fā)為核心。通過我們的采掘進度計劃引出一系列的計劃，主要從業(yè)務上要有一個全覆蓋。從國際的經(jīng)驗來看，實現(xiàn)智能化有三個層級：**個層級叫裝備的智能化或者叫自動化，第二個層級叫系統(tǒng)的智能化和自動化，第三個層級叫整個企業(yè)的智能化。這三個層級是有共性的，但也有不一樣的地方。因此，在未來礦山建設的過程中，各個工藝環(huán)節(jié)需要采用專業(yè)的硬件產(chǎn)品，在不同層級解決不同層級的問題，同時也要考慮整個作業(yè)鏈的各個工業(yè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)，高度協(xié)同。

隨著《中國制造2025》逐步深入，礦山企業(yè)正在加快以智能礦山為目標的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，電機車無人駕駛作為智慧礦山的重要標志正在被越來越多的礦山企業(yè)認可。無人駕駛系統(tǒng)的實施不僅減少作業(yè)人員，還能改善工作環(huán)境、增加設備運行時間、提高生產(chǎn)能力，真正達到本質(zhì)上的安全生產(chǎn)，實現(xiàn)機械化換人、解放人的目標。
雖然國內(nèi)電機車無人駕駛起步比較晚，但是發(fā)展比較快，國內(nèi)企業(yè)一直在持續(xù)研究和推進，并付諸于實施，已實現(xiàn)了遙控控制和自動行駛相結(jié)合的無人駕駛體系，但是與國際**技術相比，還未達到全自動化的目標。
會上，丹東東方測控技術有限公司通訊導航部部長白洪亮圍繞“井下采礦無人駕駛技術”主題，為大家闡述了目前國內(nèi)無人駕駛的關鍵技術——
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      系統(tǒng)架構(gòu)，整個無人駕駛系統(tǒng)由三個層面構(gòu)成，*底層是車載控制系統(tǒng)，還有一個放礦機控制系統(tǒng)，中間環(huán)節(jié)是通訊系統(tǒng)，井下接一個光線管網(wǎng)，上面帶了很多無線通訊基站，地上就是控制中心和操控臺，主要包括：機車無人運行控制系統(tǒng)；機車**定位系統(tǒng)；軌道障礙物識別和防碰撞；安全應急保障系統(tǒng)；機車及各設備自身健康狀況監(jiān)測技術；機車優(yōu)化調(diào)度及信集閉系統(tǒng)；變速巡航系統(tǒng)；子裝礦系統(tǒng)；通信保障系統(tǒng)；溜井和卸礦坑料位監(jiān)測技術。
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      機車**定位導航技術。該定位精度要求5厘米左右，所以在井下這一個環(huán)節(jié)，如果實現(xiàn)定位應該是多種定位方式相結(jié)合的定位體系。另一個就是網(wǎng)絡，因為電機車是一個與外隔離的系統(tǒng)，要通過無線網(wǎng)絡把高清視頻和所有的控制信號傳到上位機，**不能延遲，有延遲就容易導致機車失控，更不能斷網(wǎng)或者有盲區(qū)，否則安全隱患太大。
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     自動裝礦技術。自動裝礦技術是實現(xiàn)整個無人駕駛*難的環(huán)節(jié)，它主要包含：車斗的**定位、車廂的蠕動控制、放礦機控制、裝車車廂料位控制，還有大塊自動檢測，大塊自動檢測實際上是放礦控制中比較難的一個環(huán)節(jié)。
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     變速巡航技術。它可以實現(xiàn)電機車的無人駕駛，主要針對所有的軌道、路段建模。電機車走到每一個位置的速度是預先設定好的，比如，什么時候升弓，什么時候降弓，什么時候避讓，所有過程做完，電機車就能實現(xiàn)自主運行。此外，在車前安裝一個探測雷達，便可以往前掃射大概70米~100米的距離。在井下也建立了直道和彎道三維模型，通過前探雷達掃描與三維模型匹配，再結(jié)合機車視頻的自動識別，可以檢測到前方的軌道上是否有人、是否有其它設備，機車之間是否有足夠的安全距離，必要時采取自動緊急剎車，實現(xiàn)主動安全。
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     安全應急保障技術。該技術也可以說是一套安全保障機制，它包含機車行駛路線的分段閉鎖、機車防碰撞檢測、機車分段限速及斷電控制、軌道障礙物檢測、定點及車載視頻監(jiān)控、應急處理預案、各崗位標準的操作規(guī)程、安全管理規(guī)范。

  　隨著采礦技術的不斷進步，我們希望，第十一屆采礦學術分論壇會議的召開，可以為廣大礦業(yè)從業(yè)者帶來更多的收獲，為我國礦業(yè)的發(fā)展注入新的活力，為踐行綠色發(fā)展理念、實現(xiàn)智能采礦和數(shù)字礦山、建設美麗中國做出貢獻。

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