智能礦山是智能化技術(shù)與礦產(chǎn)資源開發(fā)深度融合的現(xiàn)代化礦山，具有自主決策、安全高效、綠色低碳等特征。本文以網(wǎng)上發(fā)布的部分全球50強(qiáng)礦業(yè)企業(yè)為研究對象，對近年來全球大型礦業(yè)企業(yè)智能礦山建設(shè)的主要做法進(jìn)行簡要梳理總結(jié)，供交流參考。
1 制定智能礦山建設(shè)規(guī)劃
01 智能礦山建設(shè)被提升至企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略高度
大型礦業(yè)企業(yè)相繼出臺智能化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略及規(guī)劃，包括力拓“未來礦山”(Mine of the Future)計劃、英美資源“未來智能采礦”(FutureSmart Mining)計劃、紐蒙特礦業(yè)“全潛力”(Full Potential)計劃、Nutrien集團(tuán)下一代鉀肥計劃(NextGen)、紫金礦業(yè)《關(guān)于五年(2+3)規(guī)劃和2030年發(fā)展目標(biāo)綱要》、陜西煤業(yè)“三網(wǎng)一平臺”智能化規(guī)劃等。
02 致力于實現(xiàn)礦山生產(chǎn)全流程的自動化、智能化
主要目的是通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動應(yīng)用等技術(shù)，實現(xiàn)從爆破、鉆井、巷道掘進(jìn)、卡車列車運輸、礦石分選、尾礦處理、資源回收，到遠(yuǎn)程運營管理、設(shè)備監(jiān)控等礦山生產(chǎn)全流程的自動化、智能化，提高礦山生產(chǎn)效率、生產(chǎn)安全和節(jié)能環(huán)保。
2 研發(fā)自動化、智能化技術(shù)設(shè)備
01 成立技術(shù)研發(fā)中心
企業(yè)單獨或與知名高校、研究機(jī)構(gòu)等合作設(shè)立技術(shù)研發(fā)中心，根據(jù)自身礦山建設(shè)需要研發(fā)智能化技術(shù)設(shè)備。淡水河谷在巴西建立人工智能中心，通過分析礦山鐵路、卡車行駛等數(shù)據(jù)，提高基礎(chǔ)設(shè)施使用效率。力拓與悉尼大學(xué)澳大利亞機(jī)器人中心合作成立采礦自動化中心，以提高自動駕駛設(shè)備數(shù)據(jù)收集能力;與昆士蘭大學(xué)合作成立高級礦物分選中心，升級和開發(fā)銅、鎳等礦物分離技術(shù)。福蒂斯丘集團(tuán)(FMG)建立未來移動中心，試驗礦山自動駕駛等技術(shù)。
企業(yè)主要以研發(fā)自動化運輸、節(jié)能降碳等為主，另外還包括研發(fā)自動化破巖、礦用機(jī)器人、礦山自動化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)和礦山控制系統(tǒng)等。
(1).自動化運輸方面。力拓與日立鐵路STS等研發(fā)自動化重載長途鐵路網(wǎng)絡(luò)AutoHaul，并在澳大利亞皮爾巴拉用于鐵礦石運輸。紐蒙特礦業(yè)與卡特彼勒共同開發(fā)自動化采礦系統(tǒng)，在美國Cripple Creek和Victor礦區(qū)部署無人駕駛礦卡機(jī)隊。福蒂斯丘集團(tuán)在西澳皮爾巴拉圣誕溪鐵礦石業(yè)務(wù)中開展自動駕駛輕型車輛試驗。
(2).節(jié)能降碳方面。力拓研發(fā)“無碳電解鋁技術(shù)”，將陽極中的碳材料改為陶瓷材料，使電解鋁過程不釋放二氧化碳。英美資源與Umicore合作開發(fā)氫氣液態(tài)儲存技術(shù)，以代替車載壓縮儲氫，提高氫氣運輸和加注過程的安全性，并與ENGIE、FirstMode等公司合作研發(fā)氫動力運輸卡車(nuGen)，較柴油車減少50%-70%碳排放。嘉能可與英美資源的Collahuasi銅礦研發(fā)由氫氣、甲烷、二氧化碳等制成的合成燃料，以代替汽油、柴油。
(3).自動化破巖方面。自由港與澳大利亞RCT公司合作，推出世界上第一支完全自動化的移動破巖機(jī)隊，可以遠(yuǎn)程破碎礦山巷道中的巨大石塊，保護(hù)操作人員免受礦面崩塌的風(fēng)險。
(4).礦用機(jī)器人方面。淡水河谷研發(fā)洞穴機(jī)器人，用于檢測球磨機(jī)和破碎機(jī)齒板等工廠設(shè)備及管道、通道和下水道，其感應(yīng)系統(tǒng)支持高分辨率檢測、三維地圖生成等功能，并在巴西米納斯吉拉斯州、圣埃斯皮里圖州和帕拉州等地礦山得到應(yīng)用。
3 加大自動化、智能化技術(shù)裝備應(yīng)用
01 建立礦山智能運營中心
企業(yè)通過建立礦山智能運營中心，監(jiān)測礦山生產(chǎn)活動、調(diào)度控制各類設(shè)備、優(yōu)化生產(chǎn)流程、整合各類生產(chǎn)要素，以提高生產(chǎn)效率。力拓在澳大利亞珀斯建立運營中心，控制1500公里之外皮爾巴拉礦區(qū)的無人卡車、自動火車和自動鉆機(jī)，實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)和港口的一體化運營。英美資源建成智利圣地亞哥、秘魯?shù)鹊V山集成化遠(yuǎn)程運營中心，遠(yuǎn)程操作Los Bronces、Quellaveco礦山生產(chǎn)設(shè)備、監(jiān)控選礦、運輸系統(tǒng)等，并通過智能計算對生產(chǎn)活動進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。安托法加斯塔公司在智利安托法加斯塔市啟用綜合遠(yuǎn)程運營中心，管理Centinela銅礦運營，遠(yuǎn)程控制礦山自動化礦用卡車以及自動化鉆機(jī)等。
02 大規(guī)模部署自動化、智能化設(shè)備
(1).部署礦山自動運輸系統(tǒng)。必和必拓在澳大利亞Jimblebar、智利Escondida等礦山部署200多輛自動卡車，有效降低Jimblebar礦山80%的卡車安全事故和15%的運輸成本，提升了18%的生產(chǎn)率。福蒂斯丘集團(tuán)在澳大利亞圣誕溪、斷云等礦山部署200多輛無人駕駛礦用卡車。自由港—麥克莫蘭公司在印尼Grasberg地下礦山中采用無人有軌運輸系統(tǒng)運輸?shù)V石。此外，紐蒙特、安托法加斯塔、巴里克黃金、伊格爾礦業(yè)等均在部分礦山中部署自動運輸設(shè)備。
(2).采用自動鑿巖技術(shù)。自動鑿巖機(jī)可以減少換班等人為因素造成的停機(jī)時間，縮短爆破作業(yè)導(dǎo)致的鑿巖暫停。必和必拓在澳大利亞SouthFlank、NewmanWest礦區(qū)等開展全自動炮孔鉆鑿，在拉丁美洲Escondida銅礦和Spence銅礦部署11臺自動鉆機(jī)。英美資源集團(tuán)在南非Mogalakwena礦安裝2臺自動鑿巖鉆機(jī)，有效延長鑿巖機(jī)工作時間，鑿巖效率提高30%。
(3).建立工業(yè)級通信網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)級通信網(wǎng)絡(luò)具有高容量、低延遲和高可靠性等特點，可以安全地連接礦山地上和地下的各種傳感器、設(shè)備和車輛。安托法加斯塔公司在智利Minera Centinela銅礦部署工業(yè)級5G網(wǎng)絡(luò)，為11輛自動駕駛卡車車隊提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。極地黃金與電信運營商合作推出礦山用LTE無線網(wǎng)絡(luò)，并部署在俄羅斯Kuranakh、Olimpiada和Blagodatnoye礦山，為礦山駕駛員安全系統(tǒng)、車隊管理系統(tǒng)以及半自動或全自動采礦設(shè)備等提供網(wǎng)絡(luò)連接，同時還測試GSM和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)，為遠(yuǎn)離礦區(qū)的地點提供網(wǎng)絡(luò)連接。伊格爾礦業(yè)與Telia等合作，在芬蘭Kittil?地下礦井中安裝專用5G網(wǎng)絡(luò)，為井深1000米的礦山設(shè)備提供通信服務(wù)。
(4).運用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。必和必拓通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)分析車輛部件故障數(shù)據(jù)，以維護(hù)鐵礦石和煤炭運輸卡車，使澳大利亞Yandi礦山卡車使用效率提高到90%以上，并大幅節(jié)省車輛使用成本。英美資源集團(tuán)應(yīng)用大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)分析采礦數(shù)據(jù)，優(yōu)化高光譜巖心成像、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護(hù)等工作。嘉能可秘魯Antamina礦業(yè)公司應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，分析礦山巖性、礦化、半自磨機(jī)磨礦、二次磨礦、分級、礫石破碎、選廠浮選等數(shù)據(jù)，優(yōu)化不同類型礦石磨礦和浮選工藝，提高選廠銅產(chǎn)量。
4 強(qiáng)化教育培訓(xùn)
01 加大職業(yè)技能教育投資
(1).與高等院校及機(jī)構(gòu)合作開設(shè)培訓(xùn)課程。力拓與西澳大利亞州政府和South Metropolitan TAFE學(xué)院合作，開設(shè)自動化技術(shù)培訓(xùn)課程;在悉尼大學(xué)采礦自動化中心投資1000萬美元，啟動為期四年的教育計劃，致力于提高數(shù)字時代需要的科學(xué)、技術(shù)和數(shù)學(xué)技能人才;與澳大利亞WesTrac技術(shù)培訓(xùn)發(fā)展中心合作，為Gudai-Darri礦員工提供智能化礦山運營基礎(chǔ)安全知識等培訓(xùn)。巴里克集團(tuán)與思科公司和美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)合作，通過思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院開設(shè)數(shù)字和信息技術(shù)發(fā)展課程。福蒂斯丘集團(tuán)和科廷大學(xué)西澳礦業(yè)學(xué)院合作開設(shè)與現(xiàn)代資源行業(yè)有關(guān)的前瞻性課程。
(2).企業(yè)自主開展技能培訓(xùn)。力拓在西澳大利亞州投資近6000萬澳元用于員工職業(yè)技能培訓(xùn)，支持采礦業(yè)未來所需關(guān)鍵技能的發(fā)展。安托法加斯塔礦業(yè)公司投資約6000萬美元為旗下Minera Centinel銅礦商建立自動化采礦培訓(xùn)項目，確保員工擁有自動化采礦所需的技能。
02 強(qiáng)化自動化設(shè)備操作培訓(xùn)
自動化設(shè)備操作培訓(xùn)主要包括自動駕駛卡車、自動鉆機(jī)等操作技術(shù)。淡水河谷公司對每位自動駕駛卡車等設(shè)備操作員開展208個小時的培訓(xùn)。印尼自由港使用培訓(xùn)模擬器對操作半自動/自動化設(shè)備的員工進(jìn)行培訓(xùn)，包括10小時課堂培訓(xùn)、20個小時沉浸式模擬器培訓(xùn)、20小時遠(yuǎn)程模擬器培訓(xùn)。
總之，智能礦山建設(shè)已成為全球礦山發(fā)展的重要趨勢，大型礦業(yè)企業(yè)均加快推進(jìn)智能礦山建設(shè)步伐，礦山建設(shè)正逐漸由機(jī)械化、自動化向智能化過渡。未來隨著智慧礦山建設(shè)進(jìn)一步推進(jìn)，礦業(yè)生產(chǎn)將迎來一場新的變革。
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