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智能采矿或将缔造当代矿业文明

来源:中国矿业报 日期:2017年11月10日 08:29 人气:

矿产资源开采是人类获得能源的主要方式,而采矿业也是重要的原料工业之一。近年来,随着全球矿产资源开采领域持续扩展、开采难度不断加大、安全保障意识进一步加强,各国都十分重视采矿业与科技的融合。

通过信息化改造传统工业,走工业化与信息化融合的发展道路,是我国矿业未来发展的不二之选。

现代矿业的高端研究领域随着现代高新科技发展迅速,国际矿业技术不断革新,深地开采、智能采矿技术及装备取得突破进展。智能采矿技术正在逐步成为全球矿业领域的技术热点和发展新动向。

国家“十三五”规划纲要,对深海、深地、深空、深蓝四大领域作出了重大部署,这是关乎国家命脉、人类未来的战略高地。在“深地”探索领域,矿业首当其冲,矿业工作者肩负重任。

据了解,当前全球采深1000米以上的金属矿山128座。排名前三的是加拿大、南非和中国如果按照现在的发展速度,我国在较短时间内深井矿山数量就会居世界第一。

而目前,我国矿业工业化尚未完成,正处在重要转折期。当前,一大批“深地”矿业工程正面临种种挑战。首先是受开采环境“三高”的制约,即高应力、高井温、高井深,以及岩性恶化问题,这些因素可能会诱发岩爆和冒顶,而且在提升、通风、排水方面成本大幅提高;其次,“三高”带来的许多科学技术难题,严重影响生产效率和安全,采深越大、难度越大。

10月28日,由东北大学、中国有色金属学会共同主办的“2017矿业前沿与信息化智能化科技年会”在东北大学召开。中国工程院院士古德生表示,我国矿业正处在从矿业大国向矿业强国转变的重要历史时期,“深地矿床智能采矿”是现代矿业的高端研究领域,目前面临着种种挑战,构建非传统的“深地”开采模式,寻求“智能采矿”技术的新突破,是当代矿业工作者的重大使命。为实现我国矿业现代化,矿业人要把握矿业发展大趋势,要有全球视野和前瞻性思维,努力创新、跨越式发展,走出自己的康庄大道。

加强国际合作。就在今年7月17日,东北大学与加拿大劳伦森大学签署意向备忘录,东北大学资源与土木工程学院和劳伦森大学矿业创新与技术研发部门将联合建立中-加深部采矿创新研究中心。该中心聚焦于深部金属矿山开采工程,双方将努力实现采矿技术与设备上优势互补,打造深部开采领域中的引领者以及为相关生产行业提供创新支撑的国际合作平台。

人工智能成技术成升级关键据科学网报道,近日,在英国德文郡Whitehill Yeo废弃矿坑平静的水面下,一项由水下机器人进行的新型采矿正在进行首次试验。这是由欧盟资助的一个名为可行备用矿山操作系统(VAMOS)项目的一部分。其目标是从废弃的、被洪水淹没的矿井中提取矿物资源,这些资源的提取被认为是危险的或成本高昂的。

如今,被用于水淹废弃矿井开采的水下采矿机器人已经成功研发,开始进行试验。后期如果性能稳定,得以大规模商用,不仅将可以重启许多废弃矿井,达到保护自然环境、充分利用自然资源的目的,而且还能推动这一产品加速普及,推动水下采矿机器人行业发展壮大。

由于海底矿产资源总量丰富,丰度也比陆地矿产高,许多国家及其公司已积极投入深海勘探和开采技术的研发试验。目前,为了加快深海采矿业的发展,不少公司已经开始开发深海采矿机器人,并准备在近年应用到实际作业当中。

与水下采矿机器人同样极具潜力的是太空采矿机器人。目前,中国与美国都在积极推进与行星采矿相关的理论研究与技术研发、储备。据悉,中国可能在2020年至2025年之间进行一次初期探索任务,而美国也正加快太空采矿机器人的开发,以推动行星采矿计划加速落地。

2016年11月,国土资源部发布了《全国矿产资源规划(2016~2020年)》,明确提出未来5年要大力推进矿业领域科技创新,加快建设数字化、智能化、信息化、自动化矿山,采矿业的智慧化建设开始进入新阶段。而在机器人与人工智能加速爆发的积极形势下,服务于采矿业的采矿机器人也迎来发展良机。

随着采矿机器人的发展进入新阶段,其应用领域的难度系数越来越高,对技术的要求也愈发多元、高端,因此在人工智能领域大爆发的背景下,采矿机器人与人工智能技术的融合将进一步深入,这也是其技术升级的关键所在。

行业专家认为,未来,为更好地应对更为复杂、危险、敏感的深海与太空矿业开采环境,对采矿机器人的自主能力、分析能力、作业能力将提出更高要求,而这都需要人工智能技术的支撑。

“两化融合”改造传统产业遥控智能化无人采矿是最好的应对不断恶化的深部开采条件和环境条件,最大限度提高劳动生产率和采矿效率、保证开采安全的最根本、最有效、最可靠的方法。

目前,国内外仍处于建设“无人矿山”的初级阶段。在此阶段,无人采矿的核心技术仍然是传统采矿工艺和生产组织管理的自动化与智能化。而新一代高级无人采矿技术必将涉及采矿工艺及生产过程自身的变革。

据了解,遥控智能化无人采矿的关键技术主要包括:虚拟现实与可视化技术;先进传感及检测监控技术;采矿设备遥控及智能化技术;井下无轨导航与控制关键技术;高速数字通信网络技术;地下自动化采矿新工艺。

据了解,西方国家上世纪80年代就开始实施井下工作面的无人采矿,而目前我国不少矿山就连全盘机械化作业还做不到。但从总体上看,我国的采矿技术在许多方面已接近或达到国际先进水平。如兖矿集团、黄陵矿业、杏山铁矿、湖南柿竹园公司、大冶有色铜绿山矿、铜陵有色铜山矿业公司、同煤集团、洛钼集团等,在依靠“两化融合”转变传统采矿业,实现矿山工业智能方面持续发力,并已经取得不小成绩。

智能制造引领行业未来当前,绿色发展和转型升级逐渐成为行业发展共识,相关企业加大技术创新和产品创新力度。

我国与国外矿山整体差距主要体现在大量矿山的采矿设备比较落后,先进采矿设备主要从国外进口,价格昂贵,这是制约我国采矿进步的关键问题。

河北宏远液压机械有限公司与北京科技大学等高校合作研制的HYTC8930型智能液压采矿钻车产品,填补了我国在该领域的空白,打破了国外产品的垄断,可使我国金属矿山企业采矿成本降低30%左右,产品还出口俄罗斯等国家。

随着重大装备制造一体化成效显着,煤电联营一体化不断发展,这些都为煤炭工业安全、高效、健康发展提供了重要保证。近日召开的第17届中国国际煤炭采矿技术交流及设备展览会上,记者了解到,此次发布新技术、新装备、新成果主要包括各类采矿机械设备、矿井建设、巷道掘进和支保、矿井运输、煤炭洗选、煤矿安全、煤炭加工利用、矿区环境保护及计算机应用等,涵盖了煤炭采矿多个领域。另据了解,近年来,我国同类型展会在数量和质量上都有大幅提升,国内外厂商积极性较高,业内和社会关注程度日益加强。

取得能源领域和矿业领域科技创新的重大突破,是从矿业大国走向矿业强国的重要标志,中国乘胜追击正当时。