采礦工程計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究

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摘要：近年來，我國礦山企業(yè)向信息化發(fā)展，但礦山企業(yè)信息化發(fā)展技術(shù)相對(duì)落后，要想實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化，應(yīng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于采礦工程中。采礦工業(yè)中計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍包括信息數(shù)據(jù)處理，礦床模型建立等，如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于采礦工作是亟待解決的問題。針對(duì)采礦工程特點(diǎn)進(jìn)行研究，提出采礦工程施工中出現(xiàn)的問題，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為采礦企業(yè)信息化發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：采礦工程計(jì)算機(jī)技術(shù)人工智能

隨著我國采礦業(yè)快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用進(jìn)入新時(shí)期，為生活安全提出更高的要求，計(jì)算機(jī)技術(shù)在各領(lǐng)域得到應(yīng)用，在采礦工程中發(fā)揮重要作用，如數(shù)值模擬技術(shù)，計(jì)算機(jī)采掘計(jì)劃等。采礦工程是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，工程施工中存在許多安全問題，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于采礦工程中有利于降低開采難度，為采礦工程安全提供可靠保障。生產(chǎn)技術(shù)是礦山企業(yè)信息化改造薄弱環(huán)節(jié)，需將信息技術(shù)嵌入到采礦生產(chǎn)工藝中，結(jié)合采礦工程實(shí)際，合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)才能促進(jìn)礦業(yè)發(fā)展。

1采礦工程中計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

上世紀(jì)90年代后，隨著信息化快速發(fā)展，礦山企業(yè)在計(jì)算機(jī)信息化應(yīng)用建設(shè)加快，在如何提高礦山生產(chǎn)效率，降低開采成本，提高生產(chǎn)能力等方面進(jìn)行了大量應(yīng)用。以遠(yuǎn)程遙控與人工智能技術(shù)為特點(diǎn)的礦山計(jì)算機(jī)數(shù)字信息化成為采礦業(yè)的發(fā)展方向。一些采礦業(yè)發(fā)達(dá)國家利用計(jì)算機(jī)數(shù)字信息技術(shù)改造礦業(yè)，如加拿大在2050年規(guī)劃中計(jì)劃北部邊界實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)破碎，瑞典制定礦山自動(dòng)化進(jìn)軍計(jì)劃，變革傳統(tǒng)礦業(yè)生產(chǎn)工藝，提高礦山企業(yè)的生產(chǎn)效率[1]。采礦對(duì)人工智能的研究處于起步階段，隨著人工智能技術(shù)發(fā)展，人工智能技術(shù)必將應(yīng)用于采礦業(yè)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用可將礦山各種數(shù)據(jù)綜合，實(shí)現(xiàn)科學(xué)分析等，為礦山資源評(píng)估，開拓設(shè)計(jì)，決策管理等提供直觀有效的依據(jù)。礦山生產(chǎn)程序模擬是國內(nèi)礦山企業(yè)數(shù)字信息化發(fā)展方向。國家安全監(jiān)管局文件明確指出，推進(jìn)金屬地下礦山安全避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)工作，系統(tǒng)建設(shè)中有計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)理光線無線通信為主體的通信網(wǎng)絡(luò)，形成音視頻同網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)體系。采用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)及設(shè)備的智能化控制，對(duì)開采環(huán)境數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集分析等，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)開采環(huán)境數(shù)字化。

2計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

對(duì)礦石開采中存在很多問題，由于我國地形復(fù)雜，礦石存在區(qū)域在大山，空間上級(jí)開采技術(shù)上存在一定問題，由于地形復(fù)雜，開采時(shí)需對(duì)空間環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)控，礦山開采后由于地形復(fù)雜，為運(yùn)輸工作帶來很大困難。由于開采礦石環(huán)境惡劣，施工中有很大的難度，礦石開采中安全管理非常重要，企業(yè)應(yīng)對(duì)施工進(jìn)行全程監(jiān)控，應(yīng)對(duì)工作進(jìn)度控制，需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工作中發(fā)揮作用[2]。采礦工程中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用主要包括數(shù)值模擬技術(shù)，GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)采掘規(guī)劃等。數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于采礦工程中，通過計(jì)算方法分析圍巖穩(wěn)定性等，在完成數(shù)據(jù)采集后形成理想化模型，運(yùn)行后進(jìn)行整合計(jì)算，使用到有限元分析，有限差分法等，常見的數(shù)值模擬軟件包括ANSYA，通過應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)有限元分析。利用流體理論測(cè)試分析填充材料性能，在分析熱力學(xué)后，解決熱動(dòng)力為開采造成的限制。數(shù)值模擬分析可預(yù)測(cè)采礦中出現(xiàn)的地下滲水等問題。利用UDEC可模擬圍巖穩(wěn)定性，通過彈性理論避免巖體破壞等現(xiàn)象，可掌握不同巖性地質(zhì)情況。按照非線性與微觀線性彈性劃分法，使微元間出現(xiàn)非連續(xù)特征，可為巷道圍壓提供準(zhǔn)確信息。應(yīng)用GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)需有充足礦山信息，有實(shí)際地質(zhì)地形圖等，提供技術(shù)報(bào)告等信息。構(gòu)建中需發(fā)揮GIS軟件功能，加大開發(fā)力度，將空間分析與應(yīng)用模型用于礦山模擬，采礦工程中常用EAM系統(tǒng)等進(jìn)行地測(cè)，加強(qiáng)對(duì)信息管理不斷完善信息監(jiān)管系統(tǒng)。地面通信總站應(yīng)用系統(tǒng)軟件，應(yīng)用地質(zhì)數(shù)據(jù)智能終端傳感器，可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息。通過GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)利用客戶端了解工作人員狀態(tài)，工作環(huán)境溫度等信息，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等可向主管部門提供相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采掘的遠(yuǎn)程監(jiān)控，應(yīng)用GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)后采取定位監(jiān)管方法。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)數(shù)學(xué)模型，可根據(jù)工程實(shí)際情況分析，確保各環(huán)節(jié)工作規(guī)劃科學(xué)合理。以前計(jì)劃大多按照傳統(tǒng)方法調(diào)配，較少考慮實(shí)際情況，通過對(duì)數(shù)學(xué)模型應(yīng)用，使規(guī)劃更加靈活，計(jì)算機(jī)技術(shù)下使海量信息得到處理，利用計(jì)算機(jī)建模使采掘規(guī)劃更加直觀。當(dāng)前計(jì)算機(jī)采掘規(guī)劃方法包括動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論分析，現(xiàn)狀更多通過模擬數(shù)學(xué)理論等進(jìn)行建模，計(jì)算機(jī)采掘規(guī)劃中，提升編制系統(tǒng)適用性，調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)點(diǎn)，推動(dòng)礦山快速發(fā)展。

3采礦工程中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

礦山信息化成為礦山的重要部分，礦山井下通風(fēng)設(shè)置必須時(shí)刻提供正常運(yùn)行環(huán)境，對(duì)礦山井下人員設(shè)備等進(jìn)行軌跡定位監(jiān)控非常必要。中金集團(tuán)公司在旗下子公司推行井下安全避險(xiǎn)系統(tǒng)，如潼關(guān)中金礦業(yè)公司在分礦坑口建設(shè)系統(tǒng)，建成井下安全避險(xiǎn)系統(tǒng)投入運(yùn)營，系統(tǒng)中的井下通信聯(lián)絡(luò)，人員定位等系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)在礦山安全生產(chǎn)中的應(yīng)用。系統(tǒng)承載網(wǎng)是各系統(tǒng)的傳輸平臺(tái)，光纜選用揚(yáng)州艾美克工業(yè)級(jí)8芯單模，服務(wù)器為DELL的PowerEdge型，地面核心交換機(jī)采用工業(yè)級(jí)交換機(jī)，井下使用交換機(jī)安裝在調(diào)度中心，中段孔壓機(jī)房，1272坑口有同型號(hào)交換機(jī)3臺(tái)，安裝在坑口值班會(huì)上與西沿脈斜井平臺(tái)。公司人員定位系統(tǒng)采用深圳翌日生產(chǎn)的基站，1272坑口有12個(gè)，為下井人員配備識(shí)別卡，通信線纜采用天津生產(chǎn)MHYV2型，系統(tǒng)使管理人員隨時(shí)掌握巷道人員分布狀況，便于合理進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度管理，地面上實(shí)時(shí)間監(jiān)控當(dāng)天下井中段工作人員情況，在計(jì)算機(jī)顯示終端支實(shí)施軌跡回放，人員在井下遇到緊急情況，可使用識(shí)別卡向地面發(fā)出緊急求救信號(hào)，控制人員根據(jù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)了解有關(guān)人員位置情況，提高應(yīng)急救援工作效率。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由大屏系統(tǒng)與終端攝像機(jī)造成，監(jiān)控指揮中心電視墻由46寸工程液晶拼接屏組成，方便對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行顯示，可將井下視頻信號(hào)，環(huán)境監(jiān)測(cè)信息等方便的顯示在大屏上，終端網(wǎng)絡(luò)攝錄設(shè)備采用捷威IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可提供高清視頻信號(hào)。系統(tǒng)有攝像機(jī)15個(gè)，安裝在坑口，車場(chǎng)等重要場(chǎng)所，系統(tǒng)采用DELL網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器，監(jiān)控平臺(tái)軟件可提供攝像機(jī)視頻監(jiān)控圖像管理等功能，存儲(chǔ)介質(zhì)為2TB容量硬盤。

參考文獻(xiàn)

[1]亢娟娜，惠鵬飛.計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用研究[J].世界有色金屬，2018（14）：23；25.

[2]張靜.計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的新應(yīng)用[J].中國錳業(yè)，2016，34（6）：71-73.

作者：王曉龍 單位：南煤集團(tuán)西上莊煤礦籌建處