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1、数字化矿山核资源工程学院Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｎｅ一前言进入21世纪以来,信息技术迅速发展,给采矿业带来了巨大的冲击。随着科技进步、矿产资源消费的急剧增长和开采加工难度的日益增大,促使采矿逐渐走向数字化和智能化。早在1998年,美国前副总统戈尔就提出了/数字地球(DigitalEarth)的概念,之后1999年召开的首届国际数字地球大会上又提出了数字矿山(DigitalMine)的概念,数字矿山作为信息时代的必然产物在矿业中发挥出越来越大的作用,是矿业发展的目标和方向二数字矿山的内涵1.著名的矿山工程设计专家、中国工程院院士于润沧认为:根据矿业发达国家对矿山信息化建设的不同
2、战略设想和不同学者对数字矿山概念的表达,对数字矿山的概念可以表述为由初级到高级的三个层次:矿山数字化信息系统、反映真实矿山整体及相关现象的虚拟矿山、无人矿井的远程遥控操作和自动化采矿。2.东北大学吴立新教授采用五化来描述数字矿山的发展目标,即数字化的集成管理和共享利用各类矿山数据与信息资源,可视化的三维模拟和虚拟再现矿山地质采矿环境、过程及其相关现象,仿真化地模拟分析矿山采掘活动、采动影响与灾变过程,智能化地分析提取采动影响规律及环境与工艺参数,自动化地预警矿山灾害和启动安全预案。三数字矿山的意义(1)数字矿山在资源可持续发展方面发挥出巨大的作用。数字矿山可以将矿产资源的
3、储量和开采情况数字化地表现出来,根据这些信息判断需要优先开发哪些资源,做到矿产资源的稳定供应、合理利用和低环境破坏,以保证国民经济可持续发展,解决资源供应紧张与不断增长的资源消耗之间的矛盾。(2)数字矿山可以减少和避免矿山安全事故。实施数字矿山建设能将地质信息、力学信息、以及其他与开采有关的信息综合地表现出来,为决策提供全方位的信息,避免投入的盲目性,提高决策的科学性。数字矿山能适应日益增多的深井开采条件,使矿工远离高温和岩爆威胁等恶劣环境,彻底改善矿工的安全和健康状况。矿山的基础上运用自动化开采技术,实现无人开采和遥控开采,减少灾害和人员伤亡事故。（3）数字矿山可以实现
4、矿产资源开发与环境协调发展。对矿山开采引起的地表形态破坏、植被破坏、土地退化、水土流失、粉尘污染、水体污染、采场滑坡、尾矿库溃坝等进行数字化,在此基础上通过对相关信息的科学分析,制定出矿山的生态重建方案、灾害评价与预测预报体系和现代管理体系,实现矿产资源开发与环境协调发展。四国内数字化矿山的发展1.国内发展二十世纪80年代，一些矿山企业与科研院所、大专院校开始合作探索计算机技术在矿山设计和生产中的应用，并开发了一些应用系统软件，如：矿山资源储量计算软件、矿井通风系统软件等等，为推动我国矿山信息化建设起到了积极的作用。九十年代后，随着国家信息化的快速发展和市场环境的变化，矿
5、山信息化进入快速发展阶段，围绕着如何提高矿山生产效率和管理效率、降低开采成本、提高矿山开采的技术水平和生产能力等开展了大量的研究，并取得了丰硕的成果。主要成果概述如下：（1）矿山可视化建模和储量得到推广（2）计算机辅助矿山规划与设计大幅度提高（3）矿山生产调度和生产控制广泛采用微电子与计算机技术（4）矿山MIS/ERP软件及网络硬件环境得到改善和提高（5）电子信息技术应用与信息资源的开发成绩显著五数字矿山的研究现状1.国外数字矿山的研究现状美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家在数字矿山方面的研究起步较早。目前,矿业发达国家建设数字矿山的重点是实现远程遥控和自动化采矿。20
6、世纪90年代初,加拿大国际镍公司(Inco)开始研究遥控采矿技术,目标是实现整个采矿过程的遥控操作。美国已成功开发出一个大范围的采矿调度系统,采用计算机、无线数据通讯、调度优化以及全球卫星定位系统(GPS)技术进行露天矿生产的计算机实时控制与管理,并成功应用于工业中,已使露天矿近乎实现了无人采矿。加拿大已制订出一项拟在2050年实现的远景规划,加即在加拿大北部边远地区建设一个无人化矿山,通过卫星操控矿山的所有设备,实现机械破碎和自动采矿。20世纪90年代以来,世界上一些矿业发达国家已经开发出了许多数字矿山建设方面的软件,并且已经在很多矿山得到了成功应用。2.国内数字矿山研
7、究状况2001年以来,国内有关学术组织相继召开了一系列以数字矿山为题的学术会议。2001年,中国矿业联合会组织召开了首届国际矿业博览会,其中包括一个以/数字矿山0为主题的主分组会。2002年,以“数字矿山战略及未来发展”为主题的中国科协第86次青年科学家论坛召开,2006年,煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了/数字化矿山技术研讨会0,提出了建设安全、高效、绿色、和谐的新型现代化矿井的目标。２０世纪８０年代国家主要科研资助机构和相关行业部门相继立项支持了一批数字矿山课题。2000年以来,国内多所高
