采矿工程中的智能化技术应用与发展研究

引言

采矿工程作为国民经济发展的重要基础产业，在过去长期依赖传统开采方式，面临着效率低下、安全风险高、资源浪费严重以及对环境破坏较大等诸多问题。随着全球对矿产资源需求的持续增长，以及科技的不断进步，智能化技术逐渐渗透到采矿工程的各个环节。

一、采矿工程中智能化技术的应用现状

1.1 智能化监测与预警系统

在采矿工程中，对矿山环境和设备运行状态的实时监测至关重要。智能化监测与预警系统通过部署大量的传感器，如压力传感器、位移传感器、瓦斯传感器、温度传感器等，能够全方位、实时地采集矿山的地质条件、开采环境以及设备运行等多方面的数据。这些传感器如同矿山的 “神经末梢”，将采集到的数据迅速传输至数据处理中心。在数据处理中心，利用大数据分析技术和人工智能算法对海量数据进行深度挖掘和分析。通过对地质数据的分析，可以提前预测矿山可能出现的地质灾害，如崩塌、滑坡等；对设备运行数据的分析，能够及时发现设备的潜在故障隐患，预测设备的剩余使用寿命，提前安排维护保养，避免设备突发故障导致的生产中断。

1.2 自动化采矿设备

自动化采矿设备是智能化技术在采矿工程中应用的重要体现。在露天开采中，无人驾驶矿用卡车已逐渐得到应用。这些卡车配备了先进的全球定位系统（GPS）、激光雷达、摄像头等设备，通过这些设备实现对自身位置的精准定位和对周围环境的实时感知。结合智能调度系统，无人驾驶矿用卡车能够根据开采计划和现场实际情况，自动规划行驶路线，高效地完成矿石运输任务。在地下开采方面，自动化凿岩台车、自动化装载机等设备也得到了广泛应用。自动化凿岩台车可以根据预先设定的程序，自动完成钻孔、凿岩等作业，其钻孔精度和作业效率都远远高于人工操作。

1.3 智能选矿技术

智能选矿技术是利用智能化手段对矿石进行分选，提高选矿效率和精矿质量的关键技术。在选矿过程中，通过采用先进的传感器技术，如 X 射线荧光光谱仪、激光诱导击穿光谱仪等，能够快速、准确地分析矿石的成分和品位。基于这些分析结果，利用人工智能算法和自动化控制系统，对选矿设备进行实时调控，实现对不同品位矿石的精准分选。在浮选过程中，根据矿石的性质和成分，自动调整浮选药剂的添加量、浮选时间、充气量等参数，使浮选过程始终处于最佳状态，从而提高精矿品位和回收率。智能选矿技术还能够实现对尾矿的合理处理和资源回收，减少资源浪费和环境污染，提高了矿山的综合经济效益。

二、采矿工程中的智能化关键技术

2.1 物联网技术

物联网技术是实现采矿工程智能化的基础支撑技术之一。在采矿工程中，通过将各种设备、传感器、人员等通过网络连接起来，形成一个庞大的物联网系统。在这个系统中，每个设备和传感器都具有唯一的标识，能够实时采集和传输数据。例如，在矿山设备上安装物联网模块，设备的运行状态、工作参数等数据可以实时上传至云端服务器，管理人员可以通过手机、电脑等终端设备随时随地获取这些数据，对设备进行远程监控和管理。物联网技术还能够实现设备之间的互联互通和协同工作，如自动化采矿设备与智能运输系统之间的协同，提高了矿山生产的整体效率。

2.2 大数据与云计算技术

大数据技术在采矿工程中的应用主要体现在对海量数据的存储、管理、分析和挖掘上。在矿山开采过程中，会产生大量的地质数据、设备运行数据、生产管理数据等。大数据技术能够对这些数据进行高效存储和管理，通过数据挖掘算法和机器学习模型，从海量数据中提取有价值的信息。例如，通过对地质数据的分析，可以建立地质模型，预测矿体的分布和变化规律，为开采方案的制定提供科学依据；对设备运行数据的分析，可以优化设备的维护计划，提高设备的可靠性和使用寿命。云计算技术则为大数据处理提供了强大的计算能力和存储资源。通过云计算平台，矿山企业可以按需获取计算资源，无需投入大量资金建设和维护自己的服务器集群。

2.3 人工智能技术

人工智能技术是关键技术之一，涉及机器学习、深度学习、专家系统、等等。设备故障诊断过程中，利用机器学习算法对设备运行数据进行学习，构建设备故障预测模型，当设备运行数据出现异常情况时，模型可以快速准确的确定故障类型和故障部位，提供设备维修的依据。在生产调度过程中，应用建立生产优化模型，利用人工智能算法对开采计划、设备调度、运输路线等进行优化，达到矿山生产最优化运行。应用遗传算法、模拟退火算法对露天矿的卡车调度进行优化，保证卡车运输效率最优。

三、采矿工程中智能化技术的发展趋势

3.1 智能化技术的深度融合与协同发展

未来采矿工程中的智能化技术将呈现深度融合与协同发展的趋势。物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术将相互渗透、相互支撑，形成一个有机的整体。通过这些技术的协同发展，实现矿山生产全流程的智能化，从矿山规划、开采、运输、选矿到尾矿处理等各个环节都能够实现智能化运作，进一步提高矿山的生产效率、降低成本、增强安全性和环保性。

3.2 无人化、少人化采矿成为主流

随着智能化技术的进步，无人采矿、少人采矿也将成为未来的采矿工程发展的主流趋势。露天矿山可将无人驾驶矿卡、无人钻机、无人铲运机等设备进一步推广，通过智能调度系统实现协同作业完成露天矿开采作业任务，地下矿山将进一步普及自动化、智能化采矿设备和系统，如无人采矿机器人、自动运输系统等，实现地下采矿的无人或少人开采。无人采矿、少人采矿不但能提升开采效率和保障作业安全，而且能减少对人力的依赖性，一定程度上缓解矿山企业招工难的问题，通过远程监控及智能运维系统，在远离矿山的控制中心技术人员可实时监控及维护设备，保障正常矿山生产。

3.3 绿色智能矿山建设全面推进

可持续发展观念指导下绿色智能矿山的建设为未来采矿工程发展的重要目标。绿色智能矿山建设是利用智能化手段在矿业开采中实现资源有效、合理的开发和绿色环保的目标。利用智能化监测系统能够实时对矿山开采中周边粉尘排放、废水排放、土地塌陷等问题进行智能化监测，并利用智能化的控制技术及时进行有效的环保措施以减少环境污染；在资源利用中利用智能化选矿技术和资源综合回收等技术来达到有效提高矿石回采率和尾矿综合利用率，实现资源最大程度的有效利用；利用智能化管理系统对矿山的生产流程和资源进行高效优化配置并达到节能，实现矿山的绿色低碳发展。

结论

智能化技术在采矿工程中的应用与发展，为采矿行业带来了前所未有的变革。从智能化监测与预警系统、自动化采矿设备到智能选矿技术的广泛应用，以及物联网、大数据、云计算、人工智能等关键技术的支撑，采矿工程正逐步实现智能化转型。

参考文献

[1] 田 丁 . 采 矿 工 程 中 的 智 能 化 技 术 应 用 与 发 展 研 究 [J]. 科 技 资讯 ,2025,23(12):43-45.DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2502-5042-1100.

[2] 李长河 , 裴东伦 , 林涛 . 煤矿采矿工程中智能化设备的应用与发展趋势分析 [J]. 中国设备工程 ,2025,(11):43-45.