数智技术赋能露天金属非金属矿山绿色开采的实践与创新

一、引言

露天金属非金属矿山开采是获取矿产资源的重要方式之一。然而，传统开采模式往往面临资源利用效率低、环境污染严重、安全隐患多等问题。在环保要求日益严格和可持续发展成为时代主题的背景下，将数智技术融入露天矿山的开采过程，实现绿色开采，不仅是产业发展的必然趋势，更是矿山企业履行社会责任、提升竞争力的关键举措。

二、数智技术在露天矿山绿色开采中的应用实践

（一）智能监测与管理系统

1. 环境监测方面

通过在矿山周边及开采区域部署传感器网络，实时监测空气质量、水质、噪声等环境指标。利用大数据分析技术，对监测数据进行深度挖掘，及时发现异常情况并发出预警。例如，露天金属矿山通过安装空气质量传感器，实时监测粉尘浓度，一旦超过预设阈值，自动启动降尘设备，有效控制粉尘污染。

2. 安全监测方面

运用视频监控、边坡稳定性监测传感器等设备，对矿山的边坡、采场、排土场等关键区域进行 24 小时实时监控。借助人工智能算法，对监控视频进行智能分析，识别潜在安全风险，如人员违规操作、边坡裂缝扩展等，提前采取措施加以防范，降低事故发生率。

（二）智能开采工艺规划

1. 资源储量估算与建模

利用地理信息系统（GIS）、三维建模软件等数智工具，结合地质勘探数据，精确构建矿山的地质模型，包括矿体形态、矿石品位分布等信息。通过模拟不同的开采方案，对比分析资源回收率、开采成本等指标，制定出最优的开采工艺规划，提高资源利用率。

2. 自动化开采流程控制

在开采作业中，采用自动化设备和智能控制系统，实现挖掘机、装载机、运输车辆等设备的协同作业。例如，基于卫星定位系统（GPS）和激光雷达的无人驾驶矿用卡车，能够按照预设的路线和速度行驶，自动完成装车、运输、卸车等作业环节，提高开采效率的同时减少人为操作误差。

（三）智能设备运维管理

1. 设备故障预测与诊断

借助物联网技术，将矿山设备的运行数据实时传输至云端服务器。运用机器学习算法，对设备的历史运行数据和实时数据进行分析，建立设备故障预测模型。提前预测设备可能出现的故障，合理安排维修保养计划，降低设备停机时间和维修成本。例如，通过对矿山破碎机的振动、温度等数据监测，提前发现设备内部的磨损情况，及时更换零部件，避免设备突发故障。

2. 设备远程监控与管理

通过搭建远程监控平台，管理人员可以在办公室实时查看设备的运行状态、工作参数等信息。实现对设备的远程操作、调试和管理，提高设备管理的灵活性和效率。在疫情期间，某露天矿山通过远程监控平台，成功实现对矿山设备的远程监控与操作，保障了矿山生产的正常进行。

三、数智技术赋能露天矿山绿色开采的创新点

（一）节能减排与资源综合利用

1. 能源管理系统

开发智能能源管理系统，对矿山的电力、燃油等能源消耗进行实时监测和分析。通过优化设备运行时间、调整生产流程等方式，实现能源的合理配置和高效利用。例如，根据不同时段的用电负荷和电价差异，合理安排开采设备的运行，降低能源成本。

2. 尾矿资源化利用

利用数智技术对尾矿的成分、性质进行精准分析，研发尾矿综合回收利用技术。将尾矿中的有用矿物回收再利用，或将其转化为建筑材料等产品，实现尾矿的资源化和减量化，减少尾矿对环境的压力。

（二）矿山生态修复智能化

1. 生态修复方案设计

结合矿山的地理环境、生态特征和开采历史等因素，利用计算机模拟和生态模型分析技术，制定个性化的生态修复方案。包括植被恢复、土壤改良、水土保持等措施的合理配置，提高生态修复的效果和成功率。

2. 生态修复过程监测与评估

在生态修复过程中，运用遥感技术、无人机监测等手段，对植被生长情况、土壤质量变化等进行动态监测。通过大数据分析，对生态修复的效果进行科学评估，及时调整修复措施，确保矿山生态环境得到有效恢复。

四、数智技术在露天矿山绿色开采中的经济效益与成本分析

（一）短期经济效益

1. 开采效率提升：智能开采工艺规划和自动化开采流程控制的应用极大地提升了开采效率。例如，无人驾驶矿用卡车的引入，不仅提高了运输效率，还减少了人为因素的干扰。其运输效率提升了约 20%-30% ，在短期内即可显著增加矿石产量，从而为企业带来更多的销售收入，推动企业的可持续发展。

2. 智能监测与管理系统以及智能设备运维管理系统的实施显著降低了人力成本。这些系统通过自动化和智能化手段，减少了对人工巡检、现场操作和设备维护人员的依赖。例如，某矿山引入智能监控系统后，通过优化巡检流程和提高监控效率，减少了约 15%-20% 的安全巡检人员。这一举措不仅降低了人力成本开支，还提高了管理效率和工作安全性，为企业带来了显著的经济效益。

（二）长期经济效益

1. 资源利用率提高：借助精准的资源储量估算与建模以及优化的开采方案，矿石资源回采率得到有效提升。从长期来看，这意味着可开采的资源量增加，矿山的生命周期延长，企业能够从中获取更多的长期收益。例如，资源回采率每提高 1% ，对于大型露天矿山来说，可增加数千万元甚至上亿元的经济价值。

2. 市场竞争力增强：数智技术赋能的绿色开采模式，使矿山企业在环保合规、产品质量稳定等方面更具优势，有助于提升企业的品牌形象和市场竞争力，从而在激烈的市场竞争中获得更多的市场份额和订单，为企业的长期稳定发展奠定基础。

（三）成本投入与回收

1. 前期成本投入：实施数智技术需要在设备购置、系统研发、基础设施建设等方面进行一定的前期投入。例如，部署一套智能监测系统可能需要投入数十万元至上百万元不等，购买无人驾驶矿用卡车等智能设备也需要较高的资金投入。

2. 成本回收周期：尽管前期成本投入较高，但通过开采效率的提升、成本的降低以及长期效益的增加，这些成本能够在相对较短的时间内得到回收。一般来说，对于中大型露天矿山，数智技术的成本回收周期在 2-5年左右，之后企业将获得持续的经济效益和环境效益。

五、结论

数智技术在露天金属非金属矿山绿色开采中的应用实践与创新，为矿山行业的可持续发展带来了新的机遇。智能监测与管理、智能开采工艺规划、智能设备运维管理等方面的应用，显著提高了开采效率、降低了成本、减少了环境影响。同时，在节能减排、资源综合利用和矿山生态修复智能化等方面的创新，进一步推动了矿山的绿色发展。未来，随着数智技术的不断进步和深化应用，露天矿山绿色开采将迎来更加广阔的发展前景，实现经济效益、社会效益和环境效益的有机统一。

参考文献：

[1] 李岗伟 , 杨佳 . 数智技术赋能露天金属非金属矿山绿色开采的实践与创新 [C]// 广西网络安全和信息化联合会 . 第七届工程技术管理与数字化转型学术交流会论文集 . 洛阳栾川钼业集团股份有限公司 ;,2025:354-355.

[2] 蔡晓琦, 马强. 金属非金属露天开采矿山创建绿色矿山的思路[J].中国金属通报 ,2025,(06):50-52.

[3] 叶超 . 金属非金属露天矿山边坡安全管理建议 [J]. 冶金管理 ,2019,(09): 24+37 .