低碳节能背景下智能采矿工程的智能化升级路径研究

引言

随着 “双碳” 目标提出与能源革命深入推进，采矿行业作为国民经济基础产业，面临节能减排与高效生产双重压力。传统采矿模式能耗高、污染大、智能化水平低，难以适应低碳发展需求。智能采矿工程借助物联网、大数据、人工智能等先进技术，可实现采矿过程精准调控、资源高效利用与能耗动态优化，成为破解行业发展瓶颈的重要突破口。

一、低碳节能背景下智能采矿工程的发展现状与挑战

1.1 智能采矿技术应用的基础现状

近年来，智能采矿技术在部分大型矿山逐步推广应用，初步实现了井下开采设备的远程监控与自动化操作。一些矿山引入了智能传感设备，能够实时采集井下温度、湿度、瓦斯浓度等环境参数，为安全生产提供基础数据支持。同时，矿山管理系统开始向数字化转型，通过建立基础数据库，实现了部分生产流程的信息化管理。但从整体来看，智能技术的应用范围仍较为有限，多数中小型矿山仍依赖传统开采模式，技术应用的深度和广度有待进一步拓展。

1.2 低碳目标下采矿工程的能耗管理瓶颈

在低碳发展目标下，采矿工程的能耗管理面临诸多瓶颈。采矿过程中，通风、排水、提升等大型设备能耗占比较高，且设备运行效率不稳定，存在 “大马拉小车” 的现象，造成能源浪费。传统的能耗管理方式多依赖人工记录和统计，数据采集不及时、不准确，难以实现能耗的精细化管理。此外，矿山生产流程复杂，各环节之间的能耗关联度高，但目前缺乏有效的能耗协同管理机制，无法实现全流程的能耗优化。

1.3 智能化升级与节能降碳的协同难点

智能化升级与节能降碳的协同推进存在诸多难点。一方面，智能化升级需要投入大量资金用于设备更新、系统建设和技术研发，而部分矿山企业受限于经济效益，对智能化升级的积极性不高，难以平衡短期投入与长期节能收益的关系。另一方面，现有的智能化技术多侧重于提升生产效率和安全性，在节能降碳功能的集成方面存在不足，技术与节能目标的匹配度有待提高。此外，矿山从业人员对智能化技术的掌握程度不足，缺乏既懂采矿技术又熟悉节能管理的复合型人才，导致智能化系统的节能潜力难以充分发挥，影响了两者协同效应的实现。

二、智能采矿工程基于低碳目标的智能化升级核心路径

2.1 低碳导向的智能技术集成与创新应用

以低碳为导向推动智能技术的集成与创新应用，需要整合物联网、大数据、人工智能等技术，构建覆盖采矿全流程的智能节能系统。通过将智能传感技术与节能控制算法相结合，实现开采设备的智能调速和按需运行，减少无效能耗。加强智能优化算法在采矿设计中的应用，优化开采方案，提高资源回收率，降低单位产量的能耗。同时，推动新能源技术与智能采矿技术的融合，在矿山运输、照明等环节推广新能源设备，并通过智能管理系统实现新能源设备的高效调度与能源互补，减少对传统化石能源的依赖，从能源供给端实现低碳化转型。

2.2 采矿全流程的智能化优化与节能改造

对采矿全流程进行智能化优化与节能改造，需从开采设计、生产运行到后期处理的各个环节入手。在开采设计阶段，利用三维建模和仿真技术，优化巷道布置和开采顺序，减少开采过程中的能源消耗和资源浪费。生产运行阶段，通过智能控制系统实现设备的协同运行，根据生产需求动态调整设备负荷，避免设备空转和过载运行。对通风、排水等系统进行智能化改造，根据井下实际情况自动调节运行参数，提高系统运行效率。在矿石运输环节，采用智能调度系统优化运输路径，减少运输设备的无效行驶，降低运输能耗。后期处理阶段，通过智能分选技术提高矿石分选效率，减少后续加工环节的能耗。

2.3 基于数据驱动的能耗动态调控机制构建

构建基于数据驱动的能耗动态调控机制，需要建立完善的能耗数据采集与分析体系。在矿山各生产环节部署智能传感设备，实时采集设备能耗、生产参数、环境数据等信息，通过工业互联网平台实现数据的集中传输和存储。利用大数据分析技术对采集的数据进行深度挖掘，识别能耗异常点和节能潜力点，为能耗调控提供数据支撑。建立能耗预测模型，根据生产计划和设备运行状态，预测未来能耗趋势，提前制定调控策略。

三、智能采矿工程智能化升级的支撑保障体系构建

3.1 低碳智能采矿的标准规范体系完善

完善低碳智能采矿的标准规范体系，需要结合行业发展实际和低碳要求，制定涵盖智能采矿技术应用、能耗核算、节能评价等方面的标准。明确智能设备的节能性能指标和技术要求，规范智能系统的建设标准和运行管理规范，确保技术应用的统一性和规范性。建立健全能耗核算方法和评价体系，统一能耗统计口径，为矿山企业的能耗管理和节能考核提供依据。

3.2 跨学科人才培养与技术研发体系建设

加强跨学科人才培养与技术研发体系建设，需要构建多层次的人才培养体系，培养既掌握采矿工程专业知识，又熟悉智能技术和节能管理的复合型人才。高校和职业院校应调整专业设置，增设智能采矿、低碳节能等相关课程，加强实践教学环节，提高学生的综合应用能力。企业应加强与科研院所的合作，开展在职人员培训，提升现有从业人员的技术水平和节能意识。同时，建立以企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的技术研发体系，聚焦智能采矿与节能降碳的关键技术难题，加大研发投入，推动技术创新和成果转化，为智能化升级提供技术支撑。

3.3 政策激励与市场引导相结合的推进机制

建立政策激励与市场引导相结合的推进机制，政府应出台针对性的扶持政策，对开展智能化升级和节能改造的矿山企业给予资金补贴、税收优惠等激励，降低企业升级成本。同时，完善碳排放权交易市场，将矿山企业纳入碳排放管理体系，通过市场机制倒逼企业加强节能降碳工作。加强行业监管，建立矿山企业节能低碳评价机制，对表现优秀的企业给予表彰和奖励，对能耗超标企业进行约谈和整改。此外，发挥行业协会的桥梁纽带作用，组织开展技术交流、经验分享等活动，推广先进的智能化升级和节能降碳经验，营造良好的行业发展氛围。

四、结论

在低碳节能背景下，智能采矿工程的智能化升级是采矿行业实现绿色高质量发展的必然选择。当前智能采矿技术应用虽有一定基础，但在能耗管理、技术协同等方面仍面临挑战。通过实施低碳导向的智能技术集成、全流程智能化优化与节能改造、数据驱动的能耗调控机制等核心路径，可有效推动智能采矿工程的低碳化升级。同时，完善标准规范体系、加强人才培养与技术研发、建立政策与市场结合的推进机制，为升级提供坚实保障。

参考文献

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