井下采掘运装备远程控制技术在金属非金属矿山的应用

矿山井下采掘和运输是金属非金属矿山生产过程中的一个重要环节。但由于其工作条件苛刻，对工人的健康和生命安全造成了极大的危害，故推广井下作业的无人化和智能化有其重要的现实意义。随着科技的飞速发展，井下采掘运装备远程控制技术应运而生，为金属非金属矿山的高效、安全开采提供了新的解决方案。本文将深入探讨该技术在金属非金属矿山应用的必要性，并提出具体的应用策略。

1.井下采掘运装备远程控制技术应用于金属非金属矿山的必要性

1.1 保障作业人员安全

金属非金属矿井具有较大的危险性，如冒顶、片帮、透水、机械伤害等。工人长期在这种恶劣的工作条件下工作，存在很大的安全隐患。比如，在破碎带岩体掘进期间，有很大的概率会导致工作面的顶板冒落，给施工工人带来严重的伤亡；采场施工中，爆炸产生的冲击波、飞石和有毒、有害气体等对工人的人身造成了极大的危害。然而，采用井下采掘运装备远程控制技术，使工人能够在距离较远的地方对其进行遥控操作，避免了直接暴露在危险环境中，从根本上降低了安全事故发生的概率，有效保障了作业人员的生命安全。

1.2 提高生产效率

传统的井下采掘作业，采用的是手工方式，既费时费力且效率低下，受限的工作空间和恶劣的工作环境极大地制约了其工作效率及作业精度。例如在铲斗车上，由于驾驶员经常要注意四周的情况，导致装载工作十分繁重，影响了装载的效率。而遥控式铲运设备则利用高精密的传感器及高级的控制算法，实现了快速精确的装矿操作，极大地减少了装矿周期。此外，该方法还能够使多个设备相互协作，在此基础上，结合矿井的生产规划与运行状况，对采矿机械进行实时的调度与优化，使机械的利用与生产率得到有效地改善，降低了机械的空闲与等候时间，使矿井的总体生产率得到大幅度地提高[1]。

1.3 降低生产成本

首先，在矿井中应用了遥控系统，可以大大地减少矿井的人员的数量，节约了人力资源。比如，有的矿井使用遥控铲运设备，由原来的多个作业工人改为仅由一个或多个作业工人在地上指挥中心监视作业就可以了。另外，遥控技术还能有效地提高装备的使用效能，降低装备损耗，降低装备维修费用。采用智能化的调度方法，对各装置的操作路线及工作过程进行了最优的优化，从而达到了节能降耗、节约了生产成本的目的。

1.4 适应矿山智能化发展趋势

井下采掘运装备远程控制技术作为矿山智能化的重要组成部分，是实现矿山智能化开采的关键环节。在矿井中的运用，使矿井的生产过程达到了数字化、自动化、智能化，从而大大地改善了矿井的经营状况，为矿井的安全生产提供了有力的保障。比如，遥控装置能够对矿井的工作状态、工作环境等信息进行实时的收集，并将其上载到矿井的智能管控平台中，使管理者能够对矿井的生产状况进行实时监测与分析，并对存在的问题进行及时的处理，使矿井的管理更加精细，更加智能化[2]。

2.井下采掘运装备远程控制技术在金属非金属矿山的应用策略

2.1 加强技术研发与创新

矿山企业应该加强与科研院所和高等院校的合作，在人工智能视频、激光雷达和精密定位等方面进行合作。通过对井下巷道、采场等复杂地段的设备精确定位与自主航行，保证其按预先设定的轨迹运行与运行，提升操作精度与安全性。

在此基础上，利用高精度钻孔与装矿模拟方法，对钻孔位置、钻孔深度、钻孔角度、钻孔数量等进行精准控制。通过对生产工艺进行监控与信息反馈，使生产工艺的优化与优化。

根据矿井生产计划、设备状况、工作环境等要素，建立一套有效的矿井智能化调度体系，实现矿井生产作业的实时调度与优化（如图 1）。运用大数据分析与人工智能等方法，对装备的工作态势与失效几率进行预报，预先对装备维修与维修进行规划，对装备的工作进行优化配置，防止装备的过量利用与闲置，提升装备的总体利用率与生产力。比如，通过对矿山生产及交通需要的分析，对铲运设备、电动机车等进行优化调度，从而优化交通资源分配。

图 1 地下采矿可视化

以兴发集团为例，其在技术研发创新上成果斐然。2019 年，兴发集团联合开山重工开展智能凿岩钻车研发，历经 5 年技术攻关，成功推出国内首台智能凿岩机器人。该机器人借助高精度扫描自动识别技术，能精准完成中心眼、辅助眼、周边眼等 53 个炮眼的凿打。其在设备自主定位、网络通信、自主扫描识别等方面实现突破，解决了精准定位及高精度扫描控制误差、关节损失及角度纠偏等难题，获得 19 项国家级奖项。

2.2 构建稳定可靠的通信网络

在矿井中，利用有线和无线两种通讯手段，建立一个安全可靠的通讯系统（如图 2）。主要采用光缆敷设，保证高速、稳定的数据传送。在矿井下布置无线通讯基站，利用 Wi-Fi 和 5G 等多种无线通讯手段，在煤矿井下进行现场和现场的实时通讯。通过构建多条通讯线路，在某一条线路发生失效时，可以进行连接，以保证通讯的连续性。

为保证数据及时准确地传递，保证地面指挥中心和地下通讯网的连接。克服多个通讯体系相互兼容的问题，建立一种新的通信协定与界面方法。此外，还要强化通讯网路的管理与维修工作，健全通讯网路监控体系，对网络运作状况进行即时监控，即时侦测与处理网络问题，确保通讯网路的平稳运作。

例如江西德兴铜矿[3]在推进远程控制技术应用中，着力构建稳定通信网络。该矿山采用“光纤主干+5G 无线覆盖”的混合架构，井下掘进面、采场等关键区域铺设光缆形成主干传输网，保障大容量数据稳定传输。同时在巷道每隔 300 米部署 5G 微基站，结合 Mesh 自组网技术实现信号无缝覆盖。为提升可靠性，建立双链路冗余机制，当主通信链路故障时，0.5 秒内自动切换至备用链路。通过该网络，地面控制中心可实时接收井下设备高清视频及运行数据，通信延迟控制在 20 毫秒内，保障了远程控制指令的精准执行。

2.3 强化设备改造与集成

对矿井已有的采矿和运输装备进行有目的的改进，使其具备远程控制功能。通过将传感器、控制器、通讯模块等装置安装于该装置上，可对装置进行实时监控，并对其进行遥控。比如，对铲运设备进行改装，安装激光雷达、摄像头等传感器，并配备车载控制器、通讯模块等。利用上述装置，可以把铲运设备的工作参数和工作环境资料传送到地面控制中心，并接收来自控制中心的控制命令，从而进行遥控[4]。

为了实现对凿岩台车、铲运设备、电机车等装备的集中管理与监控，必须构建一个统一的设备监控平台。在此基础上，建立一个通用的通讯和数据界面规范，让各个装置可以按照自己的工作过程和工作需要来进行自动化的协作，从而提升整个矿井的生产力。比如，当采矿作业时，用铲运设备把矿石装到矿车上，然后由电力机车根据预先设定的路径把矿车送到指定的位置。

例如云南驰宏锌锗股份有限公司会泽铅锌矿[4]针对现有设备开展改造与集成工作。该矿对 3 台在用柴油铲运机进行智能化改造，加装激光雷达、高清摄像头及车载控制器，使其具备远程操控功能。同时搭建统一控制平台，将改造后的铲运机与井下电机车、破碎站设备实现数据互联。通过制定标准化通信协议，铲运机装矿完成后自动向电机车发送调度信号，电机车按最优路径运输至破碎站，破碎站则根据矿石量自动调节处理参数。改造后设备协同效率提升 30% ，等待时间缩短 40% ，单班矿石运输量增加 150 吨，实现了采掘运环节的高效联动。

2.4 培养专业技术人才

矿山企业要加大对职工的培训力度，增强职工的远程控制技术的认识和操作技能，增强他们的业务水平。定期举办各类专业技能培训班，并聘请有关专家、专业人士为企业提供专业的理论与实践指导。主要介绍遥控装置的工作原理、操作方法、维修知识、常用的故障处理等。通过公司的内部训练，实现对遥控技术的全面了解，从而有效地改善企业的运行状况，提升企业的维修能力[5]。

同时，要主动吸收外来专家，加强矿井的科技队伍建设。招聘自动化、信息化、人工智能等相关领域的专业人员，和具备煤矿遥控系统应用实践经验的人员。通过引入专业人才，将先进的工艺思想与生产实际经验带入矿井，促进矿井遥控技术的推广与发展。在此基础上，构建完善的用人制度，有效地吸引、保留优秀的人力资源，为矿井的智能发展奠定坚实的基础。

例如安徽马钢集团南山矿业有限公司[5]为推进远程控制技术落地，构建了“内训+外引+校企合作”的人才培养体系。该矿定期组织井下操作人员参加远程控制理论培训，设置模拟操作台开展实操训练，考核合格者方可参与设备远程操控。同时与安徽理工大学共建实训基地，选派技术骨干参与矿山智能化专项进修，定向培养自动化控制专业人才。通过“老带新”导师制，将设备操作经验与远程控制技术结合形成培训手册。实施两年后，培养出 56 名专业远程操控人员，设备故障率降低 25% ，操控响应速度提升 30% ，保障了技术应用的可持续性。

2.5 建立健全安全保障体系

在远程控制设备上安装多重安全防护装置，保证操作时的安全。比如，将防撞传感器、紧急制动装置等装置装在铲运设备和马达车上，如果装置探测到前面有障碍或者有不正常的状况，就可以主动地进行刹车，防止碰撞。在此基础上，进一步完善其电路结构，增强其抗爆、抗扰动等功能，保证其在复杂地质条件下的安全工作。

对操作工人要进行严格的资质审核、训练、考试，经专业训练、持证上岗后方可上岗作业。在作业时，要遵守作业规程，不能违章作业。并制定作业记录及紧急事件计划，将作业全流程做好记录，确保发生意外事件后可及时追踪及处置[6]。

在传送与储存过程中，使用加密传输和存储，以保证资料的安全与完整。为保证矿井的安全稳定，在矿井中，必须对矿井中的关键资料进行周期性的备份，确保矿井安全可靠地进行。在此基础上，通过安装防火墙等技术手段，有效地防范外来入侵及恶意程序的入侵。

例如山东黄金集团三山岛金矿[6]在远程控制技术应用中构建全链条安全保障体系。设备层面，为远程铲运机加装红外防撞传感器和紧急制动系统，当检测到 0.5 米内有障碍物时自动停机。操作管理上，实行“双人双岗”制度，控制中心设操作员与监督员，操作指令需双人确认，同时建立操作日志全程追溯机制。数据安全方面，采用银行级加密技术传输控制指令，部署防火墙和入侵检测系统。该体系运行以来，成功拦截 37 次误操作指令，设备异常停机响应时间缩短至 2 秒，实现连续 3 年远程作业零安全事故。

3.结束语

井下采掘运装备远程控制技术在金属非金属矿山的应用具有重要的必要性，能够有效保障作业人员安全、提高生产效率、降低生产成本并适应矿山智能化发展趋势。要更好地运用这一科技，就要加大科技研究和创新力度，建设一个稳定、可信的通讯网络，加大对装备的改造和整合力度，培训专门的科技人员，同时要完善和完善的安全保证制度。从而促进我国金属非金属矿山向智能化、安全化和高效率发展，增强其核心竞争能力，促进其可持续发展。在未来的发展中，随着技术的不断进步和应用的不断深入，井下采掘运装备远程控制技术将在金属非金属矿山领域发挥更加重要的作用，为行业的发展带来新的机遇和变革。

参考文献：

[1]孙旭,梁习.矿山机电设备远程控制技术的应用研究[J].大众标准化,2024,(07):33-35.

[2]尹煜鹏.浅谈矿山机电设备远程控制技术的应用[J].当代化工研究,2023,(12):161-1

[3]江西德兴铜矿工业电视系统网络通过验收[J].电视技术,1987,(07):64.

[4]金中国.黔西北地区铅锌矿控矿因素、成矿规律与找矿预测研究[D].中南大学,

[5]罗长海.加强安全管理确保尾矿库安全运行——马钢(集团)控股有限公司南山矿业公司尾矿库安全生产运行情况简介[J].金属材料与冶金工程,2012,40(S1):138-140.

[6]兰恒敏.山东黄金产业升级:思路一变天地宽[J].山东国资,2019,(05):56-57.

作者简介：麻泽伟，（1997-）男，汉。山西大同市人，本科，助理工程师，研究方向:井下采掘运装备远程控制技术在金属非金属矿山的应用。