智能化技术在地下采矿施工中的应用研究

1 引言

地下采矿是我国最主要的矿产资源开采形式之一，但在开采过程中存在作业环境复杂，安全风险高，劳动强度大，生产率低下等问题。传统开采工艺已越来越显示出其自身的缺陷，已不能适应当今社会对矿产资源高效、安全和环境友好开采的要求。随着智能化技术如信息技术、自动化技术和人工智能技术的迅速发展，地下采矿工程带来了新的变化。将智能化技术应用于地下采矿工程，可以对采矿设备进行精确控制，对工作环境进行实时监控，对生产过程进行优化管理，以提高开采效率，减少安全风险，降低资源浪费，促进地下开采工业向智能化、绿色化和可持续发展的方向发展。

2 智能化技术在地下采矿施工中的应用优势

2.1 提高生产效率

地下采矿智能化设备的应用，可以极大地简化传统作业的步骤，缩短工作时间，提高工作效率。智能凿岩台车、铲运机和矿用卡车等设备可以按预先设定的程序高效地工作，并能在工作时根据现场的具体状况进行自动调节，保证工作状态处于最佳。智能化生产系统通过对生产流程进行最优调度与协调控制，可以使各生产环节之间能够紧密地连接在一起，避免在生产过程中出现延迟与资源浪费，从而使整个生产效率得到进一步的提升。

2.2 保障作业安全

地下采矿，其开采条件十分复杂，存在着许多的安全隐患。智能技术的运用，为保证操作的安全性提供了强有力的途径。智能通风与安全监测可以对矿井中存在的各种安全隐患进行实时监控，对可能出现的安全问题进行检测和预警，为工作人员赢得宝贵的逃生时间。智能化矿山设备所配置的多种安全防护设备及自动化控制系统，可以有效地防止由于人为错误而引起的安全事故。比如，智能化矿山车辆的自动制动、避碰报警等功能，极大地减少了在运输途中发生碰撞的危险；当遇到障碍时，能自动停车，保证设备及人员的安全。

2.3 优化资源利用

通过智能化技术对地质数据的精确分析和对采矿过程的精准控制，可以实现对矿石资源的合理开采和充分利用。智能化地下开采设备能依据矿山品位、地质情况，实现对高品位矿产的优先开发，不造成资源浪费。同时，该系统还能结合矿井的总体资源状况，对采矿序列、采矿方式进行优化，从而达到提高资源利用率的目的。

2.4 降低劳动强度

智能化采矿设备的自动化、无人化操作能力，可以使许多繁重危险的体力活由机械代替。工作人员无须进入危险地带，仅需在地面指挥中心或较安全的地方，就可以远程监视和操纵设备。它不但可以减轻施工人员的劳动强度，还改善了作业人员的工作环境，提高员工的工作满意度和工作积极性。

3 智能化技术在地下采矿施工中的应用

3.1 智能采矿装备的应用

智能凿岩台车。利用自动控制系统，实现对智能凿岩台车的定位、钻深、调斜等功能的自动控制，使凿岩车的工作效率和准确性得到极大地提高。利用传感器能对钻孔压力、钻进速度、钻头磨损等进行实时监控，并将测量结果反馈给控制器。当参数发生异常时，可根据实际情况做出相应的调节或报警，从而有效地防止设备的故障和安全事故的发生。

智能铲运机，它是集无人驾驶、自动称量、故障诊断为一体的新型铲运机。在无人驾驶状态下，井下矿道内铲车可通过高精度定位及先进的障碍规避算法，自主规划行走路线，精确完成铲装、搬运等操作。可以对铲运机上装的矿石进行实时计量，并能方便地对生产数据进行统计、分析，从而达到精细化的生产管理目的。其中，故障诊断功能可以通过实时监控与分析设备的运行数据，对设备可能发生的故障进行预先预报，并给出报警信息，引导维护人员做好养护维修工作，从而极大地提升设备的可靠性和工作效

率。

智能矿用卡车，通过配备先进的电力传动装置，配备智能化的运输管理系统。动力系统采用了新能源技术或高效节能的发动机技术，在降低能耗的同时减少了尾气排放，符合绿色矿山建设的要求。智能运输管理系统通过卫星定位、无线通信等技术，实现了对卡车运行状态的实时监控和调度管理。

3.2 智能化生产系统的构建

地下矿山综合自动化系统，集合了采矿、通风、排水、供电等多个生产环节的自动化控制功能，是煤矿安全生产的重要组成部分。利用地下矿山综合自动化系统，在开采过程中，可以根据矿石品位和地质情况，对开采机械的操作参数进行自动调节，从而达到最优开采效果；可依据矿井内的环境条件及通风要求，对风机的工作频率及风量进行自动调整，以保证矿井内的空气品质；排水系统能对地下水位进行实时监控，并能对抽油泵进行自动启停，从而保证矿井生产的安全性；供电系统则实现了对电力设备的远程监控和故障诊断，提高了供电的可靠性。

智能化采矿调度系统，在煤矿开采作业中，采用大数据分析、人工智能算法等方法，实时采集、分析、处理矿井作业所需的各类数据。通过对矿井产量、设备运行状况、人员作业状况等进行综合分析，能够为生产调度提供科学合理的决策支持。比如，该智能调度系统能够在矿山品位变化的情况下，适时地调整开采设备的工作范围，实现对优质矿产的优先高效开采，提高资源的利用效率。

智能通风与安全监测系统，利用先进的传感技术及通风控制算法，可对矿井内的空气品质、风速、风压等参数进行实时监控，并依据监控结果对其进行动态调整，从而达到对矿井通风进行智能化调控的目的，充分利用智能通风与安全监测系统，可以大大减少安全事故的发生，使矿井的工作环境得到很大地改善。

3.3 物联网与大数据技术的应用

物联网技术实现设备互联互通，将物联网技术引入地下开采工作中，可以使矿山设备、传感器和控制器等设备相互连接。通过在终端上加装物联网模块，实现对终端运行状态、位置等信息的实时传送。通过移动电话、计算机等终端设备，管理者可以在任何时间、任何地点了解设备的工作状况，从而对设备进行远程监测与管理。同时，通过物联网的应用，实现多个设备间的信息交互与协作，从而提升整个工作系统的运行效率。

大数据技术助力生产决策优化，大数据是矿山开采过程中大量数据的有效存储、分析与挖掘的重要手段。通过对这些数据的深入分析，可以进一步挖掘出开采过程中存在的规律与问题，为企业的经营管理提供重要的依据。比如，通过对矿山地质资料及开采历史资料的分析，可以对矿山的矿石品位分布进行预测，从而对开采方案进行优化。

4 结语

智能化技术在地下采矿施工中的应用，为地下采矿行业带来了前所未有的变革和发展机遇。通过矿山智能装备的应用，建立智能化的生产体系，结合物联网和大数据的融合，可以有效提高生产效率，有效保证作业安全，优化资源利用，减少工人的劳动强度。随着人工智能与机器学习的深度融合，5 G通信技术的推广，绿色智慧矿山的兴起，矿山产业链的协同发展，人才培养机制的逐步健全，智能化技术将会越来越多地被运用到地下开采领域，使其更加安全、高效、绿色、可持续的发展，矿山企业应该主动迎接这一挑战，把握住机会，增加对智能技术的研究与应用，培养专门的人才，促进智能技术在井下开采中的充分运用，提高企业的核心竞争能力，促进国家矿产资源的发展。

参考文献；

[1]胡冰，杜成伟.智能化矿山采矿技术中的安全管理问题分析[J].中国金属通报，2023，（10）：74-76.

[2] 王凤凰， 王幸荣.智能化矿山采矿技术中的安全管理问题[J].中国金属通报，2023，（05）：243-245.