数字化矿山工程施工关键技术研究与应用

周午彭 吴启柱

摘要：当代科学技术的发展日新月异，信息技术在各个领域都得到了广泛的应用。数字矿山是将将矿山工程与信息化技术相结合，极大的提高了企业的开采效率，提升生产的安全性，减少了资源浪费，是实现高质量开采的重要途径。本文首先对数字化矿山工程施工关键技术进行了介绍，然后对数字矿山关键技术的应用策略进行了研究，希望为我国煤矿企业数字化矿山的建设提供参考。

关键词：数字化矿山；矿山工程施工；关键技术；应用

引言

矿产资源是我国重要的战略发展资源，其矿产生产安全问题是人们一直以来广泛关注的问题。信息技术的发展为我国煤矿企业的安全生产提供了技术支持，应用信息技术对煤矿企业进行监督和控制已经成为此行业发展的重要手段。企业必须利用数字化矿山合理的开发有限的矿产资源，充分的发挥数字化矿山的优势，实现对矿山开采科学高效的管理，提高企业的经济效益。因此，建设数字化矿山是当下煤矿企业发展的必然趋势。

1数字化矿山的概念与优势

1.1数字化矿山的概念

伴随着自动化控制技术和计算机技术迅速发展，数字化矿山这一概念应运而生。数字化矿山是区别于传统矿山的一种新的矿山建设方法，是一个“虚拟矿山”，能够对于真实矿山的整体和相关现象进行数字化再现，对矿山本体、矿山的整个开发运行过程进行真实的反映。数字化矿山是依托传感器技术，将矿山的相关数据进行数字化存储、加工、传输，并将处理后的数据应用在矿山日常生产各个环节，使得矿山生产实现自动化和精细化。此外，这些数据能够影响管理人员的决策，管理人员可以根据这些数据来判断目前矿山的生产经营状况，从而不断的优化生产方案，提升矿山的开采质量和效率。

1.2数字化矿山的优势

与传统的矿山建设理论相比，数字化矿山具有以下几点优势：（1）企业通过搭建数字化管理平台实现了不同类型矿山之间的信息共享，各企业可以从中吸收自己没有的优点，从而不断的优化自身的管理模式；（2）数字化矿山利用虚拟现实技术，可以清晰的观测到矿山内部的结构，利用计算机可以将挖掘过程进行再现；（3）利用数据挖掘技术可以对矿山的资源进行整体分析，从而有利于企业确定开采参数；（4）利用计算机对矿山进行仿真开采，可以真实的观测到开采活动对地质的影响，从而防止矿山危机的发生。

2数字化矿山施工过程中采用的关键技术

2.1矿山空间数据库管理与数据挖掘技术

在日常的矿山开采过程中，会产生大量的数据，并且这些数据具有复杂性和不稳定性。因此，企业为了高效的管理这些数据，必须要研究出一种新型的数据管理系统，这就必须要用到矿山空间数据库管理与数据挖掘技术。这种技术可以从大量的复杂数据中挖掘出对企业有用的信息，从中发现隐藏规律，实现对企业发展的预测，从而指导矿山的生产经营。此技术可以实现对矿山数据的分布式管理，具有智能高效的优点。

2.23D地学建模与虚拟现实技术

3D地学建模技术可以有效检测矿山施工数据的动态变化，此技术主要分为两个方面，一是可以从各个方位模拟矿山结构，实现对矿山的动态检测维护和数据的传感；二是能够动态的模拟矿山施工过程。虚拟现实技术能够从不同层次和角度模拟出矿山以及周边的地质构造与地层环境，从而实现对施工地区生态环境的实时监控，使得整个矿山布局更合理、运行更高效。

2.3組件技术

组件技术是通过利用自身的封装软件模块，将一定的数据进行封装以提供服务的技术。组件之间的通讯需要通过固定的接口才能实现，从而达到构造应用程序的目的。开发人员通过构建组件的用应用程序，实现组件的及时更新升级，从而使得整个系统高效运行。

2.4多层分布技术

随着互联网技术的发展，多层分布技术的应用越来越广泛。此种技术的系统可以进行灵活的拓展并且容易维护，还具有安全性好，稳定性高的优点。利用此种技术可以实现对矿山数据的集中统一管理，方便客户使用整个网络资源，从而保证数字化矿山系统的安全性和稳定性。

3数字矿山关键技术的应用策略

3.1整体规划

数字化矿山架构复杂，涉及内容多且杂，需要相关的设计人员进行整体规划，在施工过程中要按照计划的步骤来实施。通常来说，通过规划可以对数字矿山的管理需求和业务要求进行全面梳理，从而根据企业的要求对数字矿山的技术架构和应用架构进行科学的设计，并对信息化和自动化项目进行合理的排序。如此一来，企业对于未来三到五年如何采购、开发和布署就可以做到胸中有数。

3.2关注集成

信息具有共享性的特点，其集成度越高，功能就越强大。在数字矿山施工过程中采用了系统集成及相关技术。数字矿山本身就具有综合、全面的内涵。在实施系统规划时，相关设计人员要注意过程控制集成、管理系统集成、管理系统和控制系统的集成、数字矿山总体门户集成四种集成的综合开发和应用。

3.3鉴别提供商的服务功能

目前市面上的数字矿山的施工技术种类很多，但其实各种技术和软件都有其独立的不可替代的作用，可以包打天下的系统并不存在。企业在建设数字化矿山的过程中要注意，面向认知、面向控制、面向管理的数字矿山实际上是三类技术，不能够互相取代。而有些提供商为了多争取客户，往往过分的夸大自己产品的功能。所以企业在购买相关软件时，要认真鉴别，擦亮双眼，以防止上当受骗，干扰了企业正常计划的实施，浪费企业的人力物力。

3.4重视软件开发管理与应用

很多企业在建立数字化矿山的过程中只注重了硬件条件的改善，而忽略了相关软件的开发和应用，使得企业的软件体系不完善。因此企业在建设数字化矿山的过程中，必须注意完善基础的数据库和信息管理系统的建设，从而保证软件开发管理与应用的顺利进行，进一步的推动数字化矿山的建设。

3.5完善信息资源管理

从目前情况看来，一部分企业虽然开通了信息资源管理系统，但是并没有实现对此系统的有效应用，这些系统仅是被用来进行数据的简单扩充，并没用来进行深层信息的开发，从而阻碍了企业之间的信息沟通，制约了企业的发展。因此企业要不断的加深对信息资源管理系统的开发和利用，这对于企业进行信息资源的采集和管理、企业形态的转变以及促进数字化矿山工程施工技术的进步都具有十分重要的意义。

3.6建立检测平台

建立检测平台可以实时的对矿山的开采情况、安全水平以及生产经营状况进行检测，保证了矿山的开采安全，节省了人力物力，满足了企业的管理需求。同时检测平台在矿井抢险救灾中也发挥重要的作用，检测平台能够快速检测受灾人员位置，为营救争取更多的时间。

结束语

随着科技的不断发展，工业的现代化水平的不断提高，人们对数字化矿山的了解程度也在不断加深。数字矿山极大的提高了企业的开采效率，是实现高质量开采的重要途径，对于煤矿企业的发展具有十分重要的意义。因此数字化矿山工程施工技术及其应用也成为了一个值得研究的问题。本文对数字化矿山施工的四种关键技术进行了简单介绍，然后对于数字矿山关键技术的应用策略尽进行了探究，初步了解了数字化系统的重要性与关键性。

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