礦產(chǎn)資源開采是人類獲得能源的主要方式，而采礦業(yè)也是重要的原料工業(yè)之一。近年來，隨著全球礦產(chǎn)資源開采領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)展、開采難度不斷加大、安全保障意識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)，各國都十分重視采礦業(yè)與科技的融合。

       通過信息化改造傳統(tǒng)工業(yè)，走工業(yè)化與信息化融合的發(fā)展道路，是我國礦業(yè)未來發(fā)展的不二之選。

       智能礦山示意圖

       現(xiàn)代礦業(yè)的高端研究領(lǐng)域

       隨著現(xiàn)代高新科技發(fā)展迅速，國際礦業(yè)技術(shù)不斷革新，深地開采、智能采礦技術(shù)及裝備取得突破進(jìn)展。智能采礦技術(shù)正在逐步成為全球礦業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)和發(fā)展新動(dòng)向。

       國家“十三五”規(guī)劃綱要，對(duì)深海、深地、深空、深藍(lán)四大領(lǐng)域作出了重大部署，這是關(guān)乎國家命脈、人類未來的戰(zhàn)略高地。在“深地”探索領(lǐng)域，礦業(yè)首當(dāng)其沖，礦業(yè)工作者肩負(fù)重任。

       據(jù)了解，當(dāng)前全球采深1000米以上的金屬礦山128座。排名前三的是加拿大、南非和中國如果按照現(xiàn)在的發(fā)展速度，我國在較短時(shí)間內(nèi)深井礦山數(shù)量就會(huì)居世界第一。

       而目前，我國礦業(yè)工業(yè)化尚未完成，正處在重要轉(zhuǎn)折期。當(dāng)前，一大批“深地”礦業(yè)工程正面臨種種挑戰(zhàn)。首先是受開采環(huán)境“三高”的制約，即高應(yīng)力、高井溫、高井深，以及巖性惡化問題，這些因素可能會(huì)誘發(fā)巖爆和冒頂，而且在提升、通風(fēng)、排水方面成本大幅提高；其次，“三高”帶來的許多科學(xué)技術(shù)難題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和安全，采深越大、難度越大。

       10月28日，由東北大學(xué)、中國有色金屬學(xué)會(huì)共同主辦的“2017礦業(yè)前沿與信息化智能化科技年會(huì)”在東北大學(xué)召開。中國工程院院士古德生表示，我國礦業(yè)正處在從礦業(yè)大國向礦業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的重要?dú)v史時(shí)期，“深地礦床智能采礦”是現(xiàn)代礦業(yè)的高端研究領(lǐng)域，目前面臨著種種挑戰(zhàn)，構(gòu)建非傳統(tǒng)的“深地”開采模式，尋求“智能采礦”技術(shù)的新突破，是當(dāng)代礦業(yè)工作者的重大使命。為實(shí)現(xiàn)我國礦業(yè)現(xiàn)代化，礦業(yè)人要把握礦業(yè)發(fā)展大趨勢(shì)，要有全球視野和前瞻性思維，努力創(chuàng)新、跨越式發(fā)展，走出自己的康莊大道。

       加強(qiáng)國際合作。就在今年7月17日，東北大學(xué)與加拿大勞倫森大學(xué)簽署意向備忘錄，東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院和勞倫森大學(xué)礦業(yè)創(chuàng)新與技術(shù)研發(fā)部門將聯(lián)合建立中-加深部采礦創(chuàng)新研究中心。該中心聚焦于深部金屬礦山開采工程，雙方將努力實(shí)現(xiàn)采礦技術(shù)與設(shè)備上優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，打造深部開采領(lǐng)域中的引領(lǐng)者以及為相關(guān)生產(chǎn)行業(yè)提供創(chuàng)新支撐的國際合作平臺(tái)。

       人工智能成技術(shù)成升級(jí)關(guān)鍵

       據(jù)科學(xué)網(wǎng)報(bào)道，近日，在英國德文郡Whitehill Yeo廢棄礦坑平靜的水面下，一項(xiàng)由水下機(jī)器人進(jìn)行的新型采礦正在進(jìn)行首次試驗(yàn)。這是由歐盟資助的一個(gè)名為可行備用礦山操作系統(tǒng)（VAMOS）項(xiàng)目的一部分。其目標(biāo)是從廢棄的、被洪水淹沒的礦井中提取礦物資源，這些資源的提取被認(rèn)為是危險(xiǎn)的或成本高昂的。

       如今，被用于水淹廢棄礦井開采的水下采礦機(jī)器人已經(jīng)成功研發(fā)，開始進(jìn)行試驗(yàn)。后期如果性能穩(wěn)定，得以大規(guī)模商用，不僅將可以重啟許多廢棄礦井，達(dá)到保護(hù)自然環(huán)境、充分利用自然資源的目的，而且還能推動(dòng)這一產(chǎn)品加速普及，推動(dòng)水下采礦機(jī)器人行業(yè)發(fā)展壯大。

       由于海底礦產(chǎn)資源總量豐富，豐度也比陸地礦產(chǎn)高，許多國家及其公司已積極投入深?？碧胶烷_采技術(shù)的研發(fā)試驗(yàn)。目前，為了加快深海采礦業(yè)的發(fā)展，不少公司已經(jīng)開始開發(fā)深海采礦機(jī)器人，并準(zhǔn)備在近年應(yīng)用到實(shí)際作業(yè)當(dāng)中。

       與水下采礦機(jī)器人同樣極具潛力的是太空采礦機(jī)器人。目前，中國與美國都在積極推進(jìn)與行星采礦相關(guān)的理論研究與技術(shù)研發(fā)、儲(chǔ)備。據(jù)悉，中國可能在2020年至2025年之間進(jìn)行一次初期探索任務(wù)，而美國也正加快太空采礦機(jī)器人的開發(fā)，以推動(dòng)行星采礦計(jì)劃加速落地。

       2016年11月，國土資源部發(fā)布了《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016~2020年)》，明確提出未來5年要大力推進(jìn)礦業(yè)領(lǐng)域科技創(chuàng)新，加快建設(shè)數(shù)字化、智能化、信息化、自動(dòng)化礦山，采礦業(yè)的智慧化建設(shè)開始進(jìn)入新階段。而在機(jī)器人與人工智能加速爆發(fā)的積極形勢(shì)下，服務(wù)于采礦業(yè)的采礦機(jī)器人也迎來發(fā)展良機(jī)。

       隨著采礦機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)入新階段，其應(yīng)用領(lǐng)域的難度系數(shù)越來越高，對(duì)技術(shù)的要求也愈發(fā)多元、高端，因此在人工智能領(lǐng)域大爆發(fā)的背景下，采礦機(jī)器人與人工智能技術(shù)的融合將進(jìn)一步深入，這也是其技術(shù)升級(jí)的關(guān)鍵所在。

       行業(yè)專家認(rèn)為，未來，為更好地應(yīng)對(duì)更為復(fù)雜、危險(xiǎn)、敏感的深海與太空礦業(yè)開采環(huán)境，對(duì)采礦機(jī)器人的自主能力、分析能力、作業(yè)能力將提出更高要求，而這都需要人工智能技術(shù)的支撐。

       “兩化融合”改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)

       遙控智能化無人采礦是最好的應(yīng)對(duì)不斷惡化的深部開采條件和環(huán)境條件，最大限度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和采礦效率、保證開采安全的最根本、最有效、最可靠的方法。

       目前，國內(nèi)外仍處于建設(shè)“無人礦山”的初級(jí)階段。在此階段，無人采礦的核心技術(shù)仍然是傳統(tǒng)采礦工藝和生產(chǎn)組織管理的自動(dòng)化與智能化。而新一代高級(jí)無人采礦技術(shù)必將涉及采礦工藝及生產(chǎn)過程自身的變革。

       據(jù)了解，遙控智能化無人采礦的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化技術(shù)；先進(jìn)傳感及檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)；采礦設(shè)備遙控及智能化技術(shù)；井下無軌導(dǎo)航與控制關(guān)鍵技術(shù)；高速數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；地下自動(dòng)化采礦新工藝。

       據(jù)了解，西方國家上世紀(jì)80年代就開始實(shí)施井下工作面的無人采礦，而目前我國不少礦山就連全盤機(jī)械化作業(yè)還做不到。但從總體上看，我國的采礦技術(shù)在許多方面已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。如兗礦集團(tuán)、黃陵礦業(yè)、杏山鐵礦、湖南柿竹園公司、大冶有色銅綠山礦、銅陵有色銅山礦業(yè)公司、同煤集團(tuán)、洛鉬集團(tuán)等，在依靠“兩化融合”轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)采礦業(yè)，實(shí)現(xiàn)礦山工業(yè)智能方面持續(xù)發(fā)力，并已經(jīng)取得不小成績(jī)。

       智能制造引領(lǐng)行業(yè)未來

       當(dāng)前，綠色發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)逐漸成為行業(yè)發(fā)展共識(shí)，相關(guān)企業(yè)加大技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新力度。

       我國與國外礦山整體差距主要體現(xiàn)在大量礦山的采礦設(shè)備比較落后，先進(jìn)采礦設(shè)備主要從國外進(jìn)口，價(jià)格昂貴，這是制約我國采礦進(jìn)步的關(guān)鍵問題。

       河北宏遠(yuǎn)液壓機(jī)械有限公司與北京科技大學(xué)等高校合作研制的HYTC8930型智能液壓采礦鉆車產(chǎn)品，填補(bǔ)了我國在該領(lǐng)域的空白，打破了國外產(chǎn)品的壟斷，可使我國金屬礦山企業(yè)采礦成本降低30%左右，產(chǎn)品還出口俄羅斯等國家。

       隨著重大裝備制造一體化成效顯著，煤電聯(lián)營一體化不斷發(fā)展，這些都為煤炭工業(yè)安全、高效、健康發(fā)展提供了重要保證。近日召開的第17屆中國國際煤炭采礦技術(shù)交流及設(shè)備展覽會(huì)上，記者了解到，此次發(fā)布新技術(shù)、新裝備、新成果主要包括各類采礦機(jī)械設(shè)備、礦井建設(shè)、巷道掘進(jìn)和支保、礦井運(yùn)輸、煤炭洗選、煤礦安全、煤炭加工利用、礦區(qū)環(huán)境保護(hù)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等，涵蓋了煤炭采礦多個(gè)領(lǐng)域。另據(jù)了解，近年來，我國同類型展會(huì)在數(shù)量和質(zhì)量上都有大幅提升，國內(nèi)外廠商積極性較高，業(yè)內(nèi)和社會(huì)關(guān)注程度日益加強(qiáng)。

       取得能源領(lǐng)域和礦業(yè)領(lǐng)域科技創(chuàng)新的重大突破，是從礦業(yè)大國走向礦業(yè)強(qiáng)國的重要標(biāo)志，中國乘勝追擊正當(dāng)時(shí)。