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论矿山智能化开采与智慧矿山建设技术——以金属矿为例

文档作者：李广泽文档来源：铜陵有色金属集团控股有限公司		更新日期： 2026年05月12日	点击数：
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技术应用与研究
引言
智能化矿山的建设是一个复杂的系统工程，需要在
多个技术创新阶段进行协同，才能逐步完善各个阶段的
技术体系。在实施智能化矿山建设的过程中，可以显著
提高矿山的生产效率、商业运营及管理决策的质量。此
过程以开发更高效的矿石提取工艺为基础，重点关注智
能化开采技术的研究，推动矿山开采施工工艺的持续创
新。同时，对智能化开采技术装备的有效管理有助于推
进矿山开采工程的长期发展，并带来更多的经济收益。
一、智能化开采的基本概念
智能化开采是自动化开采的延伸和发展，其核心是
实现矿山开采过程的自主化和柔性化。与传统自动化开
采相比，智能化开采具有更强的适应性和灵活性，能够
根据现场情况实时调整开采方案，从而提高开采效率和
安全性。在智能化开采中，采煤机和配套设备能够根据
现场情况实时调整开采方案，具有较强的适应性和灵活
性。在自动化开采中，采煤机和配套设备仅能沿预设路
径运作，存在较高风险，因此，这一技术未能得到充分
发展。然而，随着人工智能技术的不断完善和成熟，催
生了一系列先进的学习算法，为智能化矿山开采的实现
提供了技术基础。智能化开采的关键在于设备的智能化
升级，通过对采煤机、液压支架以及刮板输送机等关键
设备的智能化改造，可以实现开采效率和安全性的提
升。这一过程的核心是在采煤设备中集成高级微处理芯
片，赋予设备类似“大脑”的智能处理能力。为了确保
采煤设备能够依据其周边环境做出适当的措施，需要利
用先进的智能算法来分析和处理设备感应器收集的数
据。简而言之，智能化开采的目标是让综合采煤设备能
自动适应周围环境，从而实现矿山的安全和高效开采。
二、智能化矿山建设存在的问题
智能化矿山的概念涵盖了对整个矿山运作的全面管
控，包括生产、安全和经营等各个方面。智能管控是管
理和控制的融合，其定义和实践源于管理学、系统工程
和控制理论等领域，反映了企业管理的实际需求。随着
技术的发展，智能管控引入了人工智能等先进技术，通
过融合计算、通信、软件和信息等学科和技术，旨在提
升企业管控的智能化水平，代表了现代企业管理科学技
术的新方向。中国众多矿山企业在推进智能化矿山建设
过程中，已在网络通信、生产过程管控、无人驾驶等领
域取得显著进展。然而，我国矿业行业在智能化发展方
面，仍面临着诸多亟待解决的挑战。具体表现在以下几
个方面：目前，矿山设备的自动化水平较低，且在感知
能力上存在局限性。智能化开采设备的参数、生产流程
及维修周期是保障开采安全和高效的重要指标。目前，
我国智能化开采设备的监控技术仍存在诸多不足，难以
实现对所有设备的全面监控。同时，矿山的基础设施建
设缺乏全面的规划，信息化程度不一，导致整体效率低
下。矿山的信息化建设缺乏整体规划，现有的信息化系
统多针对特定问题进行局部优化，而缺乏必要的专业维
护。这些系统往往独立运作，无法实现数据共享，从而
未能形成有效的管理控制体系。此外，矿山尚未建立统
一的综合管理控制平台，生产各环节的信息整合不足，
论矿山智能化开采与智慧矿山建设技术
　　——以金属矿为例
李广泽　　铜陵有色金属集团控股有限公司
【摘　要】在我国当前的工业技术发展中，信息技术、智能化与人工技术的融合是推动社会进步的重要动力，尤其
在矿业领域。这种技术融合不仅有效克服了矿山开采面临的多种障碍，而且还代表了智能矿山发展的核
心趋势。长期以来，我国矿山开采技术和设备的自主创新取得了显著成就，智能化开采技术的应用是其
中的重要推动力。智能化开采技术不仅提升了传统开采技术和设备的操作效率，还实现了对国产技术和
设备的全面应用。智能化开采技术以信息技术、人工智能等为基础，通过对矿山生产过程的全面感知、
实时分析和优化控制，实现了矿山生产的自动化、智能化。在薄层、极薄层以及超厚煤层等复杂条件
下，传统开采技术存在效率低、安全性差等问题。智能化开采技术的应用，有效解决了这些问题，取得
了显著成效。
【关键词】智能化矿山；智能化开采技术；发展方向；金属矿
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2024.12.029
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技术应用与研究
数据结构和存储缺乏统一标准，存在大量重复，且在数
据分析和挖掘方面也较为欠缺，缺少对整体指标和规律
性问题的深入研究。
三、金属矿山开采原则
在新时期的背景下，地下金属矿山的开采应遵循基
本标准和原则，其中智能化开采作为一项关键技术，对
开采成效具有显著影响。因此，在掌握相关开采技术的
同时，还需考虑开采的基本原则，以确保开采工作的有
效进行。在所有的工程建设活动中，应坚守以人为本的
原则，将安全开采置于首位。地下金属矿山在实施智能
化开采时，应遵循经济性和实用性原则，紧密结合当前
的发展实际情况。地下金属矿山的智能化开采，需要综
合考虑矿山的环境条件，科学规划开采方案，评估不同
环境下的矿道是否适合应用智能化技术。不应一味套用
通用的操作理论，而是应针对具体情况进行细致分析，
并根据不同的环境条件采取灵活的处理策略。
有效运用智能化技术，需要综合考虑场地条件、信
息技术水平和经济效益等因素，并对每个具体情况进行
详细勘探。这不仅可以确保安全，还能提高效率和效
益。整体性是另一个关键原则。从上述分析中可以看
出，地下金属矿山的智能化技术应用是一个复杂的系统
工程，不同系统的相互协作和整合是其实现的基础。智
能化开采的各项工作需要依靠多个平台协同完成。因
此，促进不同平台之间的有效协同和整合，是保障智能
化开采顺利推进和提升开采效益的关键。
四、智能化开采技术
1.远程人工干预技术液压支架自动化运作
在复杂的液压机运作环境中，为了维持其正常运
转，通常需要众多技术人员对液压机进行持续的实时监
控。这种做法不可避免地会导致人力资源的过度消耗和
公司成本的上升。更为关键的是，这种方法可能无法及
时发现和解决问题，导致信息反馈延迟，进而影响问题
的及时解决，最终降低了整个煤炭开采工作的效率。如
果能实现对液压机运作的持续实时监控，将极大提升煤
炭开采的工作效率。通过这种方式，可以更快地识别和
响应潜在问题，优化资源分配，减少不必要的人力成
本，从而提高整体开采的效率和生产力。这项技术的核
心在于将液压机控制系统与视频监控系统结合，实现操
作环境的可视化。通过视频监控，操作人员能够远程监
控和控制，确保液压支架即使在复杂的环境中也能自动
运行。此外，该系统能够在运行过程中收集关键数据和
信息。收集到的数据和信息随后由系统自动进行整理和
分析，然后被传送到相关部门。这种整合技术不仅提高
了操作的效率和安全性，还通过智能化的数据处理，增
强了决策支持的准确性和及时性。
2.精准地质信息系统及采掘探测技术装备
矿山地质信息是一种随着采掘进程持续变化的动态
数据。确保这些信息的精确性是矿山采掘活动的关键和
核心，同时也是智能模块构建的前提条件。因此，在开
采工作面部署智能采掘系统及装备是至关重要的。这些
系统和装备能够自动收集、处理和分析采掘数据以及地
质信息，创建一个精确的四维动态巷道图。这样做可以
实现矿井内部信息的全方位透明化，将地质信息、测量
数据以及巷道掘进动态整合成三维电子图，以便进行高
效管理，这些都是实现智能化矿山的基本要求。目前，
二维和三维地面测量技术已经能够实现跨部门的数据共
享，以及重要图件的绘制和文件报告的备案。在日常管
理中合理应用这些技术，不仅可以显著提高工作效率，
还可以确保工作质量。为了在实质上达成人工智能化的
开采，仅仅依靠目前的技术是不够的。技术系统必须能
够跟随开采进度，实现设备的自动学习、更新、反馈和
操作。目前的主要任务是利用现有的三维GIS技术管理平
台，结合采掘过程中收集的各类数据和研发工作面三维
地质动态绘图技术，构建一个集智能化掘进技术和地质
分析于一体的透明化采矿管理平台。这个平台将为矿山
的未来工作提供更高的安全保障。
3.提升设备中的智能化技术应用
在地下金属矿山的生产活动中，矿井提升机作为生
产流程的核心设备，承担了运输矿物、下放物资、搬运
设备以及管理人员出入等多重关键任务。煤矿提升机的
自动化水平是煤矿装备自动化技术的重要组成部分。目
前，矿井提升机的自动化技术主要涵盖四个系统：交流
调速系统、单闭环直流调速系统、交流直流交流变频调
速系统以及双闭环直流调速系统。通过对矿井安全、经
济、高效、可靠等方面的研究，使矿井自动控制系统的
性能得到了很大地提高。它不但可以准确地控制起吊全
过程，而且可以进行转速、电流的调整、数字信号的转
换，以及对提升进程和转速的实时监测。
矿井提升机的自动控制系统是一个集中式控制系
统，它由可编程逻辑控制器（PLC）和设在井口上、下
的视频监控子系统组成。煤矿提升自动化系统主要包括
地面监控主站（也就是地面中央监控站）、地面监控分
站、高压开关柜、低压配电柜等。地面监测主站布置在
矿井的地面上，其核心装置有PC工控机、信号传输装
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技术应用与研究
置、UPS、中央控制系统、监测系统等。矿山网络的主
站采用了以太网技术，实现了各分站的互联互通。上位
机主要配置了LCD（液晶显示器）、工业控制设备、电
源系统和打印机等组件，用于监控和操作。地面监控分
站采用 KJD24Z型可编程控制器作为主要控制单元，有效
提升了系统的工作效率，组件清单详见表1。
表1　矿井提升自动化系统组件清单
组件 描述
自动控制系统 集中式控制系统
PLC 可编程逻辑控制器 (PLC)
视频监控子系统 设在井口上下的视频监控子系统
地面监控主站 地面中央监控站
地面监控分站 分布在地面的监控站
高压开关柜 控制高压电力供应的开关柜
低压配电柜 低压电力分配的配电柜
主站核心装置
PC工控机、信号传输装置、UPS、中央
控制系统、监测系统等
矿山网络 采用以太网技术实现各分站的互联互通
上位机
配置 LCD（液晶显示器）、工业控制设
备、电源系统和打印机等组件，用于监
控和操作
地面监控分站
使用KJD24Z型可编程控制器作为主要
控制单元，提升系统工作效率
在矿井提升机自动化控制系统的变频软件应用方
面，系统集成了实时监控通信软件，主要服务于个人计
算机平台。此系统通过RS485总线技术实现了对高压开
关柜的保护与控制，并负责采集矿井提升机的数据。
这些数据随后被存储、管理并进行分析，充分利用了
WINCC（Windows Control Center）组态系统的数据分析
能力，以实现远程在线监控功能。矿井提升机自动化控
制系统采用先进的智能数据采集技术，提高了数据采集
效率和准确性。通过RS485总线与控制系统连接，系统
能够持续、无间断地采集矿井提升机的数据，这不仅大
幅提高了数据处理的效率，也降低了系统的故障率，并
减少了电缆的使用。
提升设备是矿山开采活动中不可或缺的一部分，通
常用于已开采完毕的矿井，并在矿井与地面之间安装必
要的配套设施以进行提升操作。在大多数矿区，这类提
升设备往往具有较大的体积。与传统的矿山提升设备相
比，机械化自动化提升设备展现了显著的自动化、远程
操控和安全性优势。操作人员可通过计算机和终端设备
对这些设备进行远程控制，同时，通过无线电和电缆等
通信手段传输数据和信息，以提高操作效率。这种现代
化的操控方式不仅显著提高了矿山的生产效率，还降低
了操作中的安全风险，有效预防了可能导致人员伤亡的
情况，从而显著增进了矿山开采的社会利益。
五、结束语
综上所述，矿山作为我国矿产资源的关键组成部
分，其重要性体现在满足实际生产及社会需求的能力
上，特别是在提供丰富矿产资源方面。然而，在现实的
矿山生产过程中，矿山安全隐患的存在不容忽视。为减
少煤矿生产中存在的安全隐患，对矿山的运行进行有效
控制，确保其处于良好的工作状态是至关重要的。基于
这一目标，本研究着重于矿山智能化开采及智慧矿山建
设技术，旨在提高特定矿山开采的安全水平，进而提升
整个矿山的安全指数。通过减少矿山工作人员的数量，
我们可以满足矿山生产的基本需求，并有效促进矿山的
安全生产。
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作者简介：李广泽（1988—），男，汉族，山东烟台
人，硕士研究生，工程师，研究方向：矿业工程。

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