面對礦難頻發(fā)、私采亂開、污染環(huán)境等礦企痼疾，數(shù)字礦山或能提供一條有效的解決途徑。
本刊記者 劉洋
5月21日，神華集團(tuán)烏海能源公司駱駝山煤礦“3.1”特別重大透水事故終于蓋棺定論。國務(wù)院有關(guān)調(diào)查組公布了事故的三大主要原因之一：前期的地質(zhì)勘探資料與實際水文地質(zhì)情況有差異。
無獨有偶，3月28日震驚海內(nèi)外的山西“王家?guī)X煤礦難”，地質(zhì)資料不清晰的原因也脫不了干系。
礦難頻發(fā)、私采亂開、污染環(huán)境等，中國礦業(yè)粗放式發(fā)展模式面臨諸多挑戰(zhàn)。
中鋁礦業(yè)相關(guān)人士對本刊記者表示：“我國傳統(tǒng)粗放式的礦山開發(fā)模式讓我國地質(zhì)情況變得非常復(fù)雜，許多小礦無序開發(fā)把地下挖得亂七八糟。王家?guī)X的礦難就是因為開鑿礦井的時候把采空區(qū)打通而造成的透水事故�！�
礦業(yè)企業(yè)，尤其是煤礦企業(yè)集中度低是造成地質(zhì)情況復(fù)雜的主因，這種集中度低的情況直接導(dǎo)致礦業(yè)地勘和測繪無法得到有效的規(guī)劃，導(dǎo)致地質(zhì)情況越發(fā)復(fù)雜。
粗放式的發(fā)展模式一方面造成了礦業(yè)地質(zhì)情況越發(fā)復(fù)雜，同時，也給我國礦產(chǎn)的整體開發(fā)造成了無序狀況。中國工程院院士于潤滄告訴《中國經(jīng)濟(jì)和信息化》記者：“我國礦產(chǎn)開發(fā)的粗放模式也直接導(dǎo)致富礦日漸匱乏，而剩下的貧礦則處于開采難度大的境地�！�
數(shù)字礦山提供了解決途徑。“如果在設(shè)計礦井時，隨時都在運(yùn)用數(shù)字礦山的傳感裝置搜集數(shù)據(jù)并進(jìn)行監(jiān)控，就不會出現(xiàn)王家?guī)X事故。”中鋁礦業(yè)相關(guān)人士表示。
虛擬礦山
在覆蓋著綠色植被的高山與丘陵上,彎彎曲曲的道路兩旁錯落分布著村莊、房屋,藍(lán)色的小河從村莊外流過。隨著鼠標(biāo)的點擊，畫面緩慢轉(zhuǎn)動，地下的礦床、巖層，還有根據(jù)礦床具體情況初步設(shè)計的生產(chǎn)方案等三維立體圖形一一展現(xiàn)出來，形象而又逼真。
這是《中國經(jīng)濟(jì)和信息化》記者在中鋁礦業(yè)有限公司體驗到的虛擬礦山。中鋁礦業(yè)的這項技術(shù)已經(jīng)在其河南的企業(yè)中廣泛應(yīng)用。
據(jù)記者了解，以前在礦山開發(fā)前，礦山企業(yè)采用平面設(shè)計方法對礦藏和周邊環(huán)境進(jìn)行測繪，存在測繪數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等問題。相比之下，虛擬礦山的三維虛擬成像技術(shù)可以讓礦山設(shè)計變得更直觀、測繪效果更好。
所謂的數(shù)字礦山模型是把地質(zhì)勘探、資源估計儲量、測量數(shù)據(jù)等導(dǎo)入成三維視圖，能設(shè)計多種現(xiàn)場生產(chǎn)方案及采區(qū)閉坑復(fù)墾方案，模擬方案實施效果，模擬再現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的調(diào)度指揮。
管理者不僅可以通過數(shù)字礦山模型比較不同的設(shè)計方案，實現(xiàn)優(yōu)化的管理，也可以站在整個礦山或公司的角度，整體評價和修正各個礦山、礦區(qū)、作業(yè)面的生產(chǎn)計劃，合理調(diào)配生產(chǎn)所需的各種資源；還可以在整體設(shè)計平臺上進(jìn)行動態(tài)技術(shù)信息交流，及時改進(jìn)測量、采礦、地質(zhì)工作和生產(chǎn)管理過程中出現(xiàn)的不足和漏洞。各生產(chǎn)單位也可借助整體設(shè)計平臺，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀科學(xué)合理地進(jìn)行日常生產(chǎn)計劃安排。
嘗試
與前幾任礦長相比，陳艾無疑是幸運(yùn)的，因為數(shù)字礦山的建設(shè)讓他的工作輕松起來。
陳艾是神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)羊場灣礦（下稱羊場灣礦）的礦長。每天一打開辦公桌上的電腦，他就能看到羊場灣礦幾大主采區(qū)的監(jiān)控數(shù)據(jù)和礦區(qū)數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的匯報窗口。曾在采礦專業(yè)學(xué)習(xí)的他深知這些數(shù)據(jù)的重要性。
以前，礦井下的儀器儀表的數(shù)據(jù)是靠人來監(jiān)測，在一些重要數(shù)據(jù)的儀表面前都是有專人值守，一些不需要實時監(jiān)測的儀器儀表也需要安排人員巡檢�！斑@樣一來，下井的每個班組人員就很多，大概有200人，一是造成人力成本浪費，二是事故的危險性增大。”陳艾對《中國經(jīng)濟(jì)和信息化》記者說。
作為煤礦企業(yè)而言，井下人員越少，發(fā)生事故的等級也就越小。按照國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理規(guī)定，一次死亡在30人以上的事故屬于特別重大事故，需要對相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行行政處罰甚至追究刑事責(zé)任。
據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒布的官方數(shù)據(jù)顯示，2000年以來，我國每年因煤礦事故造成的死亡人數(shù)都在2000人以上，礦難不僅僅使煤企管理者面臨強(qiáng)大的處罰壓力，死亡賠償也增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，許多煤企因為傷亡人數(shù)過多形成巨額賠償而較終導(dǎo)致破產(chǎn)。
2007年初，羊場灣礦在嘗試建設(shè)數(shù)字礦山之后，每個工作組的人數(shù)都控制在100人以內(nèi)，而每個采煤工作面的人數(shù)也降到了30人以內(nèi)。
據(jù)陳艾介紹，在經(jīng)歷了數(shù)字化洗禮之后，如今的羊場灣礦已經(jīng)是另一番工作場景：工作人員只需輕輕按動開關(guān)，監(jiān)控設(shè)備就安全運(yùn)轉(zhuǎn)。以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的煤礦安全生產(chǎn)指揮系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)以及煤礦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使瓦斯檢測變得輕而易舉，井下運(yùn)輸、供電、排水等系統(tǒng)全部實現(xiàn)無人值守，僅運(yùn)輸系統(tǒng)一條皮帶就減員8人，原來一個機(jī)組需要百余人，羊場灣煤礦一個機(jī)組只需40多人。
除了提高效率、減少礦難、降低成本等好處，數(shù)字礦山還可以提高礦企的產(chǎn)量。據(jù)悉，目前加拿大、智利、澳大利亞、瑞典、芬蘭、南非等國家基本上都建設(shè)了數(shù)字礦山示范區(qū)，示范區(qū)實現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控和自動化采礦。智利某一個示范采區(qū)的地下銅礦一天能夠生產(chǎn)礦石135000噸，而現(xiàn)在國內(nèi)較大的礦山一天的產(chǎn)量是近萬噸。中國銅礦的年生產(chǎn)量是873000噸，而發(fā)達(dá)國家礦企如果按照每天一萬噸的礦產(chǎn)量來算，一年銅礦產(chǎn)量高達(dá)300多萬噸，差距之大，由此可見一斑。
待解難題
數(shù)字礦山這種集約化、規(guī)范化、自動化的采礦方式，或?qū)⒏淖儌鹘y(tǒng)的礦業(yè)生產(chǎn)模式。
“數(shù)字礦山的終極目標(biāo)是實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動化采礦。但是中國礦山企業(yè)在數(shù)字礦山建設(shè)方面僅僅邁出了第一步，目前尚處于初級階段�！庇跐櫆姹硎�。
國內(nèi)礦企在數(shù)字化建設(shè)上面臨著投資成本大、技術(shù)研發(fā)能力薄弱等問題。
“年產(chǎn)量幾十萬噸的小煤礦，你讓它上瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)都難，更何況是投資成本較大的數(shù)字礦山，其投資少則幾百萬元、多則上千萬元。目前，數(shù)字礦山只能在大礦應(yīng)用�！敝袊禾抗I(yè)協(xié)會的相關(guān)人士對《中國經(jīng)濟(jì)和信息化》記者說。
雖然數(shù)字礦山對礦山企業(yè)而言確實益處頗多，但小礦企不愿投資數(shù)字礦山的現(xiàn)狀非常普遍，對于小礦企而言，數(shù)字礦山高額的投資費用讓他們望而卻步。
我國低廉的勞動力成本也是礦企不愿投資數(shù)字礦山的原因之一。雖然數(shù)字礦山可以減少勞動人員數(shù)量，但是，與一次性投資近千萬元建設(shè)數(shù)字礦山相比，顯然礦企更傾向于維持現(xiàn)狀。這也是我國傳統(tǒng)能源工業(yè)信息化程度推進(jìn)緩慢的主要原因。
“實際上這種計算成本的方法是錯誤的，礦業(yè)投資成本絕非只是基建和勞動成本那么簡單，未來的計算成本里肯定會加上環(huán)境成本。隨著國家在環(huán)境生態(tài)方面立法進(jìn)程加快，特別是我國即將實施的生態(tài)補(bǔ)償條例規(guī)定生態(tài)補(bǔ)償費用納入礦山企業(yè)的建設(shè)成本�！蔽覈鷳B(tài)問題專家李文華對《中國經(jīng)濟(jì)和信息化》記者說。這也迫使礦山企業(yè)不得不考慮轉(zhuǎn)型，數(shù)字化顯然是一條途徑。 |
