国际研究 | 智能化带来安全、高效与可持续,基于国内外露天采矿环境

对智能化、精细化采矿的规定,在国际露天采矿相关法规中最为严苛。

飞扬的碎石、灰尘、噪音和振动,这些是露天采矿作业中常见的一些安全隐患。一个多世纪以来,在坚硬的岩石上钻孔并使用炸药是处理这种富含矿物质的材料的第一步。虽然矿工试图解决每种潜在的危害,但使用炸药,就会对工人和周围地区存在固有的风险。

Photo by Yuliyan Grozdev on Unsplash

Photo by Yuliyan Grozdev on Unsplash

为了降低与钻孔和爆破有关的安全风险,并建立更可持续的采矿方式,世界各地的露天采矿业务已开始实施精密采矿方法。被称为地表挖掘机的重型机械,配有强大的切削轮,用于在精密采矿作业中破碎坚硬的岩石材料。利用这些机器的矿井已经能够减少爆破取材的次数,从而有助于减轻矿工和社区对于安全的担忧。

遵守安全法规

全球工业和农业机器制造商Vermeer专业挖掘应用工程师Tyler Sikora认为,对智能化、精细化采矿的规定,在国际露天采矿相关法规中最为严苛。他解释说:“大多数国家对处理和储存炸药都有严格的指导方针,这正促使采矿成本上升。而且,对于许多大型采矿作业来说,附近社区要求减少正常采矿作业产生的噪音、振动和粉尘的呼声,使他们压力越来越大。”

而在我国,也出台了一系列政策保障采矿安全,例如近期,为加强煤矿安全管理,预防和减少煤矿事故发生,保障煤矿生产安全,我国国务院安委办发布《关于加强矿山安全生产工作的紧急通知》,要求矿山企业严禁违规爆破和动火作业、严禁违规转包井下工程、严禁使用淘汰设备工艺、严禁重大灾害治理不到位组织生产、严禁超能力超强度组织生产、严禁未经批准擅自组织生产建设、严格安全监控设施设备管理、严格带班下井和安全教育培训、严格执行监管监察指令。

高效采矿

智能化矿山机械的另一个特性是效率的提高。钻孔和爆破需要几个步骤:首先,爆破孔钻头会打孔以容纳炸药;然后将孔装入并引爆,形成瓦砾,在准备运输之前必须对其进行过滤和压碎。在整个过程中,矿山工人通常需要在不理想的地形上操作机器。

有国际专家表示,地面挖掘机械为运输材料的卡车创造了一个平坦的矿井底板。崎岖的运输道路对矿工来说可能是真正的危险。尖锐的岩石会刺破轮胎,不平坦的地形会给卡车司机造成不安全的环境。

而智能化采矿涉及的步骤更少,大多数操作都可以显著减少需要处理材料的次数。有些机器甚至可以通过远程控制来操作,这在靠近道路、管道或矿墙等障碍物的地方工作时特别有用。

神宝无人驾驶矿卡自动对位装车

神宝无人驾驶矿卡自动对位装车

我国的智能化采矿也在加快推进中。在能源企业方面,去年10月,国家能源集团神宝能源露天煤矿生产现场5台无人驾驶矿用自卸卡车逐一自动与挖掘机对位装车,实现装运排一体化运行作业,标志着世界首个极寒工况5G+220吨无人驾驶卡车编组项目在通过中国自动化学会组织的安全评审后,进入满载工业性试运行阶段。另外,在主机厂方面,徐工挖机创新引入“数字挖机”思维,充分发挥创新平台重要支撑作用,构建新的挖掘机设计路线,实现“几何样机”向“性能样机”的实质转变,为挖掘机械带来难以模仿的竞争优势。

可持续实践

除了安全高效之外,精确的露天采矿还可以帮助矿工创造更好的可持续性实践。爆破引起的振动会损坏附近的基础设施,包括道路,管道和建筑物。为了避免这种情况,爆破工作必须放弃这些区域。而地面挖土机产生的振动大大减少,实现了在现有基础设施附近工作,从而有助于减少浪费大量富含矿物质的材料。

Sikora说:“在这些地区进行挖掘,使矿业公司可以在较小的空间内提取更多的材料,有助于减少其运营足迹。表面挖掘机还具有从废物,化学性质不同的矿石中精确提取矿石、开采薄煤层和非均质矿体的能力,这也减少了材料的浪费。”

黑岱沟露天煤矿北排土场

黑岱沟露天煤矿北排土场

我国在实现绿色开采和低碳发展过程中也有相应的实践成果。结合准格尔地区煤炭赋存条件,准能集团设计了连环相扣的生产工艺,形成了从地表黄土、中部岩层、下部煤炭三道工艺接力完成的剥离采掘链条。通过引进国际露天开采先进的吊斗铲,并与抛掷爆破工艺相结合,形成独具准能特色的吊斗铲抛掷爆破无运输倒堆工艺,成本低、能耗低、效率高,整个工艺年节能减排2万吨标准煤。

更和谐的相处模式

神东煤炭

神东煤炭

采矿在每个人的日常生活中都起着至关重要的作用。露天采矿所提取的材料会产生能源,制造商将其用于生产许多人们每天使用的机器和小工具。通过使用智能精确的采矿方法,当今的矿工正在积极采取措施,使矿山更安全、更可持续,并更好地与附近社区和谐相处。

采矿的未来必定是精确的、智能化的。

【内容参考】

1.《Precision Surface Mining Methods — Safe and Sustainable》,MiningMagzine.com

2.《盘点 | 2021年2月煤炭政策》,中国煤炭报

3.《世界首个极寒工况5G+无人驾驶卡车编组试运》,国家能源投资集团有限责任公司

4.《互联互通,徐工用“数字化”、“智能化”引导挖机行业发展》,第一工程机械网

5.《如梦如幻——准能集团纪行之绿色矿山建设篇》,新华网

(来源:地球能量局)

责任编辑:Keyi

买车卖车 养车维修 疑难故障 学大招

扫码加群 BOSS团同行好友等你交流

  该内容由行业企业、终端个体、第三方机构提供,本网仅起到传播该信息的目的,如有任何疑问请与转载来源机构联系解决,感谢支持。如发现侵权,本网编辑部将协助进行处理或撤稿。
相关阅读

数字化?智能化?中国企业智能制造现状究竟如何

搞“制造”,应精于机械、工艺、产品和自动化等工程问题;而搞“智能”应精于工程建模、机器学习(基于在线数据)和智能系统架构开发。 本文从机械化、自动化、数字化和智能化的角度探讨各国智能制造现状,以及中国应有的努力方向。 各国智能制造现状 30年来,在智能制造领域,各国从早期侧重于智能设计的数值模型和离线模型,发展到以智能制造过程优化为目标在线智能系统,从传统行业进军新兴行业。欧美技术基础较好,对高端技术的开发相对容易;但是在中国,因技术基础的薄弱,要达到同样的效果,并不容易。 计算机在制造业的应用始于二十世纪50年代,到二十世纪80年代分化成多级计算机控制,其中的二级系统具备今天智能制造系统的所有功能。 在工厂智能系统开发中,凯斯凯特公司主导开发了金属冶炼的电炉、精炼炉和连铸三套二级系统(智能系统);美国俄勒冈公司通过智能系统解决其一系列生产过程优化问题,比如消除次品,成功开发出了结合微观组织模型、智能自学和不间断升级的新一代二级系统,将硬而薄产品生产过程中的次品,由原来每天都有次品,优化至半年都不曾有同样的次品。 即使在早先智能制造这一术语尚未在世界范围流行的时期,这些公司就已经在做高端制造业的数据采集、工程建模、机器学习和智能系统架构开发,通过智能软件产生出生产过程的最优参数组合,转给基础自动化执行。 中国自二十世纪90年代起在钢铁业引进了一些智能系统(二级系统);但是西方在模型方面至今仍对中国禁运(只提供可运行的DLL),导致中国在工程建模方面较弱。8千吨的设备,操作人员看到预报值超过4千吨时便不敢操作了;还有制定生产规程时,会出现以错凑错等问题。笔者参加了二级系统优化项目,期间利用本团队的模型优势,将南钢(美国技术)投资一百多亿元的智能产线的投资利用率提高了约70%。之后进入新兴行业,开发了一系列项目,比如比亚迪锂电池项目。合作之初,比亚迪用极难建模的极片分切毛刺预报模型对模型水平进行严格考察,要求模型命中率85%,而比亚迪锂电池项目团队达到了98%命中率,由此成就了项目二期(毛刺预警)和项目三期(刀豁口测量装置及模型预报),并针对中国制造业数据采集较弱的现状,成功应用行业上难度极高的软测量技术。此间,笔者还完成了一系列其他项目,比如在包括创维、TCL和广业等十余家企业的电子制造项目。 中国企业的智能制造现状究竟如何?至少在智能制造的核心环节(生产过程的优化),比如工程建模、机器学习和智能系统架构开发方面,情况并不乐观。 现场智能制造项目中,企业完成了项目的工程问题建模和智能系统开发,以及关键工具参数离线测量和在线软测量,尽管所提供数据基本满足以数据看板为代表的数字化制造,但是现场提供高质量数据并不容易。这样智能系统供货商的成本很大。企业对于现场遗漏数据的问题没有明确的惩罚制度,导致现场数据完整性较差。小企业往往根本无法采集所需要的高质量数据。 中国与欧美在核心领域智能制造现状对比 暂不作信息技术和数字制造技术等方面的对比,也不谈在工业核心软件方面的差距,仅从智能制造的核心领域——工程建模、机器学习和智能系统架构开发来看,中国企业相对于欧美的现状究竟如何?从机械化、自动化、数字化和智能化四个发展阶段看,中国企业目前还在哪个阶段? 考察智能制造基本要求,从对相关要求的满足程度可以探测出各国智能制造的基本现状。目前机器代人是努力方向之一,但这只是在自动化层面上。要实现最优化的机器代人,首先必须对工程问题和工程参数进行建模,然后利用所采集到的高质量数据进行模型的机器学习;此后的模型则与机械设备和生产现状深度绑定。基于这些可以开发出智能系统,继而产生出即时可变的、一直是最优化的生产参数,交给基础自动化执行。这最优化的机器代人正是智能制造。这些,中国目前还不多,主要存在于一些平台商。 在欧美技术基础上做的大量优化与扩展(比如开发了新一代二级系统),因系统之庞大(常有百万行源程序)和逻辑之复杂,在开发中国项目时,主要是基于已有源程序改写。西方的智能系统通常都经历过几十年的技术积累,中国在此领域有待于提高。 当生产过程不够优化时,首先在无自动化的情况下进行诊断分析;这可以认为是在机械化层面。直到相关的问题都解决了,才对自动化问题进行审核。所有这一切都可以通过数字化加以快速诊断和总体确认,即当现场采集到高质量数据时,可以通过数据鉴别出哪个环节是弱点。现在市面上有一种“IT+OT技术”(信息技术+运营技术),在数字化阶段将所有工程问题简化成OT(尽管这对智能制造有些过于简化)。通过数据看板,确实可以看出很多问题,但是数据看板的使用者必须对生产过程有足够的的理解。如果生产线只有数字制造,而没有智能制造,必须要有工程师对现场的指导,因为操作工人很难从数据上看出很多问题,更难根据复杂的数据找出解决方案。 比如在建智能产线时,因为不明确什么是智能制造,而将只建成了具有基础自动化、MES和ERP的产线,误认为是智能产线。此类产线缺乏的正是智能制造的核心:智能系统。这类只有数据看板的产线只有工程师可以运行,问题较多,甚至出现了对此类智能产线投入则“快死”,不投入则“慢死”的两难境地。 机械化确保产品能生产出来,自动化使得产品能自动生产出来(机器代人),数字化以大量数据便于审核,以确保机械化和自动化的实现,而智能化确保最优化和无人操作(最优化的机器代人)。 中国和欧美国家所处的机械化、自动化、数字化和智能化阶段目前国内很多较弱的企业仍然在机械化阶段,较好的企业则在机械化、自动化和数字化阶段。虽然通过数据看板能看出很多问题,但这只是在自动化和数字化领域的“补课”。中国企业数据质量是各家的软肋。欧美国家的机器代人阶段早已完成,生产线主要依赖于自动化而非人工;而且绝大多数欧美国家数字化的需求已经基本上得到满足。在智能化方面,很多较好的欧美企业有较好的智能系统,稍微差的企业也正在努力尝试智能系统。 目前中国的智能制造主要在制造过程的首尾两端,比如智能仓储、来料及成品的运送等等,而对智能制造的主体过程,比如生产过程的优化,涉及的不是很多。欧美国家正在努力推进智能制造。在智能制造中,大量工作都编入智能系统中了,工程师或技术人员主要在后台持续优化此系统;优化后的系统由现场人员操作以完成生产;同时经理人员注重观察此系统。这样大家劲往一处使,生产持续优化。 政府资金应扶持数据质量达到要求的企业 在这样的现状下,中国政府应该出台怎样的扶植政策? 两化贯标之后,政府的产业扶持资金更多转移到智能制造领域。政府对智能制造的扶持,应该考虑到下述的几点。 侧重于扶持智能化(对于自动化,数字化和智能化的扶持加以区别。很多企业在自动化和数字化方面已经尝到了甜头,纵然在这些领域扶持力度不够,他们也会为着自己的利益而努力;但是中国的智能化刚刚开头,智能化的要求除了计算机系统和数据采集之外,更需要很深入的工程背景,所以智能化的难度要比数字化高很多;同时,由于中国技术基础的薄弱,在智能化领域的努力,在短期内投入产出比相对来说比较低,就更需要政府的扶持,否则中国的智能化将发展缓慢。 侧重于扶持核心领域生产过程的优化(有别于外围领域比如智能仓储)。核心领域智能制造技术含量高,作用大,需要的投入巨大,因而目前较少;外围领域比如智能仓储、AGV小车等,目前已渐成气候,已经可以为企业带来较好利润,纵使不重点扶持,企业也会努力推进此领域。 依据数据满足智能制造高要求的程度进行资金扶持。促使企业注重数据质量:数字化只有在达到智能制造的数据质量要求时才应该得到资金扶持;如果数据不齐全,甚至有假数据等,不应该扶持。 培训资金注重扶持有智能制造经验的培训方。只有做过智能制造的人才会搞智能制造,才可能教会学员智能制造;政府的智能制造培训基金,只应该扶持具有相关培训资质的培训方;不懂智能制造的人,也可以百度出一堆介绍智能制造重要性以及介绍别的公司“做了什么”的素材;要杜绝这方面,使得政府的培训基金真正起作用。 中国应建立严格数据质量奖惩制度 欧美在智能化阶段,中国智能化刚开始。大多数中国企业的机械化阶段已基本完成,正在自动化和数字化阶段。 机器代人是典型的自动化。数字化的数据看板,能够使得机械化和自动化的状况一目了然,因而具有强大的应用前景。欧美国家的机械化和自动化早已完成,因此机器代人已不是主要问题。除了极少数企业外,欧美国家的数字化也已经完成。 数字化中,数据质量是关键。中国企业数据质量不足是关键障碍。除了技术之外,管理是阻碍数据质量的主要因素,多数企业对数据丢失没有足够的惩罚力度。智能化是凌驾于机械化、自动化和数字化之上的最高级制造过程,对数据质量的要求远远高于数字化。 首先需要对一系列待研究的工程问题或工程参数建立模型,这就需要对工艺、产品、设备和自动化等工程领域极为熟悉;其次,需要采集高质量的在线数据,并基于此数据对工程模型进行机器学习,使之与生产线充分绑定。然后建立智能系统,将生产线的模型和大量的场景用例结合到智能系统中,并产生出即时可变的最优化的生产参数组合,交给基础自动化执行。 可见,智能制造是最优化的机器代人。目前中国只在制造的头尾部分比如智能仓储方面进行了一定的智能制造,而在制造过程甚为稀少,主要是一些平台开发商。欧美国家技术较好的公司已经成功应用了智能制造,而技术一般的公司尚在努力中。 中国推进智能制造的主要策略是在数字化、自动化甚至在机械化方面的补课,鼓励自动化和数字化,同时鼓励智能化的开发与实施。中国各个企业要严格在技术和管理层面重视数据质量,在数据质量方面要有严格的奖惩制度。应该减少智能产线建设中忽视智能系统的行为。中国当前在何为真正的智能制造方面误解颇多,很多作为智能制造必要基础的数字制造甚至自动化制造,被当成了智能制造。(本文来源:中国战略新兴产业 作者:李炳积)[详细]2021-04-01 09:58

2021年采矿业十大行业趋势:行业标准化、智能化依然是核心竞争力

Deloitte的《趋势追踪2021》现在已进入第13年,它主要着眼于采矿业增长和改善的因素。全球采[详细]2021-03-24 21:49

掌握核心技术 徐工勇闯道路机械无人化、智能化的“无人区”

前言:谈到无人化技术,大家的神秘感油然而生,尤其对于从事科技创新的工作者更是有一种天然渴望探索的激情[详细]2021-03-15 16:56

聚焦两会,山推智能化破局契合国家发展战略

正在召开的中国两会吸引着全国,以及世界的目光,放眼全局、谋划开局,全国两会擘画开启新征程的施工图。 [详细]2021-03-11 18:13

智能化串起研发生产销售全流程 鼎力机械“指尖工厂”指向未来

从德清高铁站出发,驱车近半小时便到了位于雷甸镇的浙江鼎力机械股份有限公司“鼎力大型高空作业机械未来工[详细]2021-03-05 15:12

+加载更多新闻
热点专题 更多>>
点击排行
【BOSS团走一线】窦成振

【BOSS团走一线】窦成振

【第一工程机械网 原创】常年与挖掘机打交道的男人的日常会是什么样子?你...详情
【BOSS团走一线】刘珂

【BOSS团走一线】刘珂

【第一工程机械网 原创】未见其人,刘珂的大名我却早已有所耳闻。驾驶、维...详情
三一工程自卸车

三一工程自卸车

2020年,三一专用车实现专用车销售3万辆,其中,自卸车贡献了4000...详情
临工临距离

临工临距离

“如果我是女人,一定是个好女人,一生只爱临工!” 这是张灼华的一句玩笑...详情
小松挖掘机很耐用

小松挖掘机很耐用

福建罗源湾的陈总,公司所有的挖机到现在都是用小松公司的,现拥有1台PC...详情

微信扫一扫

关注第一工程机械网微信

微信号:wwwd1cmcom

微信扫一扫

下载第一工程机械app

更多精彩内容等你来

投稿邮箱:news@d1cm.com
服务热线:400-6789-326

CopyRight © 2000- d1cm.com, All Rights Reserved 第一工程机械网 版权所有

京ICP备10026412号-15 京ICP证060286号 京公网安备110105005121号 网络视听许可证0113658号 广播电视制作许可证

客服电话:400-6789-326 商务合作:010-64866850 服务投诉:010-64883695

关于我们 | 本网动态 | 会员服务 | 广告服务及报价 | 商务合作 | 招聘英才 | 法律声明 | 友情链接 | 网站地图 | 联系我们