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矿山工程概况精选(九篇)

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矿山工程概况

第1篇:矿山工程概况范文

关键词 地质环境;矿山环境保护;治理工程研究

中图分类号P61 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)54-0084-03

1 企业基本情况

武汉宏华膨润土矿业有限责任公司上熊矿区位于武汉市江夏区城南东35km,隶属江夏区湖泗镇上熊村。

咸宁~鄂州的省级公路S314从矿区南端通过,西距京广铁路及107国道贺胜桥站10km,舒安~湖泗乡级公路从矿区西侧穿过,交通较为便利。

按照黄石市冶矿工程设计院有限责任公司2001年12月编制的《武汉宏华膨润土矿业有限责任公司江夏区上熊膨润土矿开采方案设计说明书》,江夏区上熊膨润土矿设计开采规模2万吨/年,预留扩大到5万吨/年。根据两境界内的矿岩量,及考虑过渡和均衡生产,其服务年限为22年~54年(根据产量调整),初步以22年为准。

据该矿山采矿许可证,2002年~2005年生产规模5万吨/年,矿区面积0.09km2;2005年~2008年生产规模2万立方米/年,矿区面积0.1551km2。

据此,江夏区上熊膨润土矿矿山环境保护与综合治理方案适用年限按22年考虑,以保证矿山在闭坑前生态环境得到有效保护,最大程度地减少重大地质灾害发生和人员生命财产损失。

2 矿山保护方案

2.1 保护目标

1)对矿区土地资源、植被资源进行保护;

2)对矿区水资源、水环境进行保护;

3)对矿山地质环境进行保护;

4)对矿山安全生产进行保护。

2.2 保护措施

2.2.1 土地、植被资源保护措施

1)调查矿区土地的使用情况及其分布面积,对基本农田立牌保护;2)在排土场占用土地范围的边界上设立界桩,限制随意外扩;3)提高废渣的综合利用率,争取做到变废为宝,同时减小堆渣场地的规模。

2.2.2 水资源、水环境保护措施

1)对集中使用的重要水源地立牌保护;2)对矿区地下水、地表水水质进行取样监测,每年枯、丰水期各一次,发现水质变化,及时查明原因,并积极处理。

2.2.3 矿山地质环境保护措施

1)对矿区内的地质灾害隐患点,设立警示牌,提高人们的防灾、避灾意识;2)对矿山次生地质灾害隐患点,采取有计划、按步骤,分期分批进行治理,尽可能消除地质灾害隐患;3)宣传、贯彻、执行《地质灾害防治条例》、《湖北省地质环境管理条例》,严禁随意乱采滥挖,破坏地质环境的现象出现。

2.2.4 矿山安全生产保护措施

1)严格按照矿山设计进行生产;2)严格按设计要求控制台阶高度以及留设安全生产平台,确保坡体稳定及露天作业人员及设备安全。

2.3 资金来源

按照“谁开发谁保护,谁破坏谁治理,谁受益谁出资”的原则,矿山环境保护的资金主要来源于由采矿权人缴存的矿山地质环境恢复治理备用金。

原则上,矿区内的综合治理费、监测费从采矿权人缴存的矿山地质环境恢复治理备用金中支出。事务性的矿山环境保护工作费、监测费由企业自己支出,矿山安全生产保护所发生的费用计入矿山生产成本。

3 治理工程方案

3.1 治理工程布局

3.1.1 植被护坡工程

植被护坡工程布置在露天采场设计开采区域内。

3.1.2 排土场拦挡工程

挡土墙布置在排土场南西侧,采用重力式挡土墙。设计墙身高4m,其中基础埋深0.5m,挡土墙露出地面高3.5m;底板长4m,高1m。挡土墙全长209m。

3.1.3 设计依据

1)DZ/T0219-2006 滑坡防治工程设计与施工技术规范;

2)GB50330-2002 建筑边坡工程技术规范;

3)SL379-2007 水工挡土墙设计规范;

4)GB50010-2002 混凝土结构设计规范;

5)GB/T16453.4-1996 水土保持综合治理技术规范-小型蓄排引水工程;

6)GB/50288-1999 灌溉与排水工程设计规范。

3.1.4 单项工程设计标准

1)植被护坡工程

植被护坡工程选用:喷播植草、铺种草皮等手段。

施工完成后,必须定期进行养护,养护内容包括浇水、施肥、补种、病虫害防治等。在养护期内,应一直保持坡面湿润至草种全苗、齐苗。对于干旱高温季节,应适当增加浇水次数,雨季可视情况定。六周以后,视生长情况浇水施肥。后期浇水应遵循“见干见湿”的原则。高温季节及雨季,可覆盖遮阳网,待草长高度达4cm~5cm左右时,应揭开遮阳网,以免阻止植株生长。

2)排土场拦挡工程

重力式挡土墙设计墙身高4m,其中基础埋深0.5m,挡土墙露出地面高3.5m;底板长4m,高1m。墙身材料选用浆砌块石,块石直径以30cm为宜,但不得大于150cm,砂浆强度为M7.5级;底板材料选用碎石混凝土,碎石直径40mm,混凝土强度为C20级。

重力式挡土墙纵向伸缩缝间距采用20m,缝宽30mm,缝中填塞沥青麻筋或其它有弹性的防水材料,填塞深度不小于150mm。在挡土墙拐角处,应适当加强构造设施。

重力式挡土墙泄水孔直径100mm~150mm,外倾坡度大于5,间距2m~3m,按梅花形布置。最下一排泄水孔高于地面大于200mm。在泄水孔进水侧设置反滤包,反滤包尺寸500mm×500mm×500mm。

重力式挡土墙后面的填土,应优先选择透水性较强的填料。当采用粘性土做填料时,宜掺入适量的碎石。不应采用耕植土、膨胀性粘土作为填料。在墙身混凝土强度达到设计强度的70%后方可进行填土,填土应分层夯实。

3.2 投资概算

3.2.1 概算编制依据

本概算依据国家、省(市)颁布的有关法令、法规、制度和规程,在对各单项工程工程量进行统计的基础上,结合现场的实际条件,按相应的定额、取费标准和人工、机械、材料价格进行编制。主要采取以下规范:

1)水利部水总[2002]116号文颁发的《水利工程设计概(估)算编制规定》;

2)水利部水总[2002]116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》;

3)水利部水总[2002]116号文颁发的《水利建筑工程预算定额》;

4)水利部水总[2002]116号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》;

5)鄂建[2006]122号文印发的《湖北省建筑工程概算定额统一基价表》;

6)国家计委、建设部计价司[2002]10号文关于颁布《工程勘察设计收费管理规定》的通知及附件。

3.2.2 取费依据、标准与计算方法

1)工程单价取费标准

(1)其他直接费:取直接费的2%(包括冬雨季施工增加费、夜间施工增加费、其他费用);

(2)现场经费:土方工程取直接费的4%,石方取6%,模板工程取6%,混凝土工程取6%,钻孔锚固工程取7%;

(3)间接费:土方工程取直接工程费的4%,石方取6%,模板工程取6%,混凝土工程取4%,钻孔锚固工程取7%;

第2篇:矿山工程概况范文

关键词:矿山项目建设;工程造价;认识

中图分类号:F270 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2013)25-0014-02

一、前言

矿山建设项目工程造价工作,是矿山建设项目管理和控制的末端,是各专业按照工程类别在经济上的汇总体现。矿山建设项目主体工艺流程特点,决定其工程建设的特殊性和复杂性,也给工程造价控制增加了难度。为达到工程造价控制精准化这一目标,必须要在矿山工程进行的各阶段采取一些有效造价控制措施。

要想做好矿山建设项目工程造价工作,就必须先了解矿山建设项目工程造价独有的特点。整体上矿山建设项目工程投资,按费用内容构成有井巷及剥离工程费用,地上下建筑工程费用、设备及安装工程费用等。项目特点为:投资规模大;建设工期长;建设环境复杂等。与一般工业项目行业相比,工程造价有着显著的特征:(1)项目工程造价具有独特性:没有任何两个矿山建设项目是大致相同的,就连投资分布也不是完全吻合的。因此,不可能像一般工业项目那样设计出一套普遍适用而又行之有效的投资成本管理模式及手段;(2)项目工程造价控制标准的不确定性:与一般工业项目不同,就采选联合的矿山建设项目每个子项目而言,它与生产规模、工艺流程、施工模式等密切相关,这个标准,是一个变化的标准环境,也就是说在不同的条件下,按照不一样标准去完成,会得到不同的结果。这就给成本控制标准的合理性和适用性带来非常高的要求;(3)工程造价项目多而复杂:一个矿山建设项目采选工程,如果投资超过亿元以上,一般会有若干个单项工程,会有300~500个单位工程项目或者更多;(4)工程造价项目实施区域大:与一般工业项目相比,矿山建设项目工程的实施区域非常大。尤其有外部工程的介入,包括像输水管线、供电线路及外部联络铁路、道路,少则有十公里,多则有数十、上百公里。这使得工程量十分巨大;(5)项目工程造价施工期间特点:为更加合理地使用施工资源,与一般工业项目相比,资源在不同的施工子项目之间的交叉使用十分普遍。如劳动力、施工机械往往承担多个工种的工作或者参与很多项目;材料经常在各施工子项目之间流动,这给工程造价控制带来挑战。还有在项目的实施过程中,项目特点决定项目要接受地质、水文、气象等多种不确定因素的约束,往往要对原设计方案进行反复调整与修改,以适应不断发现的新情况。这对造价控制而言,就要求造价管理系统有足够的弹性,能够及时进行调整,始终保持与实际情况相一致。

二、矿山工程各阶段的工程造价控制

(一)基建项目决策、设计阶段矿山工程造价控制

我们把这两阶段统称为高阶段。投资项目决策阶段对整个决策的建设而言至关重要,业内人士认为,其决定性影响矿山建设项目的成本程度最高。所以项目决策的正确有否,直接关系到未来一系列工程的建设和之后各个阶段的工程造价。工作程序是通过方案比选的工作,选择技术上可行、经济上合理的建设方案,做好决策阶段的基础工作;在优化建设方案的基础上,根据大量已完工的工程数据与指标,结合项目当地市场,正确选择估算方法估算投资成本,使其在项目中能够真正起到控制矿山工程总投资的作用。在此基础上通过经济评价,从而用来分析建设项目的经济效果,以便为可行性研究报告提供准确、详细的技术经济结论。

决策阶段之后的工程造价控制的关键在于设计阶段。据专业资料介绍,设计阶段的费用成本对矿山工程造价的影响却达到75%以上。要有效地控制设计阶段的造价,这是所有阶段最基础的造价控制环节,设计阶段概、预算把握得越好,项目工程造价控制就越有效果。本阶段有其一定设计深度要求,要对此前工程设计核实,对不完善、不确定的地方及时调整、改正,尽量将存在的问题减少到最低甚至剔除;这阶段由于专业的介入与深度,必须做出有别于估算指标的单位工程概算,把含有各专业详尽的井巷、剥离、建筑、设备及安装造价单位工程概算单独成册形成概算说明书,其重点在于计算及分析投资成本,真正优选出功能齐全、技术先进和经济合理的设计方案;必要时还应编制初步设计修正总概算,并根据具体和详细的施工图,做出施工图预算。所以说设计阶段的造价控制是一个统一的整体,不能人为肢解,力求概、预算要有衔接,无特定条件,工程造价不要有明显变化,应控制在合理幅度范围内。必须要合理地运用技术、规范和经济相结合的方法完成设计阶段的重要造价控制。

(二)工程招投标阶段矿山工程造价控制

工程投标是成本控制的重要前期工作。首先要掌握准确的工程信息,了解项目业主的机构职责、队伍状况、资质信誉等基本情况;掌握工程项目的性质,弄清工程投资渠道和融资情况;掌握工程项目的主要内容。一旦承担业主委托的工程招投标工作,就要根据招标文件的规定和业主的要求,准确计算工程量,了解当地的所有材料价格、设备价格,分析在正常情况下完成该工程施工所需的人力、材料、设备、水、电、安装、机械费、管理费、利润及税金等所有的成本,在此基础上做出合理清单标底或拦标价、做好招投标工作。综合分析各参加招投标单位情况,要注意选择资质高、同行业名誉好、施工能力强和设备新的投标单位作为中标单位,这样才能既保证矿山工程造价控制,也能确保达到工程质量要求。

(三)施工阶段矿山工程造价控制

施工阶段是把矿山工程设计变成实体项目的过程时期,在这一阶段中,从施工图纸到最后矿山工程实体的建设完成,中间变化也相对最大,必须要综合考虑当地自然条件,做到不破坏当地珍贵的自然资源,如若遇到不合理的设计,需要及时改正再加以重新技术设计;本阶段也是最复杂的执行过程,要克服各种环境条件的限制,向着矿山工程设计的总目标前进。除此之外,还要考虑本阶段所耗费的工程造价成本,比如人力、物力和财力消耗情况,做到用尽可能准确的工程造价换取最安全、可靠、标准的矿山工程;还需要加强现场费用控制的工作,与监理工作紧密配合,随时了解矿山工程施工中由于质量瑕疵和纰漏而使造价增加的费用。再有随着国家对矿山项目安全的日益要求,有可能此阶段安全风险费用会额外增加,这是设计阶段考虑不到或不足所造成的,只有这样,才能正确地完善工程造价;造价人员也要深入现场了解矿山工程完成动态情况,及时掌握;当出现任何故障时,要与有关各部门配合协同制定解决问题的原则,以免导致认识层面局限性影响工程造价的准确性。

(四)竣工阶段矿山工程造价控制

竣工阶段的结、决算要根据施工时期完成工程量的实际进度,进行每个环节的逐一结、决算。在核对工程量时,造价从业人员必须有高度的职业道德感、责任感和较高的技术水平,还必须要对整个图纸和设计的总体目标、方向有个清楚的认识,熟悉施工项目计划与方案,对整个工程的外观、结构、材料和质量有个全面整体认识。对合同、签证及变更应尽早掌握,以便核对补正与施工图预算的不同,解决在施工阶段发现并且突出的不合理问题,对每一项目,根据子项清单认真进行汇总,对子项清单费用进行认真的投资比对,对项目费用每一步的细节控制都要做到有理有序。在去除不合理环节外,还要重新、反复审核计算出工程总造价,最终确保工程总造价的准确性和完整性。当然同时要加强对矿山工程造价的主动控制,强化全过程的动态管理,配合业主所有部门完成结、决算监管工作的顺利完成。

第3篇:矿山工程概况范文

关键词:矿山事故;状态;控制;预警

对于矿山事故的预警状态控制,可以很好的掌控矿山的具体状况,对于一些安全隐患和事故可以提前做好预判,进而更好的对矿山事故进行预防,避免矿山事故造成的人员伤亡和财产损失。

一、矿山事故状态控制以及状态预警模式的重要性

(一)对矿山的开发有重要的意义

矿山的开发在一定程度上影响着许多的方面,比如矿山开发可以获得更多的经济效益和经济利益,再比如矿山开发之后可以发展旅游资源,打造旅游市场等,但是在矿山开发的过程当中必然会存在许多的安全隐患,需要利用状态控制预警系统进行判断和预估,有效的对矿山的安全隐患进行规避,进而减少矿山事故出现的概率。

(二)有效的防范灾害事故的出现

利用状态控制预警模式进行对矿山整体的监控,可以更好的预防灾害事故的出现。其中包括对于矿山周边环境的监测、矿山内部环境和运动的监测等等,确保在安全的时候进行矿山的开发以及矿山作业,进而有效的防范灾害事故的出现。

二、当前我国在矿山事故中出现的问题和现状分析

(一)技术手段和安全监管手段较为落后

根据图表现实,当前我国参与矿山开发和选矿的企业,主要分为以下几种:国有企业、私营企业、乡镇企业和其他企业。而乡镇企业在矿山事故中出现的比例竟然高达55%。这也就从一个侧面反映出来我国的矿山开发技术手段和安全监管手段相对比较落后,不具备高科技的操作技术,进而导致了安全事故频发,造成严重的人员伤亡和财产损失。

(二)较大矿山事故所占的比例最高

根据矿山事故等级来划分,据数据分析,我国的大多数矿山事故都是出现在较大事故当中,而一般事故、重大事故和特别重大事故所占的比例都相对低一些。这也就说明我国的许多矿山事故,都是由于一些技术疏漏或者是对于状态控制预警的不够重视造成的,对孕灾系统的所处状态没有进行明确的判断,从而造成矿山事故的出现。

(三)矿山事故造成的人员死亡近些年来比例有所下降

据数据显示,近些年来我国矿山事故造成的人员死亡数量较2000年前后有较大比例的下降。在2005年时我国因为矿山事故死亡的人数达到了高峰,之后便呈现出下降的趋势。这也就说明了近些年来我国开始逐渐重视起来对矿山事故的防范,加强了对于孕灾系统的完善和对于矿山事故状态控制预警模式的建立。

三、矿山事故状态控制预警模式的分析

(一)状态预警

所谓的状态预警,就是对孕灾系统所处的状态,进行的定性判断。主要就是针对矿山存在安全隐患的问题提前进行预判,以减少事故发生的可能。状态预警是矿山事故中的状态控制和预警模式当中最为重要的环节,因为只有这个环节可以更好的在灾难发生之前进行控制,减少和尽可能的杜绝事故的产生和出现。对于孕灾系统的状态进行预警和判断,可以起到防患于未然的作用,同时可以将一些安全隐患及时的消除,然后进行安全事故的规避,从而安全的进行生产和开发,确保矿山事故尽可能的不再发生。

(二)状态控制

状态控制就是指在状态识别的基础上,对于一些重大矿山事故的控制,以便减少特大矿山事故发生的可能性,提高安全质量。一般而言状态控制模式分为以下几个部分。

1、扰动强度的控制

扰动强度的控制,主要就是依据系统所处的状态,根据不同的情况,调整扰动的强弱,从而控制重大事故的产生。当有重大矿山事故出现或者隐患存在的时候,扰动强度就会增强,这也就为相关部门和责任人员带来了安全预警,将安全措施做到事故发生之前,降低矿山事故的发生概率。

2、状态控制

状态控制实际上就是进行状态的调整,将靠近临界状态调整为远离临近状态,就可以大大的提高稳定性,确保矿山开发的安全进行,有效的降低了矿山事故的发生。

3、切断连锁反应的链条,降低风险发生的概率

任何风险和事故的发生,都是有原因的,也是有连锁反应的。因此切断连锁反应的链条可以在很大程度上降低风险发生的概率,从而减少灾害发生的可能。一般而言,在矿山事故当中的连锁反应包括许多的方面,例如周围环境对于矿山状况的影响,或者是天气状况对于矿山的影响。很多时候都是因为天气或者自然的原因造成了矿山事故的发生,无论是山体的塌陷还是矿难的爆发,自然原因占据了最主要的部分。

4、提高对工作人员的安全监测

除了一些自然原因造成的矿山事故,施工人员自身的安全操作与否也严重的影响着矿山施工的安全,很多的矿山事故都是由于不得当操作或者是违规施工引起的。因此矿山事故中的状态控制和预警模式也应该包括对于施工工作人员安全施工状态的监测,从而避免因为操作不当造成的安全事故,这样也可以避免矿山事故的产生和出现。

结束语

建立起矿山事故中的状态控制以及状态预警模式,是一种最基础的对于矿山事故防范的思想方法,因此要不断的完善和加强对于其中的状态控制,及时的切断所有的连锁反映,规避风险的产生,提高矿山施工的安全性,降低矿山事故出现的可能。矿山事故的状态控制和预警模式的建立实际上是对于矿山安全基础理论知识的完善,因此不断的对此进行充实可以更好的提高矿山施工的安全性,降低风险,避免矿山事故的产生和出现。(作者单位:贵州工程应用技术学院)

参考文献:

[1]李仕雄,李洁,刘年平.矿山灾害事故的状态预警与状态控制模式[A].中国职业安全健康协会.中国职业安全健康协会2008年学术年会论文集[C].中国职业安全健康协会:,2008:3.

[2]栗继祖.矿山安全行为控制集成技术研究[D].太原理工大学,2010.

第4篇:矿山工程概况范文

【关键词】绿色矿山;可持续发展;科学发展观

1.绿色矿山的含义

目前仍没有对“绿色矿山”这一概念形成统一定义。虽然绿色矿山定义不尽相同,但其本质内容都是“矿产资源集约节约综合利用、环境保护与生态重组”。绿色矿山建设就是在依法办矿的前提下,综合集约利用矿产资源,以实现经济、社会、资源、文化等多重效益为目标,建设资源节约型、环境友好型的新型矿

山建设模式。

2.绿色矿山的建设要求

2.1 依法设置与组织生产

绿色矿山建设要求矿山企业坚持法律政策是一切经济活动生命线的原则,严格遵纪守法,严格执行中国方针政策,坚决杜绝无证开采、违法开采、越界开采、私挖盗采现象的出现。坚持开展矿山企业秩序的治理整顿,严格执法,依法纳税,防止一切违法行为的发生。同时,矿山企业还应及时组织自查,检查企业内部不合理行为,建立和完善各种管理规章制度,健全各级组织与管理机构,明确各职能部门职责,责任到位,确保企业全面实现管理科学化、制度化与规范化。

2.2 科学规划,合理开发利用矿产资源

按照科学、低耗与高效的原则,依据矿山资源状况与市场需求,合理进行规划设计,选择正确的规划与技术装备。采用新技术、新装备实现煤炭资源高回收率与高利用率是建设绿色矿山的必经之路。矿山企业应重视节约资源、保护资源,大力开展节能降耗,降低矿山资源开采成本。大力开展共伴生资源与尾矿等二次矿产资源的综合回收利用。

2.3 满足自然生态与环境保护的要求

建设绿色矿山应将环境保护纳入管理理念之中,坚持以环境保护为方针,减少或消除对于环境的破坏,在矿山建设中全面保护环境,不产生破坏环境的生产行为。落实环保责任制度,完善环保管理机制。建立宣传机构传播环保知识,加大宣传力度,强化环保工作的阶段性落实[1]。实现环保数据化,在分析数据统计的基础上,实现数据信息统一管理。同时,强化矿区环保实施力度,对工作人员做到赏罚分明,提高工作人员主动性。

3.绿色矿山建设中的科学技术

3.1 保水开采技术

保水开采技术的主要目的是为了防治采场突水危机状况的发生,通过一系列技术措施可有效减小开采对于水文环境的影响程度,力求将开采扰动量降低到环境容量范围之内。在矿产资源开采过程中,首先对岩层破坏规律进行研究,在此基础上通过地面注浆技术与矿产资源开采技术措施相结合的方法以及留设防水煤柱的方法来确保保水开采,从而达到对煤炭资源的合理开发与利用。

3.2 减沉开采技术

由于矿产资源在其开采过程中大多采用垮落法控制顶板,因此极有可能引起地表沉陷。对于这种情况,矿山企业大多采取条带开采与充填开采技术减少对地表的破坏,实践表明,充填开采与条带开采可有效控制地表变形破坏,是建设绿色矿山的有效途径之一。针对农田破坏的情况,可通过复垦技术进行农田修复,通过蓄水灌溉及鱼类养殖等方式将地表沉陷地区重新有效利用,从而获得丰厚经济效益。

3.3 综合利用矿区废水技术

由于采掘工程施工过程中可能会产生大量废水,而其中会有地下涌水情况出现,为了合理利用这部分地下涌水,广大科学工作者研制发展了新型生态保水体系,通过对废水的控制、处理、利用、灌溉等方面措施,可以实现将矿井废水转变为饮用或回灌水,从而实现对于矿井废水的循环复用,满足矿区及周边农业用水。

3.4 合理利用瓦斯气体技术

在矿山绿色建设中,较为重要也极为关键的是瓦斯气体的净化与循环利用,只有实现对瓦斯气体的综合治理才能有效保护大气环境免受污染。瓦斯的主要组分是CH4,CH4是一种温室气体,将其直接排入大气将会对大气环境造成严重污染,但瓦斯也是一种良好的化工原料与燃料,因此需对其进行综合利用。瓦斯气体的合理利用不仅与矿山安全开采息息相关,还关系到矿区生态环境发展的和谐性及经济发展的持续性。综合这些因素,应合理利用瓦斯气体,减少其向大气的排放。

4.绿色矿山建设中取得的成就

4.1 对绿色矿山建设必要性的认识

显著提升绿色矿山建设作为中国煤炭企业实现可持续发展不可或缺的重要组成,在实施初期被许多人错误理解,认为绿色矿山就是矿山的环境绿化工作,对其的重要性存在明显的认识不足现象。但经过国家多年不懈的宣传教育工作,广大从业者对绿色矿山这一概念有了全新认识,其包含了依法办矿、规范管理、合理开发、节能减排、技术革新、环境保护等诸多方面,这些内容囊括了矿山生产建设的方方面面,是在充分结合中国建设资源节约型社会,促进可持续发展这一基本国策的基础上提出的,是所有矿山生产人员都应始终坚持与遵守的知道理念。通过思想认识的提升,矿山生产各级部门的积极性得到了有效调动,煤矿企业获得显著的良性发展。

4.2 通过实践创建绿色矿山建设新局面

绿色矿山建设作为明确的矿山发展目标在中国最新的 《矿产资源发展规划》 中被明确指出,为努力促进这一目标的有效落实,中国各级矿山资源主管部门均采取了各类积极措施。国土资源部将增强资源利用率、转变矿山企业发展模式、改善矿山周边环境等作为其工作重点列入国家资源规划中,对矿山建设方方面面实施了全面管控,并通过省、市、县三级管理制度将绿色矿山建设目标落实到地方,有效促进了矿山绿色化建设进程;同时,为确保矿山企业在绿色矿山建设中有章可循,各大国土资源管理部门依据当地实情,制定了一系列切实可行的绿色矿山建设规范与标准。例如江西、浙江等省制定的《绿色矿山建设指南》就对其省内未来数年内的绿色矿山建设目标进行了明确规定,为各级政府部门任务的落实提供了良好依据。

5.结语

建设绿色矿山对于美化矿区环境、改善矿山企业能源结构、实现能源开采与环境保护共同发展具有重要意义。绿色矿山建设可为矿山企业与矿区人民带来巨大经济效益与社会效益。资源开采与环境保护相结合的绿色开采是解决煤炭开采过程中环境保护问题、实现资源可持续发展的必由之路。

第5篇:矿山工程概况范文

【关键词】矿山开采;可视化设计;应用方法

地下是矿山开采的主要数据分布区域,这些数据不仅能够传递比较复杂的空间信息,还能进行不断的变化。传统矿山开采设计一般使用AutoCAD软件进行辅助设计,这种表现方法不够直观简明,在矿山开采设计中存在一定的缺陷,因此需要三维的可视化设计运用到矿山开采工作中。

一、可视化设计的概念

矿山开采的传统设计是对二维平面进行设计,通常把所要表现的内容用平面图的方式展现出来,这种方法的主要缺陷是空间的立体感不足,没有材质、灯光以及声音等效果。在对设计方案进行初期研究时,人们不能够快速的了解设计人员的意图,很难形成整体的施工概念,导致设计者与客户之间产生交流障碍。目前,国外矿山设计采用的设计步骤是:概念设计,使用的主要制图软件是3dmax,然后是详细设计,使用的主要制图软件是AutoCAD。在矿山开采的设计过程中,使用这两类软件进行设计,能够实现二、三维之间的转换、输出。这种形式的辅助设计不仅能够帮助设计人员对现实情况进行模拟试验,还能够帮助客户了解设计者的整体思路,并尽快的让决策者做出决定,敲定最终的方案。

二、矿山开采设计中可视化软件的选择

在矿山开采过程中,不论是工作人员的工作,还是矿山开采的进度,都在不断的发生变化,这些细微的变化都能够对矿山开采形成影响。因此,在进行矿山开采设计中,选择合适的可视化软件是非常重要的。目前,三维软件的类型有很多,人们比较常用的软件有:3DMax、Maya、lighwave等。在选择软件时,应符合几点要求:首先,选择的软件应当适合矿山开采的可视化设计;其次,选择的软件应当与传统的软件相接轨,并且使用的软件类型不能过于复杂。研究发现,目前国内外在矿山开采可视化设计中选用的3D Studio VIZ软件比较多,这种类型的软件主要有三大优点:

第一,3D Studio VIZ软件的最大使用人群是工程系统设计人员,这种软件的可视化设计系统比较先进,而且是3D Studio MAX 3.0的简化产品,这两种软件虽然工作界面相同,但前者是后者的升级版本,在操作使用的过程中比较方便,设计人员在使用软件进行作图时能够快速的进入工作的状态。另外,这款软件在学习时也比较简单。

第二,AutoCAD与3D Studio VIZ都是比较优秀的制图软件,前者主要是进行二维图形的设计,后者主要是进行三维图形的设计,而且这两款软件均同属于一家软件开发公司,所以,在使用软件的过程中会有许多相似的地方。另外,这两款软件在一定的范围控制下,能够进行数据交换,这就省去使用3D Studio VIZ时的前期准备工作。

第三,利用3D Studio VIZ的特性,在一个空间内能够建造多个复杂的模型,还能够在空间内部对模型进行加工处理,赋予模型灯光、材质、贴图等,能够增强整个空间的立体感。

三、利用3D Studio VIZ解决矿山开采设计的可视化问题

在矿山开采的可视化设计包含很多方面的内容,其中比较重要的内容是,设计过程中的细节内容以及生产过程中的动画模拟。在现阶段,因为科技水平等方面的限制,在矿山开采生产过程中有一些内容是没有办法进行模拟的。

(一)利用Terrain形成矿区的地形立体图像

设计工作人员在进行工程设计的过程中需要地、测部门提供准确的数据资料,如果该部门提供的资料不够清楚明确,或者是直接提供该地区地形图纸,设计人员采取的办法是使用扫描仪或者数字化仪对图纸进行处理。当对平面地形进行数字化处理以后,设计者再根据矿山地区的地形特点,对数据资料进行加工分层,通常来讲,区分的层数越多,形成的地形地貌就越精确。但是,分层以后,也会出现一些问题:

第一,在使用计算机进行分层的过程中,区分的层数过多在带来好处的同时也存在一些弊端,这些层数会占用计算机的硬盘和内存,大大降低了计算机的运算速度,长时间以后,计算机会出现死机的情况,这就会导致前期的处理数据全部丢失,需要对数据重新进行计算分析。因为矿山开采设计涉及的内容也比较多,工作任务量也比较大,在一定程度上会增加设计人员的设计难度。第二,可视化设计中形成的地形是虚拟的、概念的地形,人为因素的控制比较多,在实际设计施工的过程中不需要那么精确的数据。所以,形成的立体图形并不是越精确越好,只要形成的地形符合可视化要求即可。当平面地形分层以后,应使用AutoCAD软件对分层的数据用坐标进行表示,x,y的值是地测部门的坐标,z表示的是台阶的高度,利用x,y,z形成三维坐标图,然后倒入把平面图导入3D Studio VIZ中,做好前期的准备工作,然后进行参数的设置。

(二)确立矿体的立体模型图

在工程设计的初期阶段,就已经对工程的各项数据进行了划分,并把数值输入到计算机中。因为设计的前期准备工作已经做好,只需要在计算机内把不同的台阶变为不同的层进行划分,用三维坐标表示出来。在利用3D Studio VIZ软件制作矿体的立体图形时,一般有两种方法:第一,使用放样命令。这种命令在使用的过程中,比较不好控制,稍微不注意产生的图形就会变形,而且形成的模型比较粗糙,优点是平面图形中的点和线段都比较容易调节。第二,利用NURBS的方式进行建模。利用这种方式创建出来的模型效果比利用放样创建的模型效果要好,使用NURBS的最大优点是能够对一些比较复杂的曲面进行处理。矿山开采中,每个物体都是由比较复杂的曲面构成的,利用别的建模方式创建物体模型,取得的效果都不够明显。

(三)利用物体进行空间组合

1、空间的位置

(1)Studio VIZ和AutoCAD的默认坐标都是世界原点,所以,在AutoCAD中设定的坐标点在进入3D Studio VIZ软件时,都会进行坐标系的转换,这种转换能够为图形以及数据对齐创造条件。

(2)在AutoCAD中制作平面图形时,需要设定相同的比例尺。

(3)在AutoCAD中制作的物体,需要有相同的坐标原点,也就是数据之间的相对坐标原点数据值要统一。

Studio VIZ 系统中的物体在进行组合时,是以单个物体的形式进行组合的,先组成一个物体后再组成另外一个物体,通过这种方式,把自己所需要的物体组合在一定的空间内。

四、对空间物体进行后期的合成处理

后期合成处理是利用计算机,把提前设定的声音、文字等效果表现出来,帮助业主在较短的时间内理解设计者的设计思想,因此在利用合成软件进行后期处理时,不仅要选择好的计算机配制,还要选择好的软件,对模型需要的声音、文字等效果进行优化。

结语

借用三维软件,对矿山开采进行可视化设计,不仅能够直观的帮助设计人员进行三维设计,还能够有效的提高设计的合理性,减少矿山开采过程中的困难。但是,目前,我国的可视化设计发展不够完善,还需要相关的技术人员对可视化设计继续进行探索研究。

参考文献

第6篇:矿山工程概况范文

关键词 矿山地质环境;博弈;混合战略纳什均衡;中央政府;地方政府;采矿权人

中图分类号 X37 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2012)11-0124-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.11.019

矿产资源为人类生存和发展提供了重要物质来源,在经济建设和社会发展中起着决定性的基础作用。随着我国经济快速发展,对矿产资源的需求也不断增加,大规模的矿业开发在创造巨大经济效益的同时,引发的环境污染和生态破坏问题也与日俱增。当前,矿业开发与环境保护两者之间的协调发展已成为当今社会共同关心的问题。国内外学者已经在矿山地质环境治理方面做了大量研究:早在20世纪70年代国际上矿业发达的国家如美国、加拿大、澳大利亚、德国等,就开展了矿山环境保护和治理。尤其是美国和澳大利亚有完善的矿山环境管理体系[1]。近年来,矿山地质环境问题受到我国广大研究人员的关注。结合不同矿区,总结了矿山开采过程中所产生的主要环境问题并提出了相应的防治措施[2]。然而在相关研究中关于矿山地质环境治理主体行为倾向的研究还十分少见,笔者认为矿山地质环境治理的效果与治理主体的行为倾向有着直接的关系。鉴于此,本文将从博弈论的视角探讨矿山地质环境治理主体的行为倾向与博弈关系,在此基础上提出治理矿山地质环境的对策建议。

1 矿山地质环境治理中的主体及其行为倾向

1.1 矿山地质环境治理主体

矿山地质环境治理的主体是指在矿山地质环境治理过程中具有一定权利和义务的组织或个人。在矿山地质环境治理的过程中会涉及到许多组织和个人, Brereton指出,利益相关者对矿业公司的治理和管制的影响力在不断上升和增加[3]。表1列出了我国矿产资源开发利用过程中一些利益相关者[4]。

从表1中可以看出,矿山地质环境治理过程中涉及到的主体众多,如果一一进行分析有一定的难度。本文将这些主体从总体上分为三个部分:国务院及其下设的各个部门代表中央政府,各省政府及地市政府及其下设部门代表地方政府,采矿权人。中央政府在矿山地质环境治理过程中制定各种法规政策,起主导作用,地方政府是各项政策的执行者,矿山企业是矿山地质环境治理的具体实施者[5]。下面本文将分别分析这三个主体在矿山地质环境治理过程中的行为倾向。

1.2 矿山地质环境治理主体的行为倾向

1.2.1 中央政府与地方政府的行为倾向

1.2.1.1 基本假定

在分析中央政府与地方政府的行为倾向之前首先本文要做一些基本假定。

假定1:为简化分析, 本文假定地方政府财政支出主要划分为直接作用于环境收益的环境治理财政支出(本文主要指矿山地质环境治理过程中的支出)与直接作用于财政收益的非环境治理财政支出。

假定2:在政府财政支出既定情况下, 政府环境收益由环境治理财政支出占政府总财政支出比例决定。比例越高, 政府的环境收益越大。矿山地质环境治理的投入主要由地方政府财政支持,环境治理投入具有边际收益递减特征。

假定3:在政府财政支出既定情况下, 政府财政收益由非环境治理财政支出占政府财政支出的比例决定。比例越高, 政府的财政收益越大。非环境治理财政支出产生的财政收益也具有边际收益递减特征。

假定4:非环境治理财政支出对地方政府财政收益的影响强于对中央政府财政收益的影响。

1.2.1.2 中央政府与地方政府之间的行为倾向

中央政府的保护矿山地质环境的政策是通过地方政府来具体实施的, 在财政分权后改革时代, 地方政府是一个相对独立的利益主体[6],治理矿山地质环境所产生的环境收益属于中长期收益, 中央政府比地方政府更关注环境收益。由于经济增长是地方政府政绩考核的重要指标, 上级政府主要根据相对绩效考核提拔地方官员[7],地方政府更加关注非环境治理财政支出。

在地方政府总财政支出既定情况下, 设地方政府环境治理财政支出占总财政支出的比例为P。根据上面的假定本文用图1表示出了中央政府和地方政府在环境治理财政支出比例的选择。

地方政府环境收益曲线由S1表示,地方政府财政收益曲线由S2表示,中央政府的环境收益曲线由S1′表示,中央政府财政收益曲线由S2′表示。当环境边际收益等于财政边际收益时, 政府环境治理财政支出比例达到最佳, 总收益实现最大化。对于地方政府而言曲线S1上的A点与曲线S2上的B点斜率相等,因此最佳的环境治理财政支出比例为P1,对于中央政府而言曲线S1′上的A′点与曲线S2′上的B′点的斜率相等,因此最佳的环境治理财政支出比例为P1′。

中央政府与地方政府实现自身收益最大化时在环境治理财政支出比例选择上存在差异[8]。现实中,中央政府根据自身总收益最大化制定相应的政策,并对政策执行进行监督。地方政府则根据自身总收益最大化决定是否执行中央政府政策。从而,中央政府与地方政府会在矿山地质环境的治理过程中进行博弈。

1.2.2 采矿权人的行为倾向

采矿权人即矿山企业是矿山地质环境治理的具体实施者,在短期利益的刺激下,矿山企业不会主动投入成本去治理矿山地质环境。由于存在政府监管,采矿权人不治理矿山地质环境就会存在一定的风险,当政府的监管概率越大、效率越高时采矿权人面临的风险就越大。矿山企业的行为是理性的,它的行为目标是经济效益的最大化和风险的最小化。在矿山企业的总利润是固定的情况下,矿山治理费用投入充足,会使环境达标利润相对减少,矿山治理费用投入不足节省的环保投资会转化成利润,环保不达标。

图2表示三个不同的矿山企业的无差异曲线,以横轴表示收益,纵轴表示安全程度。以K3为例,K3上的各点表示对此矿山企业效用相同的不同安全系数和收益的组合。A点和B点对矿山企业来说效用是相同的,A点的收益少安全系数高,B点的收益高安全系数小。假如只能在A和B之间进行选择,地方政府监管的越严格矿山企业越倾向于选择A点来进行治理,反之则选择B点。在本文的第四部分会对地方政府与矿山企业之间的博弈关系进行具体的分析。

2 中央政府与地方政府间的博弈分析

静态博弈是指博弈中参与人同时选择行动,或虽非同时但后行动者并不知道前行动者采取了什么具体行动[9]。在矿山地质环境治理的过程中,地方政府在执行中央政府制定的政策时并不知道中央政府部门是否会选择监督,因此本文将中央政府与地方政府之间的博弈关系看成是静态博弈。

2.1 理论模型

通过图1可以看出,中央政府的宏观调控政策是矿山地质环境财政支出比例为P1′,如果没有监督政策,地方政府将以P1作为矿山地质环境支出的比例。为了保证矿山地质环境治理政策的执行,中央政府会对地方政府对政策的执行情况进行监督。

中央政府的总收益函数可以表示为:

S′(P)=S1′(P)+S2′(P)(1)

地方政府的总收益函数可以表示为:

S(P)=S1(P)+S2(P)(2)

地方政府用L表示,中央政府用G表示,设C为中央政府监督的成本;PG为中央政府监督的概率,PL为地方政府执行中央政府政策的概率;PF为中央政府监督并且发现地方政府不执行的概率,F为罚金,N2为中央政府发现地方政府没有执行中央政策时地方政府在中央政府的信誉减少值;1-PF为中央政府监督并且没有发现地方政府不执行的概率,此时会误认为地方政府执行;N1为中央政府监督并且地方政府执行时,地方政府在中央政府的信誉增加值。中央政府与地方政府的战略矩阵见表2。

2.2 模型均衡解

通过图1可知:

当F·PF-C0,在此条件下这个博弈模型不存在纯战略纳什均衡,但是它存在混合战略的纳什均衡,下面将求解此模型的混合战略纳什均衡并对其进行分析。

给定地方政府执行概率PL的情况下,中央政府监督与不监督的期望收益分别为:

当Ugy=Ugn时可以得到P*L=1-CFPF,这时中央政府可以随机选择是否监督。

同样在给定中央政府监督概率PG的情况下,地方政府执行与不执行的期望收益分别为:

当Uly=Uln时可以得到P*G=S(P1)-S(P1′)PF(F+N1+N2),这时地方政府可以随机选择是否执行中央政府的政策。

2.3 均衡结果分析

综上,我们可以得到各个概率区间中央政府与地方政府选择的战略,如下:

当PG∈S(P1)-S(P1′)PF(F+N1+N2),1时,地方政府的最优策略是执行中央政府的政策。

当PG∈0,S(P1)-S(P1′)PF(F+N1+N2)时,地方政府的最优策略是不执行中央政府的政策。

当PL∈1-CFPF,1时,中央政府的最优策略是不进行监督。

当PL∈0,1-CFPF时,中央政府的最优策略是进行监督。

当PG=S(P1)-S(P1′)PF(F+N1+N2),PL=1-CFPF时,中央政府与地方政府的博弈达到混合战略纳什均衡。即中央政府以PG*的概率对地方政府进行监督,地方政府以PL*的概率执行中央政府的政策。中央政府在博弈中的均衡值PG*与地方政府不执行中央政府政策时的收益S(P1)-S(P1′)呈正相关关系,与中央政府的监督效率PF,罚金F,中央政府监督并且地方政府执行时,地方政府在中央政府的信誉增加值N1,中央政府监督并且发现地方政府不执行,地方政府在中央政府的信誉损失值N2呈负相关关系。地方政府在博弈中的均衡值PL*与中央政府的监督成本C呈负相关关系,与罚金F,中央政府的监督效率PF呈正相关关系。

3 地方政府与采矿权人之间的博弈分析

采矿权人的最终目标是经济效益最大化,地方政府在决策时既要考虑到经济效益又要考虑环境效益,本文中假设采矿权人不存在寻租的行为。下面将从博弈论的角度分析地方政府与采矿权人之间的关系,对地方政府来说有两种选择:监督与不监督,对采矿权人来说有两种选择:治理与不治理[10]。

3.1 理论模型

由于采矿权人在进行决策时并不知道地方政府将采取什么行动,因此两者之间也属于静态博弈。由于此处地方政府博弈对象是采矿权人,为了与上文区分此处地方政府用l表示,采矿权人用q表示。

设T为地方政府不进行监管情况下的经济收益,R为采矿权人不治理矿山环境情况下的经济收入,Cl为地方政府的监管成本,Cq为采矿权人的治理成本,P0为地方政府的监督效率即:地方政府监管的情况下不对矿山环境进行治理的采矿权人被发现的概率,采矿权人在进行开采前缴纳的保证金为K。政府与采矿权人的战略矩阵见表3。

3.2 博弈模型的均衡解

本文假设K·P0>Cl,K·P0>Cq即地方政府保证金收益期望值大于监督成本,采矿权人支出的保证金期望值大于治理成本[11]。在这种假设前提下给定地方政府监督时,采矿权人的最优战略是治理;给定地方政府不监督时,采矿权人的最优战略是不治理。因此在这种假设前提下不存在纯战略纳什均衡,假设Pl为地方政府监督的概率,Pq为采矿权人治理矿山环境的概率,这时就可以求此模型的混合战略纳什均衡。

与本文2.2中求解混合战略纳什均衡的过程相同,可以求得在K·P0>Cl与K·P0>Cq的假设前提下的混合战略均衡解。

即:P*l=CqKP0,P*q=1-ClK·P0

3.3 均衡结果分析

综上,我们可以做出如下分析:

当地方政府监督概率Pl的区间为Pl∈CqKP0,1时,采矿权人治理的期望收益大于不治理的期望收益,因此它会选择治理矿山地质环境。

同理当Pl∈0,CqKP0时,采矿权人会选择不治理矿山地质环境。

当采矿权人治理概率Pq区间为Pq∈1-ClK·P0,1时,地方政府监督的期望收益小于不监督的期望收益,因此它会选择不对采矿权人进行监督。

同理当Pq∈0,1-ClK·P0时,地方政府的最优选择是对采矿权人进行监督。

当地方政府对采矿权人以 Pl*的概率进行监督,采矿权人以Pq*的概率对矿山地质环境进行治理时,地方政府与采矿权人的博弈达到混合战略纳什均衡。地方政府在博弈中的均衡值Pl*与采矿权人的治理成本Cq呈正相关关系,采矿权人在进行开采前缴纳的保证金K,地方政府的监督效率即P0呈负相关关系。采矿权人在博弈中的均衡值Pq*与采矿权人在进行开采前缴纳的保证金K,地方政府的监督效率即P0呈正相关关系,与地方政府的监管成本Cl呈负相关关系。

4 结论及对策建议

本文对矿山地质环境治理过程中中央政府与地方政府,地方政府与采矿权人之间的博弈进行了分析。分析结果表明:①降低中央政府监管成本、提高中央政府监管效率、加大对不执行中央政府政策地方政府的处罚、将矿山地质环境治理情况纳入对地方政府的考核指标,能促使地方政府积极执行矿山地质环境保护政策。②降低地方政府监督成本、提高监督效率,有效实施保证金制度,降低采矿权人的治理成本,有利于采矿权人积极治理矿山地质环境。根据结论提出几点政策建议,力图解决目前我国存在的矿山地质环境治理效率低的问题,以期能够使矿山地质环境得到改善。

(1)加强技术创新,降低企业治污和政府监督成本、提高监管效率。技术上的创新与突破是现代经济增长的主动力,技术创新可以从以下两个方面促进矿山地质环境的治理。一方面是监督的技术创新,另一方面是矿山环境治理技术的创新。监督技术的创新可以降低政府监督成本,提高监督效率,进而可以促进采矿权人治理矿山地质环境。例如:随着地理信息系统中遥感技术的创新发展,政府可以通过计算机迅速查询到目标矿山,了解目标矿山的具体治理情况。治污技术的创新可以大大降低采矿权人的治理成本,促使采矿权人主动治理矿山环境。因此从长远角度来看,要改善矿山地质环境质量,我们应该加强国家技术创新体系的建设。

(2)开展矿业循环经济,降低治理成本。降低采矿权人的治理成本除了通过技术创新的方式外还可以通过开展矿业循环经济的方式来实现。矿业循环经济,就是按照“减量化、再利用、资源化”原则,在矿产资源开发利用的全过程中大力发展循环经济。以浙江绍兴县为例,该县通过整治有观赏价值潜力的废气矿山,将其开发成旅游景点,取得了巨大的附加价值[12]。开展矿业循环经济的方式还有许多,因此长远来看,开展矿业循环经济有利于矿山地质环境的可持续发展。

(3)完善保证金制度,拓宽投资渠道。借鉴国外经验,目前我国已有30个省建立了矿山地质环境保证金制度。矿山地质环境保证金制度实质上是将矿山开采过程中的外部不经济性内部化的一种事前预防约束机制。矿山地质环境保证金制度的有效实施可以改变传统的矿山地质环境治理中管理成本高,违法成本低的局面。通过本文第三部分对地方政府与采矿权人的博弈分析可知,采矿权人支付的保证金金额与其治理矿山地质环境的概率呈正比,即矿山地质环境保证金制度的有效实施能够促进采矿权人治理矿山环境,进而提高矿山环境的治理效率。

虽然我国大部分省市已经建立了矿山地质环境保证金制度,但是都或多或少存在一些问题,有待完善。例如:许多地方的立法没有对矿山地质环境恢复标准做出规定,进而影响了矿山地质环境恢复治理的实际效果。国际上矿业发达国家如:美国、澳大利亚等国家在矿山环境保护的过程中都采用了保证金制度并取得了很好的效果,这些国家的经验值得我们借鉴。

(4)引入第三方约束机制,这里第三方约束组织,主要是指公众、民间环保组织和新闻媒体等。通过调动社会团体的力量来监督采矿权人对矿山环境的治理情况,有助于降低地方政府的监督成本。同时采用这种机制,采矿权人采取不治理矿山地质环境战略时的风险也会增加。因此引入第三方约束机制不仅可以降低政府监督成本还可以促进采矿权人积极进行治理。随着人们环保意识的增强,微博等新型社交网络平台的出现,通过引入第三方约束机制有助于提高政府的监督效率,从而更有效地保护矿山地质环境。

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An Analysis of the Game Relations about Governing

Subjects of Mine Geological Environment

LV Jun LI Li HOU Jundong

(School of Economics and Management, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan Hubei 430074, China)

Abstract

第7篇:矿山工程概况范文

关键词:多维度;感知矿山;矿山安全;多元数据融合

中图分类号:TD655 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2011)09-0082-04

引言

作为物联网应用的一个重要领域,“感知矿山”就是通过各种感知、信息传输与处理技术,来对真实矿山整体及相关现象进行可视化、数字化及智能化感知和管理。

“感知矿山”的目标是将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息全面数字化。该系统将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术、现代信息管理等与现代采矿及矿物加工技术紧密结合,从而构成矿山人与人、人与物、物与物相联的网络,动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程。以高效、安全、绿色开采为目标,保证矿山经济的可持续增长,同时保证矿山自然环境的生态稳定。

1.多维度感知矿山系统概述

1.1“感知矿山”之事件机制

所谓“多维度”就是将矿山中的各种信息通过信息集成与MES的方式,汇集至矿山安全生产监控支撑平台,建立起事前预防、事中救援、事后分析的机制,实现“预防为主”的管理模式。图1所示是感知矿山系统的事件分析机制示意图。

所谓事前预防,主要是对生产过程的监控和安全预警。实现时可以采用各种监控形式(例如全局监控模式、局部建立模式、数据监控模式,包括图形、图表、数字等)对矿山安全生产进行实时监控,图2所示是一个事前预防的示例图。

事中救援就是及时有效地调动一切资源进行事中处理和应急救援,也就是以事件驱动为中心,以事件定义和事件分级来响应预案定义和预案分级,真正做到在监控机房实时控制现场救援,同时通过资源合理配置,建立以资源调用计划、资源组合调用为基础的事中处理机制,最终建立以事件定义、应急预案、应急培训、应急演练、应急实施为一体的一整套救援体系,图3所示是一种事中应急救援方案。

事后分析包括查找事故原因,分析救援效果等;对事故的分析主要是通过事故回放来分析原因,以改进监控与预警系统;

而救援分析则是对过程进行回放,以分析过程效果,然后改进,再持续改进,以使之趋于完善,图4所示是其事后分析持续改进循环图。

1.2“感知矿山”系统的体系结构

感知矿山系统是在煤矿安全生产管理系统之上,以工业以太网及无线网络为基础的网络结构。可以采用感知控制、多维数据感知及信息融合、管理决策三层支撑体系。在感知层,可采用MEMS传感及分布式传感技术、无线传输与自组网技术对系统供电、安全、生产等子系统进行感知,并对包括人员、设备、矿层结构、通信等井上井下安全生产要素进行实时监控;然后将感知层数据通过多维感知数据及信息融合技术进行统一数据描述,再将数据融合成为整体,为安全生产监控应用支撑平台提供数据支撑;在上层管理决策层,安全与生产相互制约、相互支撑,可为煤矿企业的经营管理、设备运行、生产调度、预警、应急救援等提供灾害风险评价,以利制定实时避灾方案。图5所示是感知矿山系统的安全生产监控体系结构图。

2.“感知矿山”应用模型

我国煤矿数量多,生产规模小,高瓦斯矿井多,水害状况存在重大隐患,开采方式多采用仓储式、巷采、壁式开采等形式。矿井采煤工作面为木支护、大多数煤矿提升系统及其保护系统不符合设计要求、多数矿井通风系统混乱、通风设施设备简陋,系统稳定性、可靠性差。由于煤炭生产系统复杂,工作场所黑暗狭窄,人员集中,采掘工作面随时移动,地质条件的变化会使移动的采掘工作面不断出现新情况和新问题,如不及时采取相应的有效措施,很可能会导致重大事故,这就给安全工作带来困难。如何加强煤矿安全生产管理,实现管理的现代化、信息化、数字化、智能化,已成为煤矿企业重点关心的问题。

2.1“感知矿山”系统建设的核心问题

在煤矿综合自动化建设的基础上,感知矿山系统建设的核心问题是三个感知:一是感知矿山灾害风险,实现各种灾害事故的预警预报;二是感知矿工周围安全环境,实现主动式安全保障;三是感知矿山设备工作状况,实现预知维修。

三个感知的目标都是减灾保安全。为了实现三个感知,需要研究开发矿山特有的感知与测量技术。许多地质参数与岩层运动规律是影响矿山安全的关键因素,如地下水赋存情况、瓦斯与煤突出、岩层受力与冲击地压、采空区发火等。通过先进智能传感器与物联网技术可对煤矿有关环境与地质参数进行实时采集,根据采集的数据与理论分析来建立模型,研究煤炭资源开采,尤其是深部资源开采中重大灾害的成因、预测预报理论以及防治对策等关键问题。

目前,基于传感器网络的煤矿井下采煤装备的远程定位、煤岩识别、井下安全环境监测、大型设备姿态控制等技术的应用,可以实现移动目标(人员、设备)的精确定位与管理;而基于无线覆盖的移动双向数据信息终端,则综合了人员定位、双向数据传输、报警及信息显示等功能,也可实现对人员的精密跟踪与信息联络,并可建立集调度、监控与管理于一体的煤矿安全生产信息中心。该信息中心可实现对安全生产各种系统的监控、语音通话和视频监控(即煤矿的MES层),从而开发出煤矿井下人员安全管理和救灾应急系统平台。

2.2感知矿山安全生产监控应用支撑平台

基于应用目的的感知矿山模型,可将物联网及其作用尽早落实到矿山建设与生产中去。基于上述原因,矿山的信息化模型势必与数字化、智能化紧密联系。由于数字矿山及矿山综合自动化模型在我国煤矿企业已经有众多的实际应用,因此,感知矿山的建设应该建立在这些已有工作的基础上,充分借鉴已有的经验和系统。有关感知矿山的系统主要有三层结构:

(1)感知与控制层

感知与控制层可由2层网络组成,即骨干传输网络和感知层网络。感知与控制层主要实现矿山生产与安全过程中各种传感与控制信息的采集与使用。各生产安全子系统在该层以相对集中的方式或全分布方式接入物联网。要构成物与物相联,具有自主网功能的无线网络(如无线传感器网络)在这一层起着不可或缺的作用。感知矿山在感知层更多的是分布式感知与控制。

(2)信息集成层

信息集成层通过千兆工业以太网骨干将信息集成到控制中心进行各种信息处理(如信息融合、信息挖掘等),以用于安全生产监控的终端,它们可实现对煤矿安全生产中各个子系统的监测与控制功能。

(3)管理决策与应用层

在管理决策与应用层,矿山各个职能部分通过网 络可实现更高层次的应用,如矿山安全生产评价与监管、煤矿灾害预警与防治、煤矿供应链管理、大型设备故障诊断、矿山资源环境控制及评价以及地理信息处理等。感知矿山的开放性模型能适用于各种不同类型的矿井,并且基于统一设计、分步实施、逐步完善的原则。感知矿山理所当然是三网合一的系统,除可接入各种监测监控系统外,还可将有线IP电话、无线移动电话、人员定位系统、数字视频系统都接入网络。与基于千兆工业以太网的综合自动化系统相比,感知矿山系统主要是突出了其物与物相联的特征以及移动视频及管理层应用特点,图6所示是“感知矿山”系统的应用模型架构。

3.感知矿山系统的应用

感知矿山作为物联网在煤矿上的应用,其特点是先感后知。它通过对井下井上感知数据(人员、环境、设备、产量、地形地貌)的汇集,来为安全生产、安全救援等提供数据决策。系统主要实现矿井概貌、煤炭计量、人员定位、环境监控、设备监控、报警联动监控、预警预案、预警救援、综合统计调度等功能。

其中矿井概貌用于实现对煤矿安全、生产状况进行综合监控;煤炭计量可对煤矿的本日煤产量、本月煤产量、本年煤产量进行实时监测;人员定位用于对煤矿目前下井总人数、特殊人员下井情况以违章事件进行综合和实时监测;环境监测主要是通过煤矿各传感器对束管实时值及分布情况进行总体监测;设备监视用于对煤矿各种设备的运行状态和分布情况进行总体监测,并根据设备运行时间和故障率等信息提出检修提醒;报警信息功能用于对报警信息进行实时监测和历史查询;联动监控用于根据井下各安全生产监控系统状态实现联动控制,其中包括联动规则定义、联动监测和联动控制三个部分;应急预案可在接收到报警信息或发生事故的危急情况下,为各级管理人员提供指导性和建议性的应急措施;综合统计就是利用先进的OLAP技术对煤产量、耗电量、报警次数等指标参数根据不同的时间粒度进行多维统计和分析;调度记录功能用于对常规调度进行定时提醒。

第8篇:矿山工程概况范文

分析影响矿业项目投资成功的主要因素,提出投资资源项目成功的几大要素,并指出投资矿产资源项目需要特别注意的一些问题,可供相关企业在矿业投资工作中借鉴。

关键词:

矿产资源;项目;投资;管理

近年来,我国国民经济保持了连续多年的快速发展,对矿产资源的需求呈现了旺盛的态势,因而掀起了一场矿业投资的热潮,各行各业众多企业纷纷投资矿产资源项目。在过去的几年里,南钢相继投资了金安矿业、东方钙业、金黄庄煤矿和松河煤业等矿业企业。在这一轮矿产资源项目投资中,有的企业抓住时机、顺势而为,取得了良好的投资收益,也有企业因资源、资金、人才、管理等方面的问题陷入了被动局面,矿产资源项目的投资与管理已成为对外投资企业的重要课题。

1影响矿业项目投资成功的因素分析

为了更加直观地对矿业项目分析,在资源可靠的前提下将项目分成投前和投后两个阶段。投前工作包括项目信息收集、项目指标测算、项目可行性研究及初步设计,投后工作包括项目建设、项目运营、项目完善过程,在投资过程中忽视哪一个阶段的工作都有可能导致项目失败或处于被动。下面从人员、资源、时间、方法、环境角度进行分析,找出影响投资成功的主要因素,以便改善矿产项目投资的效果。

2投资矿业项目成功的几大要素

2.1矿山具有充足的资源量和良好的矿石质量矿产资源是企业开展矿业项目投资工作的对象和基础,资源量大小、矿石品位高低是决定矿业权价款和矿山建设规模的主要指标,对矿山的运行成本也有重要影响,它们是企业进行矿业项目投资工作首先需要考虑的因素。矿区资源量越大、矿石品位越高,其矿业权价款越高。从矿山生产经营的角度来看,矿山建设规模与矿产资源量、矿石品位应当匹配,随着资源量的增加,矿山的建设规模与生产能力相应增加,随着矿石品位的提高,矿山得到的最终产品数量相应增多,反之亦然。南钢于2003年底投资的金安矿业累计查明铁矿石资源量超过9300万吨、平均品位29.62%,资源量较大但矿石品位较低,如采用年产100万吨的生产能力,则矿山服务年限可达90年,当年生产能力为300万吨时,矿山尚可服务30年,很显然在上述两种生产能力情况下矿山经营效果是不同的。因此,企业在制定投资方案前应结合自身实际综合考虑,尽可能多一些方案进行比较。

2.2矿山具有良好的开采技术条件和矿石加工性能开采技术条件是矿山选择开拓方式、采矿方法的重要依据,它主要包括矿体赋存条件(埋藏深度、走向长度、厚度、倾角等)、工程技术条件、水文地质条件、环境影响条件等。比如:当矿体埋藏较浅或地表有露头时可采用露天开采方式,当矿体埋藏较深时可采用竖井、斜井或斜坡道开拓方式,当矿体埋藏在山上时可采用平硐开拓的方式,在矿体上方无重要设施、允许崩落时可选用崩落法,如地表有河流、铁路、村庄等需要保护则应在采矿过程中预留保安矿柱,矿体厚度、倾角不同可采用的采矿方法也相差较大等等。以上这些差异对矿山建设投资、采矿成本有重要影响。矿石的加工性能主要包括可选性、嵌布粒度、单体解离度等,它们是矿山选择工艺流程的主要依据,对选矿技术经济指标有重要影响。下面以铁矿为例来说明这一问题:矿石品位相同的磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿可选性相差较大,磁铁矿的磁性率高采用单一弱磁选方法即可获得高品质的铁精矿,赤铁矿的磁性率低需要采取提铁降硅的措施方能获得合格的铁精矿,而菱铁矿则需要采用焙烧和磁选的方法,黄铁矿虽然可选性较好但使用在烧结、冶炼中尚需进行脱硫和再选工作。磨矿的过程是将矿石粒度由大变小,使得各种有用矿物与连生在一起的其他矿物在粒度变小的过程中分离,因此,铁矿石嵌布粒度、单体解离度与磨矿能耗和选矿回收率关系密切,嵌布粒度越细的矿石所需的磨矿能耗越高。金安矿业铁矿石主要为易选的磁性矿,采用阶段磨矿、单一弱磁选工艺后铁精矿品位可达67%以上。

2.3矿山具有良好的外部环境和物流条件矿山外部环境主要包括矿区地理位置、自然条件、水电供应、人口状况、道路交通,民风民俗、经济发展等因素,它们对矿山开发有重要影响。如:矿山地理位置偏僻、水陆运输条件差,则需要投资建设相关的基础设施并增加物流费用;矿区附近人口稀少、劳动力紧张,则需要增加用工成本;矿区雨雪多、冰冻期长,则需增加防汛和供暖费用并缩短有效工作时间;当地经济发展水平低、工业基础差,则需要建设相关辅助配套设施;矿区附近没有电力供应、没有水源地,则难以实施矿山开发等等。金安矿业距离淮河较近的平原地带,具有较好的外部环境和物流条件,铁精矿到达南钢汽运、水运费用相对较低。由此看来,矿山具有良好的外部环境可减少项目总投资、降低项目运营成本,有利于提高生产效率和经济效益。

2.4企业具有一支经营有方、技术高超的投资团队经济效益最大化是企业投资矿业项目追求的目标,而矿山效益与投资规模、建设周期、投产时间、生产能力、综合成本、产品价格等指标有着密切的关系,加上矿山开发具有投资大、周期长、见效慢、风险因素多等特点,要实现经济效益最大化这一目标并不是一件简单的事情,因此企业必须建立一支经验丰富的投资团队,以应对矿山开发过程中出现的诸多复杂问题。如:当前国家经济形势存在下行压力,铁矿石、煤炭等原材料价格呈下降趋势,使得一些尚处在建设期的矿山骑虎难下,甚至对项目前景丧失信心,从而以消极的心态、悲观的情绪对待项目建设过程,造成工程进展缓慢、工期延长,最终影响矿山经营的效果。相反地,在这个时候面对困境,保持积极进取、乐观向上的心态,去发现并解决项目运行中可能出现的问题,有可能化解产品价格大幅波动带来的影响,最终达到投资省、建设快、潜力大、效果好。此时,企业的投资团队在项目建设中可发挥重要作用,对矿山投资规模、建设周期、开发方案、生产能力等提出优化意见,并给出不同条件下效益的测算依据,从而改善矿山的经营效果。在金安矿业开发建设过程中,南钢经营团队发挥了很好的作用,保证了矿山长期稳定有序的发展。

2.5企业重视矿产资源的综合利用工作节约与综合利用矿产资源是我国的基本国策,也是一件功在当代、利在千秋的大事。通常地,在矿山生产建设过程中增加少量投资或成本,就能取得良好的经济效益和明显的社会效益,它包括低品位矿石的开发利用、尾矿的综合利用两个方面。在矿山开发过程中,综合考虑富矿、贫矿、低品位矿石资源的利用问题,不仅可增加资源储量、延长服务年限,还有利于矿山扩大生产规模、降低生产成本;矿山加大尾矿综合利用的力度,研究多途径消化尾矿的措施,不仅可减轻尾矿治理的压力、降低尾矿处理成本,还能变废为宝、形成新的经济增长点,有利于改善矿山经营指标、促进矿山可持续发展。金安矿业尽管在尾矿利用方面也开展了相关工作,然而细粒尾矿除充填到采空区、排放放到尾矿库外,并没有得到综合利用,因此尾矿问题一直困扰着矿山生产。

3投资矿产资源项目需要特别注意的一些问题

3.1加强矿业项目的全过程管理,有利于优化项目的投资效果按照矿业项目所处的不同阶段,可将其大致划分为项目准备期、项目建设期、项目运行期,在项目准备期应重点关注矿产资源开发利用方案,在项目建设期应重点关注矿山工程建设进度,在项目运行期应重点关注矿山生产经营指标,因此,加强矿业项目的全过程管理十分必要。

3.1.1深入研究矿山资源的特点,制定切实可行的开发利用方案矿产资源是企业投资矿业项目的对象,直接影响投资的效果,充分认识资源对投资工作有着十分重要的作用。通常地,资源量决定建设规模、开采条件决定采矿方案、加工性能决定选矿工艺、矿石品位决定产品产量、地理位置决定物流费用、综合成本决定市场竞争力……,在矿山开发中忽视了对任何因素的研究都有可能导致投资的项目处于被动状态。因此,投资人员应认真地研究矿山地质资料、选矿试验报告、可行性研究报告,发现资源存在的致命弱点和突出优点,制定切实可行的开发利用方案,使矿山具有良好的发展潜力。

3.1.2合理安排矿山工程施工顺序,加快工程建设进度,缩短项目建设期矿山项目涉及面广、工程复杂、建设周期长、不可预见因素多,其建设速度不仅与工程承包单位的资质、施工水平等有关,它与矿山工程的总体安排以及施工顺序也有着密切的关系。在矿山项目建设过程中,应配备一支懂技术、会管理的专业队伍,深入细致地研究矿山工程的资料及图纸,找出矿山建设过程中的关键线路,理清工作思路、创新工作方法,不断地优化调整施工计划、施工顺序和施工进度,对于加快矿山建设速度、缩短矿山建设周期、尽早产生效益具有重要的作用。

3.1.3持续改善矿山经营管理,提高矿山生产效率、降低矿山运行成本除了市场、价格因素以外,矿山运行成本的高低是决定项目成败的重要因素,而矿山运行成本与矿山的经营管理水平有着密不可分的关系,因此,在项目投产后,矿山应注重提高生产效率、降低运行成本工作,以改善项目的技术经济指标。降低矿山运行成本的主要途径有:提高矿山生产能力、优化工艺技术参数、提高采选设备效率、降低矿石损失贫化、降低材料备件消耗等。在产品价格一定的情况下,矿山通过提高原矿产量,可降低产品成本中固定费用所占比例、提高产品的盈利能力、增加矿山的销售收入,有利于缩短矿山投资回收期、改善矿山投资的效果。如:金安矿业最初矿山设计的综合能力为100万吨/a,经两次技术改造将矿山生产规模逐步扩大到300万吨/a,显著降低了吨矿投资,为矿山降本增效、发挥规模效益奠定了坚实基础。金安矿业在技改扩能方面的经验值得金黄庄煤矿、东方钙业双桥矿借鉴,以发挥各自矿山在资源特征方面的潜力。

3.2加强矿山科研与技术攻关力度,有利于增强矿山发展潜力

3.2.1以科研与技术攻关课题为载体,解决矿山生产过程中的复杂问题提高矿山综合技术水平是增强企业竞争能力的重要手段,也是解决矿山生产过程中各类复杂问题的法宝,因此矿山应重视科研与技术攻关工作。就新建矿山而言,通常技术力量薄弱、事情杂乱头绪多,对一些技术问题的认识往往比较肤浅,通过科研和技术攻关活动,不仅可以锻炼专业人才队伍,还能在一定程度上提高矿山的综合技术水平。其有益做法是,采用列举法将矿山生产过程中需要解决的各类问题一一列出,按照长期与短期、整体与局部、重大与一般进行分类,制定出矿山科研与技术攻关计划,使各类疑难问题逐一地得到解决,不断改善矿山的运行质量。

3.2.2以创新思维化解项目的经营风险,提高矿山的综合经济效益因矿业项目涉及面广、影响时间长,在矿山经营过程中可能会碰到很多意想不到困难,而重大技术问题在矿山效益方面具有举足轻重的作用,解决此类问题需要集体的智慧和创新的思维。在矿山生产过程中,改变采矿方法或选矿方法、调整采矿或选矿工艺参数、应用先进采掘或选矿设备、优化原矿或入选矿石品位等,都有可能给矿山带来巨大的经济效益、化解矿业项目的经营风险。如梅山铁矿在采矿生产中,通过开展科研与技术攻关工作,不断优化无底柱采矿参数、采掘设备配置,在国内首创应用大间距无底柱分段崩落采矿法,大幅度节省了采准工程量,显著地提高了矿山采矿生产能力和生产效率,使采矿成本降低60%以上,从而极大地增强了矿山的盈利能力;又如金安矿业采用阶段空场嗣后充填采矿法,通过技术攻关将阶段高度由60m加大到120m、将矿房宽度由15m加大到18m,大幅度节省了底部结构等采准工程量,为降低采矿成本提供了有力支撑。

3.3加强矿山财务管理,力求项目效益最大化俗话说,吃不穷、穿不穷,算计不到一世穷。对一个矿业企业来讲,尤其是新建矿山,加强矿山全过程的财务管理,算好用好每一分钱都是非常重要的,在项目建设期内节省每一笔费用的意义在于降低项目总投资,在项目运行期内每节省一笔费用都能降低矿石综合成本、每增收一笔费用均能提高矿山效益。

3.3.1以项目概预算指标为基础,控制好矿山工程建设投资项目概预算是全面反映矿山工程建设费用的基础性工作,包括:项目总投资和不同分类类别的分项费用。矿山在建设过程中执行概预算指标,有利于控制项目总投资、分项投资,有利于保证矿山的运行效果。当矿山的建设条件发生重大变化,需要增加或减少工程项目,导致项目总投资发生变化进而影响矿山的经营效果,此时,不仅要对项目的概预算指标进行调整,还要对矿山的经营情况提前作出预测,以便于矿山在生产经营过程中采取适当或必要的措施。

3.3.2以经济效益最大化为目标,统筹好矿山生产运行指标矿山从建设期转入生产期后,在保证安全生产、环保达标的前提下,不断改善运行效果、提高经济效益成为矿山的中心工作。因产品价格趋势受宏观经济环境的影响大,矿山很难做出准确的预测,只能从矿山生产能力、原矿质量指标、采选综合成本等方面加以考虑,而通过优化原矿产量和品位来调整矿山效益指标是最为直接的,所以,矿山应统筹好生产运行指标,保持生产准备矿量平衡,使原矿产量稳定运行在高水平上,尽早收回项目投资、实现矿山经济效益最大化。鉴于当前国际铁矿石价格低迷的情况,金安矿业通过提高原矿品位,将选矿比由3.8t/t以上降低到3.6t/t以下,从而显著降低了铁精矿综合成本,为矿山度过寒冬提供了良好的资源保障。

4结语

第9篇:矿山工程概况范文

数字化矿山技术应用的基本情况 数字矿山概念 数字矿山是数字地球理念及技术在矿山勘探、开发及矿山管理中的具体应用,是未来矿山的发展的目标和方向;国家提出以“工业化带动信息化、信息化促进工业化”,“用信息技术改造提升能源、矿业传统产业”,是对矿山数字化的很好诠释;学术界认为:构建数字矿山,以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展,开创安全、高效、绿色和可持续的矿业发展新模式,是我国矿业生存与发展的未来方向。矿山数字化能为矿山带来很多好处,主要表现在:提高劳动生产率,降低成本的需要,发达国家示范采区劳动生产率大概最少可以提高90%;开采贫矿和深部矿床的需要;改善矿工安全和健康状况的需要。综合矿业发达国家矿山数字化建设不同的战略构想,以及不同学者对数字矿山概念的表达,对数字矿山的概念可以表述为几个不同的层次:矿山数字化信息系统,即从改变软件角度入手逐步实现矿山数字化;远程遥控和自动化采矿,即从改变硬件角度入手逐步实现矿山数字化。具体来说,现阶段矿山数字化表现在以下几方面:实现矿山勘测、规划、设计数字化,生产过程自动化,经营管理与决策过程数字化;矿山各类信息的采集、传输、处理、集成、显示到应用于生产过程,实现闭环控制;传统设备的智能化改造;矿山装备水平更新,生产工艺优化,生产效率提升。 发达国家数字化矿山技术的应用 矿业发达国家的矿山数字化主要从开采过程的自动化、智能化入手,以求最大限度的改善矿工的劳动条件,提高采矿效率。露天矿山在上世纪80年代后期,陆续采用高精度激光/GPS自动测控、快速品位分析仪进行质量控制、GPS卡车自动调度和车辆智能行车系统,实现全天候、高效率、安全生产。进入上世纪后90年代末期,这些国家信息化的重点已经转移到地下矿山生产过程自动化,实现远程遥控和自动化操作。国外数字化成功的经验说明,正是由于大量革命性的技术的使用,才使得数字化能够真正落实、见效。这些技术主要包括。(1)快速品位分析仪。这是一种相对分析技术,但只要标样全面,分析结果非常精确。最初的快速品位分析仪采用放射源激发电子飞跃,适用场合很受限制;最新技术采用激光激发,安全、可靠,适用范围非常广泛,可同时快速分析多种元素或元素组合。目前,矿山可选用的有各种配置。(2)激光雷达应用。用于高精度实时测控和井下导航,是井下矿山必需设备。(3)GPS定位技术的应用。对矿山卡车、挖掘机、钻机、推土机实行定位,动态跟踪其工作状态和设备参数,从而达到自动安排车辆任务,计算产量。 数字化矿山技术在我国应用的总体情况 国内矿山数字化技术约有20年历史,在2005年以后得到较快发展。特别是近年来,在煤炭、冶金、有色及黄金等行业,矿山数字化得了空前的发展,相当一部分企业已经实现全面数字化,最突出的代表是首钢水厂铁矿、神华北电胜利煤矿、德兴铜矿及招远金矿等。在我国数字化矿山技术实施过程中,先进的技术和理念与矿山企业的融合成为较大的难点。硬件系统、自动控制系统、网络系统等可以快速与国际接轨;软件系统、系统集成与规划、管理理念的提升与管理过程的规范化则仍需要做较多的工作。总体来说,我国矿山企业数字化技术与先进国家相比仍有较大差距,但处于一种强劲的发展阶段。数字化矿山技术在我国水泥矿山应用的基本情况国内水泥行业矿山数字化起步更晚,新型干法水泥生产线的工艺过程已经实现了自动化、生产现场远程可视化。但水泥矿山在地测数字化、采矿生产优化、调度自动化、品位在线监测、现场可视监测及统一通讯等方面才刚刚起步,国内只有极少数矿山开始进行数字化技术的尝试。水泥矿山有以下特点:矿山信息化基础薄弱,技术人员少;粗放式管理,员工工作负荷大;生产任务紧,欠账多;采矿工艺上基本上露天台阶爆破,按经验进行爆破设计、配矿。同时,部分水泥矿山地质条件复杂,矿层与夹层交错,在生产过程中准确控制品位不易,大大增加了矿山生产组织和管理难度;矿石质量波动大,极易出现达不到控制指标的原料,使水泥生产存在严重质量隐患等问题。所有这些问题,可以通过采用数字化矿山技术加以调整和解决,对提升矿山效益,促进水泥生产影响意义深远。 我国水泥矿山应用数字化矿山技术的要点 数字化矿山配矿系统结合矿山的特点,以地质统计学克里格法为基本依据,建立地质数学模型。依据克里格法获得的单元品位估值,用线性规划和模拟开采方法建立了迭代优化配矿方法,进行配矿。(1)地质数据库的建立。将地质勘探工作提供的各项数据录入到计算机内,以作为单元品位计算的依据。地质数据库的数据主要由钻孔和探槽的地质信息组成。建立地质数据库后,在计算机内形成三维矿体、剖面、钻孔模型图,由计算机统计和分析全矿的矿石质量情况。(2)三维地质模型建立与单元品位估值计算。以设计台阶参数为参考,将矿体模型划分为适合尺寸的单元,建立全矿单元文件。地质统计学以区域化变量理论为基础,以变异函数为主要工具,研究那些在空间分布上既有随机性,又有结构性的随机变量,在矿体建模方面有独到之处。采用最优、线性无偏估计研究矿石品位的空间变异性、矿石与夹石的空间分布、不同块段的品位变化情况,计算给定边界品位下的矿石的储量,得到各单元的化学成分的计算结果,其结果存入单元数据库,利用单元数据库可以迅速做出各个水平分层的质量分布图和各剖面的质量分布图。(3)中、长期配矿计划的编制。采用模拟开采和线性规划与迭代优化相结合的方法编制中、长期配矿计划。模拟开采设计是在品位估值后建立的矿床模型上进行的,首先圈定一个采区,由计算机统计在这个开采境界中的矿块数,从而得到这个采区矿石的平均品位和矿量,最后把计算结果代入线性规划模型(依据生产控制指标建立)中求解;如结果不理想,则重新圈定采区,直到求出最优解。(4)生产配矿计划编制。生产配矿计划是直接用于指导矿山生产的短期性生产计划。为了保证生产配矿计划的准确性,在编制生产配矿计划时我们以生产勘探数据为依据。生产勘探以炮孔岩粉取样为主,逐孔取一个样品,通过化学分析,可得各样品的CaO、Al2O3、MgO等的品位值。将生产勘探数据存入生产地质数据库,以备生产配矿时调用。生产地质数据库的内容有:台段编号、采区编号、炮孔号、炮孔坐标,CaO、Al2O3、MgO等。生产配矿计划的编制以当班生产的矿石品位接近所在年度的配矿品位为目标,各挖掘机的所在位置决定了各采区的品位,每班生产开始前,调度员将生产日期、计划班产量,各台挖掘机所在位置坐标输入计算机,根据炮孔数据库的数据,计算出各台挖掘机当班的采出矿石品位,通过规划计算可得当班各采区的最优配矿比例,根据比例计算出各个采区的配矿量。#p#分页标题#e# 生产调度系统 (1)初级应用。对采场及卸矿点采用全数字视频监控系统监控,视频数据的传输采用无线Mesh网络系统。生产调度系统由数字视频监控和无线对讲和中心调度室组成。数字视频监控系统对矿山穿孔、爆破、装矿、运输及卸矿等关键作业岗位实施视频监控,视频数据通过无线Mesh网络系统传输到中心调度室。对挖掘机、矿用自卸车、装载机、推土机及潜孔钻机等配备对讲机。接受来自中心调度室调度员调度指令。必要时,对矿用自卸车等主要设备实施GPS定位。中心调度室由配矿计算机、视频DVR服务器、视频监视器、视频监控终端和无线对讲语音主机等组成。调度员根据配矿计算机班配矿计划通过无线对讲语音通讯系统对各设备进行调度;通过视频监控终端调节得到最佳观察效果;通过视频DVR服务器设定录像方式,录像文件的播放方式和录像时间;通过视频监视器观察矿山生产情况及时调整生产。(2)高级应用。矿用GPS自动调度系统用于露天矿山生产调度指挥、监控和生产考核;矿山管理人员利用该系统,可实现对运输车辆、电动挖掘机及其它工作设备的实时动态监控、优化调度、量化管理,从而大大提高矿山生产设备的利用率和生产效率,提高生产安全性,加强科学管理,实现优化生产。露天矿GPS定位、生产自动化调度系统涉及GPS卫星定位技术、移动通讯技术、GIS技术、运筹学理论及计算机技术等多个领域。系统由调度监控中心、通信网络、车载系统及管理信息系统等4部分组成。调度中心的电子地图上可监测移动目标的运行状态、安全状态等信息;车载系统接受驾驶员的调度请求和工作汇报,通过通讯网络传送给调度监控中心;管理信息系统对车辆、挖掘机的作业进行自动化记录、计量、统计、分析及调度,同时提供同矿山其他应用软件系统的接口。 云南某水泥用石灰石矿山实例 截至2006年底,云南某水泥用石灰石矿山年生产规模200万t,实施的数字化矿山工程包括矿山数字化建模、生产计划优化和通讯无线化。该矿通过采用地质统计学技术、数据库技术、无线通讯技术所形成的数字化矿山(矿体),对矿山生产、经营与管理各个环节要素,实现数字化、模型化、集成化管理,将矿山资源管理实现质的飞跃,矿山生产过程预控水平显着提升,资源利用率提高。具体效果表现在:扩大开采境界,新增储量1106.18万t;矿山原设计46年,采用均化(数字化矿体)开采技术后,低品位矿石利用率达到90%以上,增加储量和计划剥离废石量共计2558.86万t,按利用率90%计算,可利用2302.97万t,可延长矿山服务年限约13年;矿山可搭配利用1344万t低品位矿石,减少废石场占地面积约33万m2;2003-2005年的3年间共利用低钙高铝矿石92万t;至2006年底,矿山未设排土场,也无废石外排,实现了零排放开采。山西某水泥用灰岩矿山该矿山年生产规模480万t。数字化矿山工程包括矿山数字建模、生产计划优化、采场生产监控可视化和通讯无线化。该矿通过采用现代信息技术、数据库技术、网络传输技术和无线通讯技术所形成的数字化矿山,将使矿山在企业活动的三维尺度范围内,运用先进的生产、管理理念和方式,对矿山生产、经营与管理各个环节要素,实现网络化、数字化、模型化、可视化和集成化管理,将矿山资源管理实现质的飞跃,矿山生产过程自动化水平显着提升。具体效果表现在:合理利用境界内的低品位矿,一方面增加了矿区资源储量,另一方面减少了废石排弃;初步估计矿山服务年限比预计延长5年;环境上少排弃1200万m3废石;实现合理配矿,优化配矿,减少了后续加工矿石质量波动,为水泥生产质量奠定了基础;实现不同质量矿石分爆、分装、分运,及时合理安排生产调度;可视化生产监控,实现采场作业设备、装卸场地、主要运输通道的远程可视化监控,及时发现露天矿各环节的运行问题,为露天矿的安全生产提供保证。 东北某优质石灰石矿 该矿山的矿石CaO品位51%~55.5%,平均CaO品位为53%左右。根据矿山开采要求,对石灰石需要进行分采。CaO高于54%的石灰石用于轻质碳酸钙生产、52.5%以上用于溶剂氧化钙生产、筛余及低品位石灰石用于水泥生产。矿山处于设计阶段,设计年生产能力为450万t。数字化矿山工程包括矿山数字建模、生产计划优化、采场生产监控可视化和通讯无线化。具体包括:合理确定不同矿层的品位、准确定位不同品位矿石的空间分布;实现不同品位矿石分爆、分装、分运,及时合理安排生产调度,以此实现资源的最优化利用;可视化生产监控,实现采场作业设备、装卸场地、主要运输通道的远程可视化监控,及时发现露天矿各环节的运行问题,为安全生产提供保证。 水泥矿山数字化发展趋势 目前我国石灰石矿山的采矿方式主要是露天台阶爆破开采。随着工业建设的快速发展,传统的采矿方法已不能满足逐渐增大的石灰石矿需求量和对矿石品位控制的要求。社会的进步、科学技术的发展,、使得采矿向设备大型化与智能化、开采连续化、操作自动化、资源数字化及整体数字化等方向发展。借鉴其他矿山数字化过程的经验,水泥矿山可采取以下步骤进行数字化改造:矿山采场实时可视化监控;矿山地测采数字化;在图5矿块线品位分析仪联网使用;矿山统一通讯技术;采矿生产调度自动化;矿山能源管理自动化;矿山水、气、油、电消耗采集自动化;矿山生产、安全软件系统;矿山其它软件系统;矿山管控一体化平台等。在一些矿业发达国家,矿山自动化、数字化建设已经成为一种必然。我国一些装备水平较高的矿山,自动化、数字化建设也已成为一种自觉行动。一些矿山企业建设数字矿山的积极性较高,但在认识上还存在差距,急于求成、重硬件、轻软件的现象普遍存在,这种观念需要改变。在信息技术领域,矿山自身力量相时薄弱,既懂管理又懂信息技术的复合型人才缺乏,单靠矿山自己的力量来建设数字矿山比较困难,采取外联协作是一种较好的解决办法。数字化矿山的建设可以依层次循序渐进,也可以采用选择重点逐步扩大或跨越式发展方式,其终极目标是实现矿山真正安全、高效、经济开采。对于我国矿山,从地质资源数字化、三维可视化入手,开发生产信息管理系统,构建生产调度指挥和安全生产监测系统,应该是更为有效的途径。#p#分页标题#e#