有色金属矿山智能化转型：关键技术与应用实践
有色金属矿山智能化转型：关键技术与应用实践
在数字化、网络化、智能化浪潮席卷全球的背景下，有色金属矿山的智能化转型已成为行业高质量发展的核心方向。近日，在国家矿山安全监察局组织的“矿山安全科技进河南”活动中，矿冶科技集团北京北矿智能科技有限公司正高级工程师吕潇，围绕有色金属矿山智能化转型的关键技术与应用，从行业现状、转型路径、核心技术及实践案例等方面进行了系统剖析，为行业转型升级提供了全面指引。
我国矿产资源发展现状及挑战
当前，我国矿业发展正面临多重压力与挑战。浅部矿产资源日益枯竭，深部开采成为必然趋势，2022 年已有 60 座地下金属矿采深达到或超过 1000 米，部分进入 1500 米；预计到 2035 年，超过三分之一的地下金属矿山采深将突破 1000 米，部分甚至可达 2000 米。深部开采带来的安全风险增大、开采难度提升、成本上升等问题愈发突出，同时 “双碳” 战略的推进对矿山绿色发展提出了更高要求。
在国际竞争层面，地缘政治复杂、战略矿产保障不足、关键技术 “卡脖子” 等问题凸显；行业内部则面临从业人员不足、技术人才短缺、人力成本攀升等困境。在此背景下，发展智能化乃至无人化采矿技术，革新矿山开采模式，减少井下人员，提高生产效率与安全性，成为我国资源开发尤其是深部资源开采的必然选择。
矿山智能化转型升级路径
全球矿业正经历新的技术革命，新一代传感器与智能设备、5G、人工智能、VR/AR、大模型、机器人等新技术不断深化应用到矿业领域。国外自上世纪 60 年代起便持续研究自动化、数字化、智能化采矿技术，加拿大、瑞典、芬兰、澳大利亚等国家已形成系统性的发展战略，如瑞典计划 2050 年建成卫星远程操控的全智能无人化矿山，澳洲力拓矿业将矿区控制中心设在 1500 公里外实施远程控制。
国内矿山智能化建设虽起步较晚，但成效显著。云南普朗铜矿、杏山铁矿、三山岛金矿等矿山已实现装备远程遥控、电机车无人驾驶等功能，紫金矿业、中国黄金、金川集团等企业在智慧矿山建设中积累了丰富经验。2020 年，工业和信息化部等三部门联合发布《有色金属行业智能工厂 (矿山) 建设指南 (试行)》，明确提出结合我国有色金属矿山特点，推进前沿技术应用，建成本质安全、资源集约、绿色高效的智能矿山。
矿山智能化转型需遵循科学路径：一是做好顶层设计与战略规划，制定 3-5 年分阶段目标，实现新技术与传统行业深度融合；二是夯实数字化基础，包括网络升级、设备数字化改造及数据治理与标准化体系建设；三是构建智能化生产体系，围绕 “矿石流” 实现全流程少人化乃至无人化；四是推动数据赋能与智能进化，通过工业大数据平台与人工智能技术实现协同创新。
矿山智能化转型关键技术与应用
矿山智能化转型依赖多领域关键技术的突破。在采矿智能化技术与装备方面，基于人工智能、物联网等技术开发的地下铲运机无人驾驶系统、电机车无人驾驶系统、矿山生产实时管控系统等，已在宝武集团、金川集团、紫金集团等企业应用，显著减少井下作业人员，提升劳动生产率。
选冶智能化技术及装备通过建设数据采集平台、智能操作选厂、虚拟选矿厂及云服务系统，实现选矿装备、工艺与智能化的深度融合，稳定生产流程并提高技术经济指标。
矿冶网络协同制造技术则采用工业互联网、数字孪生等技术，构建贯穿设计、供应、生产、库存和销售全链条的协同生产模式，在新疆有色、宝武集团等企业应用中推动了提质增效。
感知层技术中，矿冶在线检测装备实现了磨机负荷、浮选泡沫等参数的实时监测；三维激光扫描测量技术为采空区、井巷工程等提供精准三维数据；微震监测技术可实时预警岩体破坏风险。
传输层技术方面，基于快速切换的井下融合无线通信技术解决了数据传输 “最后一公里” 难题，地下空间精确定位与导航技术为智能装备提供了精准位置服务。
装备智能化方面，无轨智能采矿装备如智能铲运机、装药车、矿用卡车等实现了远程遥控或自主作业；地下有轨运输无人驾驶系统实现了多车辆集群控制与全自动装卸；井下固定设施无人值守技术覆盖风机、排水、提升等系统。
管理与决策层面，矿山生产综合调度与管控技术实现了多装备集群高效管控；矿冶过程数字孪生技术构建了三维数智可视化分析系统；全生命周期生产综合管控与决策系统则通过数据挖掘与大模型技术，为生产活动提供智能分析与决策支持。
典型案例分享
山东黄金集团三山岛金矿通过研究安全高效采矿工艺，引进先进采选装备，围绕 “矿石流” 打造主体生产环节的自动化、智能化系统，建设地压监测、尾矿库监测、VR 安全实训等安全生产系统，实现了资源环境数字化、信息传输网络化、管理决策智能化等目标。
中国有色谦比希智能矿山实施后，生产人员从 274 人减至 129 人，维修人员从 168 人减至 71 人，人均劳动生产率从 2 吨 / 人天提高到 4.81 吨 / 人天，人工生产成本从 5 千美元 / 吨铜降至 4 千美元 / 吨铜，经济效益显著
新疆有色构建 “一平台、三中心” 的网络协同制造运营体系，通过统一数据集成规范、网络协同平台及数据接入标准，实现了 2 家矿山、3 家冶炼企业的协同制造。江钨集团宜春钽铌矿则建设了三维可视化管控系统、磨矿专家系统、智能浮选专家系统等，优化了生产调度与工艺指标。
结语
有色金属行业正经历深刻变革，生产模式从人机并用向无人开采变革，管理模式从主观经验向智能决策变革，技术创新从独立开发向协同设计变革。随着新一代信息技术与矿业的深度融合，矿山智能化转型将不断催生新业态、新模式，为行业高质量发展注入持续动力。
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