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科技强安,智筑防线,构建高原矿山本质安全新格局

栏目:行业   作者:公孙衍    发布时间:2025-12-22 14:27   阅读量:11914   会员投稿

01为什么我们需要 "智慧矿山"

首先,我们要明确建设智慧矿山的核心诉求,这源于西藏高原 "海拔高、储量高、要求高" 的特殊属性。西藏地区平均海拔达 4000 米,总面积 120.28 万平方公里,是我国重要的战略资源储备基地。截至 2025 年,西藏已探明铜资源量超 5000 万吨,占国内储量的 50% 以上,在我国矿产资源领域占据关键地位。

但与此同时,青藏高原生态环境极其脆弱,一旦破坏难以恢复;高海拔带来的高寒缺氧、极端温差,不仅严重威胁从业人员身体健康,也对矿山开采设备的性能稳定性提出了极高要求;加之社会维稳的特殊压力,西藏矿业开发必须在确保安全生产、保护生态环境、维护社会稳定的前提下,实现资源高效开发利用。

因此,高原智慧矿山建设势在必行。智能化转型是应对各项挑战的关键举措,更是构建安全、高效、绿色高原型矿山开发的科学规划。我们的核心目标是追求安全零事故,大幅提升生产效率,实现精细化数据管理,推动高原矿山高质量发展。

02机遇与挑战:高寒高海拔矿山的智能化破局

智能采矿是革新矿产资源开发利用模式、实现高质量发展的必然选择。但高寒高海拔矿山的智能化建设面临诸多局限性:自然环境上,高海拔、强紫外线、高寒缺氧、极端温差导致人员及装备适应性差;人力资源上,从业人员不足、技术人才短缺,不仅造成效率低下,还推高了人力成本和健康风险;开采作业上,深部开采带来的安全风险增大、开采难度提升、成本上升等问题日益突出;环保要求上,"双碳" 战略背景下,绿色发展的紧迫性不断增强。

在技术攻坚层面,无人驾驶技术在高寒高原环境下面临四大核心难点:一是 "感知" 难点,低温浓雾、巷道粉尘严重干扰激光雷达和摄像头的感知精度;二是 "决策" 难点,复杂巷道的高精度定位与智能调度,以及设备低温可靠性和机械适应性挑战巨大;三是 "执行" 难点,电子元器件、电池在低温环境下性能急剧衰退,制动系统、传动系统易失灵;四是 "网络" 难点,井下巷道对信号传输造成多径效应,需部署 5G、WiFi6 等专用网络保障低延时和可靠性。

为破解这些难题,我们推行两大模式革新:一是无人机智能巡检替代传统人工巡检。传统人工巡检存在范围小、速度慢、耗时长的问题,且作业人员面临边坡滑坡、高海拔疾病等直接风险,受恶劣天气、夜间环境和地理条件限制明显,长期人力与保障成本高昂。而无人机智能巡检范围广、速度快,效率提升数倍,能生成高清二维 / 三维模型,数据客观精准可量化,不受地理环境限制,可夜间通过红外作业,适应性更强,一次投入即可实现长期自动化运行,综合成本更低。

二是构建边坡多层次监测系统替代单一边坡预警。传统单一边坡监测仅依赖边坡雷达,只能捕捉表面位移变化,无法反映内部应力变化和地下水动态,易受外部扰动影响,误报、漏报风险高,仅能满足基础位移监测需求。而多层次边坡监测整合了边坡雷达、表面位移、内部位移、水位计、爆破振动、采动应力、高清监控等多种手段,实现地表与深部变形协同分析、水文条件实时监测、爆破扰动精准捕捉,预警准确率显著提升,能精准识别变形趋势,区分自然扰动与滑坡风险,有效降低误判率,为高海拔复杂环境决策提供支撑。

03核心系统一:井下 5G 有轨运输无人驾驶电机车系统

作为西藏自治区目前唯一的特大型露天井下联合开采矿山,我们首先打牢 5G 专网基础。新建的 5G 独立核心专网覆盖采区海拔 5300 米至井下 4300 米范围,地表部署 25 个点位,井下部署 39 个点位,5G 网络覆盖率从 0% 提升至 95%。其中,地表实现矿区办公区域、沿途道路、采矿上下山区域和露天采矿区域 4/5G 网络连续覆盖;井下完成 4490 斜坡道至五岔路口、4300 中段卸矿处、4450 中段及 4400 中段等区域 5G 覆盖及重点区域 4G 覆盖,为后续智慧化无人矿山建设奠定了坚实的网络基础。

在技术架构上,该系统由地面控制中心、车端智能系统与网络中枢构成。地面控制中心集成智能调度平台、信集闭系统、视频监控系统、装 / 卸矿站自动化系统,形成完整无人运输生态,可实时显示所有电机车位置、状态、运行计划,并能实现远程手动接管;车端智能系统集成精确定位、自动防护、智能驾驶控制器,可实现自主启停、巡航、避障;井下全覆盖的 5G 专网提供超低延时、高可靠性的数据传输,确保控制指令实时下达、电机车状态与视频监控画面流畅回传。

应用场景方面,该系统主要应用于华泰龙公司井下 4450 和 4400 分层的有轨运输全自动远程控制。开采环节中,通过对采区进行中深孔爆破作业,铲运机将爆破后的矿石运输至溜井,自动放矿至电机车机斗,再由井下电机车将矿石转运至皮带系统,最终送达选厂进行加工。整个作业流程依托先进的远程控制技术和高速稳定的 5G 网络,操作人员可实时监控和指挥电机车运行。

该系统落地成果显著:总投入不到 1500 万元,改造前放矿运输系统需司机、放矿工、维修及巡道人员近 120 人,改造后仅需 45 人,且日常放矿运输工作全由地表控制中心的女子大学生班组远程操作完成。改造后公司收回了运输自主权,每年直接节约运输成本 2700 万元。在核心价值上,经济方面减少运输岗位人员,降低人力成本,提高运输连续性,提升整体出矿能力;安全方面实现 "无人跟车",从根本上杜绝运输过程中的车辆伤害,有效管控安全风险;管理方面实现运输计划精准执行,调度效率最大化,达成运输流程全程数字化与可视化。2024 年 6 月,该系统相关技术参与的 "地下金属矿智能开采关键技术与装备" 项目,荣获中共中央、国务院颁发的国家科学技术进步二等奖。

04核心系统二:露天矿无人机智能巡检系统

该系统融合无人机自动巡检、AI 智能分析及云端管理等核心科技,为矿山装上 "天空之眼",替代传统人工巡检,确保矿山巡查更精准、更安全,大幅提升作业效率,在减少人力成本的同时,降低安全风险,提高数据准确性与实时性,为矿山管理决策提供可靠依据。

技术架构上,系统覆盖平台层、网络层、算法层和应用层:平台层采用工业级抗风、抗低温无人机及自动停机坪,实现无人化作业;网络层依托 5G 网络,保障高清视频和数据实时回传;算法层运用 AI 视觉识别算法,可自动识别边坡位移、非法入侵、设备状态、扬尘污染等情况;应用层实现任务自动规划、自动飞行、数据分析、报告生成一站式管理。

在应用场景与功能上:一是边坡安全监测,通过定期巡航和三维建模对比,结合边坡雷达系统,实现毫米级边坡稳定性监测,提前预警滑坡风险;二是生产区域巡查,对排土场、采场作业面进行巡查,有效监控生产秩序与设备摆放;三是环保与应急监控,监测矿区扬尘、排水情况,险情发生时快速抵达现场,实时图传辅助指挥决策;四是夜间巡检,搭载红外热像仪,实现 24 小时不间断安防监控。

该系统的核心优势与价值体现在:效率提升,一次飞行覆盖范围远超人工作业数日工作量;数据精准,避免人为主观因素,提供客观、可量化的巡检数据;风险防控,提前发现安全隐患,变被动处置为主动预警;全面无死角,轻松抵达人员难以进入的危险区域。

05核心系统三:高精度矿山监测系统

该系统主要针对排土场、边坡和尾矿库的安全监测需求。目前矿山安全监测存在诸多痛点:依赖传统传感器和监控设备,仅能实现矿山环境基本监测;数据采集精度与实时性不足,难以适配高寒高海拔复杂环境需求;数据处理能力有限,无法高效完成数据分析与预警;技术更新滞后、系统集成度低,跨部门协同困难。

针对这些问题,我们优化后的矿山边坡安全监测系统具备四大核心功能:一是实时监测,采用多传感器融合技术,全方位、高精度监控矿山环境;二是预警机制,通过分析数据预判风险,提前预警保障矿山生产安全;三是智能化决策支持,运用大数据深入分析矿山海量信息,为管理者提供科学决策依据,实现精准管理;四是自动化应急响应与系统集成,优化后系统整合多平台,实现数据无缝共享,建立联动机制,加强内部沟通与跨部门协同。

在边坡雷达应用方面,公司在原有 4 台边坡雷达的基础上,进一步增设了 33 个表面位移监测点、12 个内部位移监测点、6 个水位计、7 台爆破振动监测装备、12 个采动应力监测仪器及 11 个高清视频监控摄像头。针对 2025 年初西藏地震群发情况,我们在井下采场额外布置了井下地震监测和监控系统,既满足相关规范要求,又贴合矿山实际生产需要。目前已实现恶劣气候下有效采集数据、数据采集无人值守、边坡大范围监测覆盖、潜在危险区域重点监测、多源数据综合管理、监测数据专业分析和自动预警等功能。

在尾矿库监测方面,采用中国安科院的设备与装备,新增两台边坡雷达,一台专门扫描古朗各尾矿库基础,另一台专门扫描古朗各尾矿库各级子坝,实时获取尾矿库坝体表面位移数据,通过数据对比分析,更精确、全面地反映尾矿库安全状况,目前所有监测数据均处于稳定状态。同时按照矿山安全监管监察部门要求,实现了尾矿库雷达在线监测和露天边坡监测系统统一平台管理、感知数据采集联网的功能。

06融合赋能与未来展望

在标准编制与科技兴企方面,华泰龙公司以主体身份申请的 "中国制造 2025"-2017 年智能制造综合标准化与新模式应用项目获工信部批复,作为责任单位牵头编制的《黄金行业数字化车间通用要求》(YS/T3046-2024)行业标准,于 2024 年 11 月发布,2025 年 5 月正式实施。

公司始终坚持科技兴企战略,依托技术创新驱动高质量发展:拥有西藏自治区工程研究中心和金属矿山开采安全与灾害防治全国重点实验室西藏分中心两大研发平台;是西藏首家国家级高新技术企业、国家级技术创新示范企业,通过 CNAS 认证;近三年获得授权专利 42 项(其中发明专利 13 项),发表论文 315 篇,参与制定国家标准 3 项,牵头编制行业标准 1 项;荣获全国五一劳动奖状,培育全国劳动模范 1 人。

研发投入方面,近四年累计投入研发费用 5.2 亿元,占营业收入比重超 3%;截至 2025 年 10 月末,当年研发费用投入已超 1.8 亿元,远超同期水平。通过技术创新和降本增效,2025 年全年预计实现利润 28 亿元以上。

面向未来,华泰龙公司将坚持创新驱动发展,聚焦四大战略规划:一是深化应用,扩展无人化设备种类(如无人铲运机等);二是智慧升级,积极引入数字孪生技术,构建与现实矿山完全同步的虚拟矿山,实现预测性维护和全局优化,提前解决潜在问题;三是绿色矿山,利用智能化手段进一步加强环境监测与生态修复,迈向绿色、可持续矿业发展新模式;四是行业引领,将华泰龙模式打造为可复制、可推广的高原矿业智能化样板工程。

在国家政策大力支持下,智能化矿山建设已成为行业发展必然趋势。华泰龙公司将在国家矿山安全监察局、西藏自治区各级党委政府和中国黄金集团有限公司党委的正确领导下,积极响应国家号召,努力从 "劳动密集型" 向 "技术密集型、智慧科技型" 转变。这不仅是华泰龙自身发展的需要,更是我们为西藏自治区乃至整个高原矿业行业智慧化建设做好示范引领的责任所在。(中国黄金集团西藏华泰龙矿业开发有限公司党委书记、董事长 傅渊慧)

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