数字科技赋能现代矿山建设

◎ 马晓敏

当前，我国智慧矿山建设正加速推进。国家矿山安监局发布的数据显示，全国煤矿智能化采掘工作面已经达到1300余个，有智能化工作面的煤矿达到694处，产能每年21亿吨。智能化建设投资总规模接近2000亿元，已完成投资超过1000亿元。现场应用的煤矿机器人达到31种、1000台套，约300台无人驾驶车辆在30余处露天煤矿开展试验。

“在全面推进中国式现代化建设的新时期，中国矿业迎来了空前的发展机遇，我们必须要抓住这个难得的机遇，坚持绿色智能的发展方向，要以绿色发展为终极目标，以智慧化为必要的途径，走出一条高质量发展之路。”中国工程院院士邵安林在第三届全国矿山绿色智能安全开采技术暨装备论坛上表示。

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数字化助推产业转型升级

数字经济背景下，以数字技术赋能产业转型升级，对实现传统产业与数字技术深度融合具有重大意义。

邵安林表示，当前，随着新一轮科技革命和产业变革的深入发展，网络互联的移动化、泛在化，信息处理的高速化、智能化，计算机技术的高能化、量子化，推动数字技术和实体经济全方位、全要素、全链条融合发展，正在重新定义产业生态，重塑数字经济发展的新格局。

从宏观层面来看，数字经济深刻重塑国内经济。国内大市场逐步形成。近几年数字经济发展迅速，从2016年到2022年，年均复合增长14.2%。2022年，我国数字经济规模已经达50.2万亿元，占GDP比重达到41.5%，相当于第二产业占国民经济的比重。

从工业领域来看，数字经济推动智能制造融合发展。作为数字经济的核心驱动力的人工智能技术，与物联网、云计算和大数据技术深度融合，构建了人-网-物的互联体系和泛在的智能信息网络，推动人工智能向自主学习、人机协同增强智能和基于网络的群体智能方向发展。这也在改变制造业发展模式和产业生态。

从矿山行业看，数字经济赋能传统产业转型升级。我国是全球能源资源生产和消费第一大国，在世界矿业市场上具有重要的影响力，但是在新形势下还面临许多挑战。比如，资源保障能力不足，目前我国有14种矿产对外依存度接近或者超过50%，原油对外依存度超过70%，铁矿石对外依存度超过80%，铜精矿对外依存度超过75%；资源开发利用效率低，虽然国内的资源总量比较丰富，但是资源禀赋条件差，开发利用工程技术相对复杂，综合利用难度大，开发利用率低；产业集中度低，特别是缺少具有国际竞争力的大型矿业集团，最为典型的是铁矿，我国大型矿山只占4.9%，中型矿山占9.5%，小型矿山占到了85.6%；安全问题依然突出，2022年国内煤矿安全事故168起，非煤矿山安全事故199起；环保压力巨大，矿山开采导致的地质灾害、环境污染、土地占损、环境性疾病等问题仍然较为突出，制约矿业可持续发展。要破解这些发展难题，需要坚持智慧化的发展思路，推动资源开发方式深刻变革，加快矿山数字化、网络化、智能化的进程，从而实现集约、高效、可持续发展。

我国智慧矿山建设处于探索阶段

智慧矿山已然成为我国矿山事业高质量发展的必经阶段。

“虽然我国智能矿山取得了一些突破性成果，但总体看尚处于探索阶段，距离实现全面高级智慧化的目标还有较大差距。”邵安林表示。

一是生产流程复杂，因为矿山的生产流程是一个庞大复杂的系统，它包括采矿、选矿、冶炼等多个环节，既有物理过程，又有化学过程，不仅系统功能组成和结构复杂，而且物质流、能量流和信息流的输入输出也非常复杂；二是生产过程不确定，矿山开发对象及作用环境充满未知性和不确定性，生产过程中物料粒度结构、组成与形态都在不断变化，相关重要参数及信息的可视度、感知度缺乏，难以借助单一技术手段进行追溯、跟踪和检测；三是管理模式不适应，长期以来，矿山生产布局分散、集成度较低，管理基础和信息化水平参差不齐，观念不同、数据不通、标准不一、兼容性较差，智能化综合管控平台技术成熟度较低，多依赖于传统的信息化技术架构进行建设，矿山各业务系统普遍存在信息孤岛，难以实现系统间数据通信有效融合和协同管控；四是技术短板亟待突破，我国目前在矿山复杂环境精准探测与较高精度建模、数据高效处理与精准预测、地灾智能监测与防治等相关基础理论研究仍较薄弱，矿山生产过程快速通信、高精度传感器、智能装备等相关技术也有诸多瓶颈，智能化技术对复杂条件矿山的适应性还比较差，这些问题导致短期内难以建立起规范化的智能化体系，在这样复杂的条件下实现智能化转型任重道远。

积极打造智慧矿业生态圈

“关于智能矿山的内涵有很多解读，每个人的理解不同，智慧矿山不能简单地把它理解为信息化和智能化，而是包含工艺技术、体制机制、管理等全面的系统性创新。与传统矿山相比，智慧矿山具有更长远的战略考量、更系统的管理思维、更快捷的反应能力和更深入的智能化特点。”邵安林说道。

他认为，智慧矿山建设是一项“战略+管理+技术”的系统工程，必须适应企业发展战略需要，与先进科学技术、管理方式以及新一代信息技术紧密结合，整体谋划、统筹推进。

从战略层面要做到“三个注重”，一是注重顶层设计，传统的数字化矿山规划往往是自下而上，由生产过程的数字化逐渐归纳整理完善满足管理需求。而智慧矿山的规划是自上而下，从系统建立到数据挖掘、数据推送、数据追踪，再到过程控制，形成完整的设计链，从而形成完整解决方案；二是注重系统思维，从“大矿业”整体角度出发，将矿山的各个环节视为一个有机的整体，按照大系统的处理方法进行优化，实现整体价值最大化；三是注重协同创新，要整合矿山、信息技术等行业领域的产、学、研、用技术力量，开展全面深入的智慧矿山关键技术研究和应用示范推广，力争形成动态、协调、优化的智慧化矿山整体环境。

从管理层面要抓好“四个环节”，应当重点依托工业互联网平台和智能制造技术，从智慧感知、智慧生产、智慧决策、智慧服务四个关键环节入手，形成完整的智能化高效运营管理体系。

在技术层面要重点抓好工业技术创新，因为工艺技术创新是智慧矿山建设的前提和基础，按照矿业科技与装备的智能化发展趋势，未来，智慧矿山工艺技术升级应重点把握好安全开采技术、高效选矿技术、绿色低碳技术等方面。

在邵安林看来，未来，随着数字经济与实体经济的深度融合，矿山发展必将打破企业间、行业间的界限，逐步向智慧矿业转变，最终形成标准统一、资源集中、服务共享、产业协同的智慧矿业生态圈。

所谓智慧矿业生态圈就是以优势产业为龙头，依靠大数据支撑、网络化共享、智能化协作、聚合产业链上下游多种产业，集中人才、技术、资本多种要素，具备信息流循环和产业孵化能力，基于新技术、新理念的矿业发展新模式。这种模式最终应该关注四个维度，一是共创维度，通过智能技术与矿山生产经营的深度融合，打破技术壁垒，实现产业升级；二是共生维度，构建智慧化的绿色发展模式，激发绿色发展新动能，实现低碳运行；三是共融维度，打通全产业链，建立从生产商到服务商的协同平台，实现资源最优化配置；四是共享维度，统筹利益相关方，共同投资、共同管理、共同开发，实现互惠合作。

他认为，建设智慧矿山并发展成一个全方位整体性的智慧企业，是矿山企业未来一个时期的发展方向。要抓住新一代信息技术变革的机遇，整合产业资源，聚合行业发展新动能，打造以智慧矿山为主线的新型矿业生态圈，努力走出一条具有中国矿业特色的智能制造发展新路。

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