数字矿山及其意义

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1.1 数字矿山的定义

    “数字矿山”的构想源自“数字地球”，其核心是在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合，具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的特征。

目前, 对于数字矿山国内外还没有一个准确和公认的定义。东北大学的孙豁然教授认为: 数字矿山是以计算机及其网络为手段, 把矿山的所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表述和深加工, 应用于各个生产环节与管理和决策之中, 以达到生产方案优化、管理高效和决策科学化的目的[ 2]。通俗地讲, 数字矿山就是在一个矿山范围内, 以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息数据库, 以及在该数据库内所嵌入的矿山信息的总称。

著名的矿山工程设计专家、中国工程院院士于润沧认为: 根据矿业发达国家对矿山信息化建设的不同战略设想和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由初级到高级的三个层次: 矿山数字化信息系统、反映真实矿山整体及相关现象的虚拟矿山、无人矿井的远程遥控操作和自动化采矿。

东北大学吴立新教授采用五化来描述数字矿山的发展目标, 即数字化的集成管理和共享利用各类矿山数据与信息资源, 可视化的三维模拟和虚拟再现矿山地质采矿环境、过程及其相关现象, 仿真化地模拟分析矿山采掘活动、采动影响与灾变过程, 智能化地分析提取采动影响规律及环境与工艺参数, 自动化地预警矿山灾害和启动安全预案[ 3]。

1.2 数字矿山的重要研究意义

( 1) 随着全球资源的急剧减少，数字矿山在资源可持续发展方面将会发挥出巨大的作用。数字矿山可以将矿产资源的储量和开采情况数字化地表现出来，简单且清晰易懂。 根据这些信息可容易判断需要优先开发哪些资源, 保证做到矿产资源的稳定供应、合理利用和低环境破坏, 保证国民经济可持续发展, 解决资源供应紧张与不断增长的资源消耗之间的矛盾。

( 2) 数字矿山可以减少和避免矿山安全事故,信息不灵和情况不明是当前矿山事故居高不下的主要原因。实施数字矿山建设能将地质信息、力学信息、开采信息以及其他有关的信息综合地表现出来, 为决策提供全方位的信息, 避免投入的盲目性, 提高决策的科学性。数字矿山不仅能解决日益增多的深井开采条件的制约因素, 而且可使矿工能远离高温和岩爆威胁等恶劣环境而安全工作, 彻底改善矿工的安全和健康状况。将数字矿山与自动化开采技术相结合, 可实现无人开采和遥控开采, 对减少灾害和人员伤亡事故的发生具有重要意义。

( 3) 数字矿山可以实现矿产资源开发与环境保护协调发展。矿山开采容易引起地表形态破坏、植被破坏、土地退化、水土流失、粉尘污染、水体污染、采场滑坡、尾矿库溃坝等事故，数字矿山可以对其进行数字化, 在此基础上对相关信息进行科学分析, 对于制定出矿山的生态重建方案、灾害评价与预测预报体系和现代管理体系以及实现矿产资源开发与环境保护协调发展有重要帮助。

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