提到自主地下采礦作業(yè)，相信大多數(shù)人會(huì)從設(shè)備或系統(tǒng)的角度出發(fā)，比如無(wú)人條件下設(shè)備在設(shè)定礦區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。然而，這種模式在下圖的Global Mining Guidelines Group (GMG)提出的采礦自動(dòng)化成熟度模型中，僅被歸類(lèi)為第三級(jí)“有條件自動(dòng)化”。想要?dú)w類(lèi)為“高度”或“完全”自動(dòng)（GMG定義的四級(jí)或五級(jí)），就需要在作業(yè)中脫離人工操作，并施行決策。

Mining Automation Maturity Model (Figure Design, GMG)

然而對(duì)于大多數(shù)礦山來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)“高度”或“完全”自動(dòng)的運(yùn)營(yíng)和系統(tǒng)仍然是一個(gè)紙上談兵。但對(duì)于使用自然崩落法和盤(pán)區(qū)崩落法的大規(guī)模采礦作業(yè)，實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，是完全可能的?？梢蕴嵘傻V業(yè)自動(dòng)化水平的技術(shù)已經(jīng)存在，山特維克正在集成一系列技術(shù)，這些技術(shù)將允許地下大規(guī)模采礦作業(yè)從規(guī)劃到執(zhí)行的全面自動(dòng)化！

連續(xù)型開(kāi)采適用全自動(dòng)化

使用自然崩落法開(kāi)采的礦山通常是大型、長(zhǎng)期開(kāi)采的礦體資源。在采礦過(guò)程中，那些擁有高度重復(fù)性的大規(guī)模生產(chǎn)活動(dòng)，非常適合高度自動(dòng)化甚至完全自主的生產(chǎn)，生產(chǎn)模式也相對(duì)穩(wěn)定。但這種穩(wěn)定性的前提是動(dòng)態(tài)的調(diào)整，并與其他礦山系統(tǒng)和功能集成，例如規(guī)劃和調(diào)度。才使得自主生產(chǎn)系統(tǒng)可以獲得最佳性能。

在現(xiàn)實(shí)中，這樣的系統(tǒng)可能是由自動(dòng)化鏟運(yùn)機(jī)和卡車(chē)組成的車(chē)隊(duì)，根據(jù)實(shí)時(shí)崩落狀態(tài)以及生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行情況，這些機(jī)器被動(dòng)態(tài)地調(diào)度到不同的裝礦點(diǎn)和溜井進(jìn)行作業(yè)。

相比之下，使用分段空?qǐng)龇ǖ牟傻V作業(yè)往往更加多變。因此，當(dāng)引入自動(dòng)化時(shí)，重點(diǎn)可能會(huì)放在較小的作業(yè)區(qū)域上，以實(shí)現(xiàn)快速部署和操作一致性。值得慶幸的是，雖然只有少數(shù)礦山運(yùn)用到了高度或全自動(dòng)系統(tǒng)，但我們看到越來(lái)越多的礦山對(duì)這些技術(shù)的興趣與日俱增。

打造全自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)

完全自主采礦需要硬件（自動(dòng)化卡車(chē)和鏟運(yùn)機(jī)）以及軟件和可靠的通信和網(wǎng)絡(luò)互相協(xié)作。例如，山特維克的AutoMine? Core產(chǎn)品，這是一個(gè)整體自主平臺(tái)，為山特維克和其他廠家的車(chē)隊(duì)提供多層次的互操作性。關(guān)鍵模塊包括AutoMine? Fleet機(jī)隊(duì)自動(dòng)化和手動(dòng)生產(chǎn)監(jiān)控(MPM)，以及AutoMine?門(mén)禁系統(tǒng)(ACS)。AutoMine?交通管理系統(tǒng)可協(xié)調(diào)車(chē)隊(duì)交通，與SCADA控制的集成允許與其他采礦設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行雙向通信。

其中，關(guān)鍵最新功能之一是靈活安全區(qū)。在自主采礦設(shè)備在自動(dòng)化區(qū)域連續(xù)運(yùn)行的同時(shí)，允許與人工操作設(shè)備交互運(yùn)行，使其能夠穿過(guò)自動(dòng)化設(shè)備路線并共享卸礦或裝礦點(diǎn)。2023年推出的AutoLoad 2.0，允許操作員為每個(gè)裝礦點(diǎn)“教導(dǎo)”鏟運(yùn)機(jī)不同的鏟裝曲線，從而避免了人工介入鏟裝過(guò)程?；旧蠈?shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)循環(huán)自主運(yùn)行，這意味著一個(gè)操作員現(xiàn)在可以同時(shí)操作五到六臺(tái)機(jī)器。

AutoMine?已在全球20多個(gè)大規(guī)模采礦作業(yè)中部署，總量超過(guò)100座礦山。在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了超過(guò)700萬(wàn)小時(shí)無(wú)失時(shí)工傷（LTI）的安全里程碑。

Evolution Mining公司位于南澳新南威爾士州的Northparkes銅金礦，使用Sandvik的MPM解決方案，顯著改善其運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)了600萬(wàn)噸/年的產(chǎn)量。在這個(gè)礦山，AutoMine?與Polymathian公司的基于優(yōu)化決策支持軟件ORB集成在一起。AutoMine?對(duì)車(chē)輛和礦石進(jìn)行高精度跟蹤，并對(duì)每個(gè)循環(huán)報(bào)告。ORB使用這些數(shù)據(jù)來(lái)分析和預(yù)測(cè)崩落狀態(tài)，并根據(jù)結(jié)果向操作員提供新的出礦指令。

Deswik ORB是一款革命性的地下礦山實(shí)時(shí)生產(chǎn)調(diào)度與崩落管理系統(tǒng)，重新定義復(fù)雜采礦作業(yè)的運(yùn)作模式。該系統(tǒng)專(zhuān)為使用自然崩落法開(kāi)采的礦山環(huán)境設(shè)計(jì)，集自主調(diào)度、靈活放礦策略調(diào)整、生產(chǎn)執(zhí)行監(jiān)測(cè)于一體，優(yōu)化算法以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)規(guī)劃，使設(shè)備集群形成協(xié)同作業(yè)的"智能礦隊(duì)"。兼容第三方系統(tǒng)及智能化管理平臺(tái)，大幅減少人工干預(yù)的同時(shí)推動(dòng)礦山向全自動(dòng)化轉(zhuǎn)型。

這一成功部分歸功于Sandvik為其提供的全生命周期服務(wù)。我們不僅通過(guò)部署系統(tǒng)為礦山運(yùn)營(yíng)提供附加值，而且通過(guò)培養(yǎng)員工對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和信心，為員工隊(duì)伍增加附加值。變革管理和技能提升是成功部署自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。

——Ty Osborne

山特維克全球自動(dòng)化產(chǎn)品線和項(xiàng)目總監(jiān)

自主決策，賦能自動(dòng)化采礦

2023年2月，山特維克完成了對(duì)工業(yè)數(shù)學(xué)建模專(zhuān)家Polymathian的收購(gòu)。它提供了一套集成的軟件解決方案，可以有效地規(guī)劃、調(diào)度和執(zhí)行大規(guī)模采礦作業(yè)，同時(shí)通過(guò)自動(dòng)化的優(yōu)化和決策實(shí)現(xiàn)更高水平自主性。

ORB技術(shù)總監(jiān)Steven Donaldson解釋說(shuō)：“自動(dòng)化決策帶來(lái)礦山運(yùn)營(yíng)方式的轉(zhuǎn)變，因?yàn)樗嗽谝?guī)劃、安排和調(diào)度等功能中進(jìn)行人工決策的需要。當(dāng)與優(yōu)化算法結(jié)合使用時(shí)，它可以根據(jù)礦山的產(chǎn)量和要求生成最佳的計(jì)劃或時(shí)間表。自動(dòng)化決策不僅可以應(yīng)用于自動(dòng)化機(jī)隊(duì)，也可以應(yīng)用于人工機(jī)隊(duì)。截止本文撰寫(xiě)前，山特維克也是唯一一家提供這種技術(shù)的供應(yīng)商?！?/span>

從2013年開(kāi)發(fā)以來(lái)，ORB在澳大利亞協(xié)助多個(gè)礦山不斷突破產(chǎn)能瓶頸，之后ORB也被推廣到全球各地，包括力拓集團(tuán)在蒙古的奧尤陶勒蓋銅金礦，在那里它與AutoMine?一起用于完全自主調(diào)度和自然崩落法開(kāi)采。現(xiàn)在，ORB的應(yīng)用已擴(kuò)展到包括分段崩落法和其他采礦方法，以及崩落發(fā)配礦的能力。

該工具可以通過(guò)三種方式增加價(jià)值：通過(guò)改善按計(jì)劃出礦、提高產(chǎn)量以及通過(guò)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行崩落監(jiān)測(cè)；每個(gè)都可以獨(dú)立執(zhí)行或同時(shí)運(yùn)行以獲得更大的價(jià)值。

實(shí)現(xiàn)未來(lái)采礦操作

ORB和AutoMine?已經(jīng)協(xié)同使用。 這是一種即插即用的集成，有各種好用的功能。例如，ORB可以在生產(chǎn)環(huán)境中為自動(dòng)化設(shè)備提供自動(dòng)調(diào)度。也可以從Sandvik設(shè)備中提取數(shù)據(jù)，并通過(guò)AutoMine?導(dǎo)入ORB進(jìn)行報(bào)告。

將來(lái)這些集成將擴(kuò)展到包括山特維克產(chǎn)品組合的其他行業(yè)領(lǐng)先的解決方案和技術(shù)中，例如OPS，一種協(xié)作式短期規(guī)劃和輪班執(zhí)行工具，可以動(dòng)態(tài)管理礦體崩落的執(zhí)行和出礦。

山特維克 AutoMine?專(zhuān)家也在努力將系統(tǒng)與山特維克的其他數(shù)字化、不限制造商的解決方案相結(jié)合。 Newtrax是山特維克一款專(zhuān)門(mén)為地下礦山提供不限制造商的安全和生產(chǎn)力解決方案，包括人員和車(chē)輛定位、接近檢測(cè)以及機(jī)器健康和生產(chǎn)力。

上述提到的系統(tǒng)與AutoMine?完全集成，可以在幾個(gè)方面使自主大規(guī)模礦山受益。例如，崩落作業(yè)中另一種常見(jiàn)的情況是懸頂——超大塊礦石堵塞了放礦漏斗或裝礦點(diǎn)，需要在生產(chǎn)繼續(xù)之前將其破碎或爆破。通過(guò)將Newtrax技術(shù)與AutoMine?和ORB集成，可以快速找到最近的破碎錘并自主調(diào)度以解決問(wèn)題。

Osborne說(shuō)：“山特維克全套技術(shù)的整合可能會(huì)在自主駕駛方面產(chǎn)生一些非常令人興奮的可能性。我們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)可互操作、完全自主的采礦平臺(tái)，從規(guī)劃到調(diào)度和執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)端到端的優(yōu)化。通過(guò)這一愿景，我們?yōu)槲磥?lái)20-30年的安全、可持續(xù)的礦產(chǎn)和金屬生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)?！?/span>

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