智能矿山大数据的地学信息挖掘与知识发现:以河南上房沟钼(铁)5G^(+)矿山为例

21世纪工业4.0促进了智能矿山诞生,智能矿山的地质、勘探、采矿、选矿、环境、测绘等多学科数据集构成了矿山大数据,从而促进了地球科学的数字化、信息化和智能化迅速发展。本文以河南上房沟钼(铁)矿床5G^(+)智能矿山为例,开展矿山大数据的地学信息挖掘,以凸显新工科多学科融合研究,取得了创新性成果与一系列新的地学知识发现。具体内容概括如下:(1)根据“斑岩-夕卡岩”矿床理论和找矿矿物学方法,利用钻孔数据集和露采场大比例尺填图及镜下鉴定分析,查明并构建了矿区主矿种与潜在矿种的时空三维模型,新发现了NE向构造赋矿地段、贯入式赋矿地段;(2)利用无人机遥感与地面高光谱短波红外和长波红外技术,识别并建立了矿区20多种主要蚀变矿物并构建了三维多参数矿物模型;(3)运用地球化学XRF测量和微区原位测量技术,建立了高光谱匹配的样品数据集,研发了矿区岩矿石有用和有害元素双矩阵制图软件,实现了传统地质统计学(高斯模拟、克里格插值)与机器学习(深度学习)关联的数学建模,复原并查明了2021年3—4月选矿回收率偏低的配矿矿石矿物组合及其缘由;(4)运用矿区选矿工艺矿物学的生产与实验采选矿的多期次多类型数据集(季-月-日的岩粉、泥粉、精矿、尾矿等,>1 800),研发岩粉与矿粉测试技术与分析方法,查明了上房沟钼矿的难选矿石类型及其有害矿物种类。研究结果表明,矿山多元多类型的数据集具有大数据“5V”(volume, variety, velocity, veracity, value)特征,准确管控矿山大数据的动态关联测量、分析与快速、高效评价有利于矿山智能决策和经济效益提高(回收率)。其中,高精度的多参数三维建模不仅能够深层次挖掘岩矿石的地质、构造、蚀变、矿化等信息模型,核实储量/资源量,还能满足第四代工业5G^(+)矿山的实时矿业(real-time-mining)发展的四维管控需求,例如三维空间可视化的地质矿产资源预测与评价及增储、虚拟仿真式的“年-季-月-日”动态配矿采矿、数字孪生的实时选矿等。本项研究成果为智能矿山的地质矿产深层次地学研究提供了借鉴和参考。

便携式LiteRTK在露天矿生产管控中的应用

随着矿山智能化建设的迭代深入,在大力推进无人化、智能化的同时,矿山企业容易忽略生产技术人员对高度复杂设备及系统的驾驭能力。通过应用便携式LiteRTK应对测量技术人员不足,实现更熟悉现场的调度人员兼职现场数据采集,从而更好地掌握现场场地标高控制,根据原矿品位波动提高配矿管理精度。通过露天矿山实际应用,证明该技术可靠、易执行,有助实现精细化生产过程管控。

基于Hoops的钻孔三维可视化技术研究

在矿体三维可视化建模过程中,钻孔和品位的三维可视化是其关键步骤之一,该文引进三维图形引擎库Hoops,采用Windows编程语言VC实现了钻孔轨迹及其品位分布三维可视化组件,为开发矿体的三维实体模拟软件系统奠定基础。工程应用表明,该组件性能稳定,能够精准地模拟实际钻孔分布情况。

三道庄露天矿钼钨综合配矿工作浅析

分析了三道庄露天矿的钼钨综合配矿工作的难点,提出了解决问题的方法。在配矿软件中实现钼钨综合配矿的自动化操作。着重解决钼钨综合配矿,多入矿点至多卸矿点的均衡供矿问题。通过生产实例证实了该配矿方法的及时、可靠、易控制执行。

Surpac在三道庄露天矿地质建模中的应用

通过整理以往原始地质资料,利用Surpac软件建立三道庄露天矿地质模型并赋值,实现赋存矿体的三维可视化。利用生产数据验证模型可靠性,为矿山计划编制、合理规划、科学决策提供基础数据平台。

某大型露天矿山采剥计划编制方法

随着矿山开采进入中期,以Surpac、3DMine等三维矿业软件为平台的采剥计划编制手段日趋成熟。借助科学的采剥计划编制流程,能够明确采剥方向,控制矿山开采进度在合理范围内,确保采矿过程中扩帮工作有效进行。简要介绍了某大型露天矿山采剥计划编制的一些方法。实践证明,本采剥计划编制方法对采矿生产控制是行之有效的,可供同类矿山参考借鉴。

上房沟钼铁矿区高滑石型难选矿石配矿管理方法

针对上房沟钼铁矿区矿石自然类型分布特点,编制了难选矿石配矿管理方法。主要介绍了配矿管理过程中的方法与手段,通过划分区域、爆堆管理、强化岩性比例控制等配矿管理方法,实现在工业试验阶段及规模化生产阶段对高滑石型难选矿石的入选原矿质量要求。实际生产执行反馈数据表明,配矿管理方法执行可靠度高、过程可控,可保证入选矿石的质量稳定。

三道庄露天矿的矿石质量管理

对三道庄露天矿矿石质量管理工作重点及影响矿石质量管理的因素进行了分析。通过对生产基础资料收集汇总,并结合软件应用,实现矿石质量管理的软件化操作。明确矿石质量管理原则,安排专职人员制定配矿计划。建立配矿信息反馈机制并及时上报决策层,实现矿石质量管理的人机交互操作。实践证明,三道庄露天矿矿石质量管理的手段科学,方法可行、易于操作。

基于GIS/GPS/GPRS的三道庄露天矿智能调度系统

应用MapInfo软件建立了露天矿生产调度地理信息系统,利用GPS技术自动采集作业设备的运行状态信息,并通过GPRS通讯将调度指令发送给作业设备终端。提高了调度工作的科学性和准确性,解决了作业现场设备种类多、数量多、调度协调工作难等问题,实践证明智能调度系统能够满足矿山调度管理的需要。本文着重介绍系统的构建过程与应用效果评价。

三道庄露天矿数字化生产应用与实践

通过利用GPS与GIS技术,实现对卡车、电铲精确定位,并通过GPRS通讯系统将调度指令发送给作业设备的GPS终端,形成由多个软件系统链接运作、人机交互等方式的系统平台,实现露天矿生产活动在计划编制、计划实施、信息反馈和统计计量等过程的自动化采集和监控。

露天矿原矿地质品位误差分析

分析了三道庄露天矿在矿石质量管理过程中出现的原矿品位波动的原因。通过生产数据分析验证地质取样品位,从而圈定品位误差区间。提出减少误差的改进措施以满足矿山生产需要,进行高效有序的生产配矿。