程立明：水泥行业数字化智能矿山建设标准的探讨

当前，我国大型水泥集团正开始全面加快推进数字化、智能矿山建设，这一举措对于水泥行业的可持续发展具有重要意义。

近日，中国中材国际工程股份有限公司（南京）教授级高工、国家矿山安全生产专家程立明从水泥行业智能矿山建设现状、水泥行业数字化智能矿山建设规范解读和数字化智能矿山解决方案和案例三大方面，对水泥行业数字化智能矿山建设标准发表了自己的看法。

一、水泥行业智能矿山建设现状

（一）水泥行业智能矿山建设现状

当下水泥行业智能矿山存在以下特点：

1、水泥行业智能矿山建设目前仍处于初级发展阶段，智慧化程度不高；2、水泥行业已实施的智能矿山占比不超过5%，落后于冶金、煤炭行业；3、智能矿山建设带来的效益正在被矿山企业认可；4、大水泥集团开始全面加快推进数字化智能矿山建设；5、无人驾驶项目落地很少。

（二）水泥行业智能矿山建设存在问题

程立明指出，水泥行业智能矿山建设存在七大问题：

1、企业对智能矿山建设认识不够，重工厂轻矿山；2、水泥行业实施智能矿山起步晚、数量少（尤其民营企业）；3、多数矿山企业采取外包生产方式，实施智能矿山难度大；4、智能矿山系统建设不完整，没有统一标准，很多是为应付绿色矿山验收；5、重硬件轻软件，复合型人才培养不够重视；6、信息资源不能共享，智能装备研发和应用滞后；7、水泥行业参与智能矿山、智慧矿山研发滞后。

（三）水泥行业智能矿山建设带来的效益

智能矿山建设能为水泥行业带来多方面的效益：

1、提高矿山生产效率约10%；2、降低油耗约5%；3、降低爆破大块率的同时，降低炸药单耗约10%；4、降低轮胎消耗约5%；5、减少生产和管理人员约8%；6、低品位资源利用率提高可达30%；7、提高进厂矿石品位合格率；8、降低排废量，减少矿山开采成本；9、提高设备效率，延长设备服务年限；10、减少矿山设备配置投资；11、取消石灰石均化堆场，降低厂区投资和占地；12、提高矿山安全和环保水平。

二、水泥行业数字化智能矿山建设规范解读

（一）建设规范编制缘由和发起

缘由：因国家政策导向、矿业转型升级需要、矿山企业发展需求、绿色矿山建设需求，水泥行业建设数字化智能矿山是大势所趋！为了统一水泥行业数字化智能矿山建设标准，针对水泥原料矿山的特点，提供更有效的数字化智能矿山整体解决方案标准。

发起：中国水泥协会组织设计单位、软件供应商、水泥矿山企业、智能设备供应商等多家单位，编制《水泥行业数字化智能矿山建设规范》团体标准。

时间：2022年6月9日召开了项目线上启动会；2023年2月25日中国水泥协会矿山委员会组织标准研讨会；2023年3月10日提交征求意见稿；计划2023年12月正式发布。

（二）建设规范编制依据、适用范围

依据：DZ/T 0376-2021《智能矿山建设规范》（国家自然资源部发布）；冶金、煤炭行业智能矿山建设指南；水泥行业矿山已经实施的数字化矿山建设内容和经验。

适用范围：该标准确立了水泥行业数字化智能矿山建设的一般原则，规定了矿山在矿产资源利用、采矿过程、生产管理、安全与环保、装备和调度、协同管控等方面实现可视化、数字化和智能化的基本要求。本标准适用于水泥行业露天矿山，其它非煤露天矿山可参考本标准实施，水泥行业地下矿山参照DZ/T 0376《智能矿山建设规范》执行。

（三）建设规范主要内容

建设规范的内容具体包括了范围，规范性引用文件，术语和定义，总则，矿山地质与测量，数字化采矿过程管控，矿山生产执行管控，安全与环保，智能装备与应用系统，协同管控平台，施工、安装、调试、培训、系统维护。

（四）数字化智能矿山建设目标、意义

目标：数字化智能矿山建设以实现水泥原料矿产资源“安全、绿色、高效、智能”开发利用为核心目标，满足水泥工厂原料质量稳定、资源综合利用、节能减排等绿色矿山建设的核心需求。数字化智能矿山应包括数字化采矿过程管控、生产执行管控、三维可视化管控、设备智能调度、智能装备应用、安全与环保监管等，以“矿石流”为主线的闭环管理，通过智能化系统集成，搭建数字化智能矿山协同管控平台，实现矿山安全生产和管理的全过程数字化和智能化。

意义：统一规范水泥行业数字化智能矿山建设内容、概念和标准；加速、高效推进水泥行业数字化智能矿山建设，实现矿业转型升级，打造现代化矿山企业，为最终实现智慧矿山（无人矿山）打好基础。

（五）数字化智能矿山建设等级

一级（单项应用）：基础自动化控制系统、信息化管理系统得到普遍应用。建设了一个或多个单独应用的智能化系统，系统彼此独立，没有与基础自动化系统或者信息化系统进行集成和融合。建设内容包含但不限于：矿山数据中心、数字化采矿管控平台、矿山生产执行管控平台、三维可视化管控平台、视频监控等必要的智能化应用系统。

二级（集成协同应用）：智能化系统与基础信息化系统实现集成，成为信息化集成体系中的组成部分。相关联的多个智能化系统能够通过自主协作实现互动操作和联动运行，达到局部融合的效果。建设内容包含但不限于：矿山数据中心、数字化采矿管控平台、矿山生产执行管控平台、三维可视化管控平台、设备智能调度系统、环境监测、视频监控等必要的智能化应用系统等。

三级（整体应用）：在生产过程中普遍采用智能化技术，所有智能化系统实现联网协作。生产经营数据实现广泛采集，数据通过智能决策系统得到充分利用，实现一键登录的协同管控平台，形成闭环的数字化智能矿山整体解决方案。建设内容包含但不限于：矿山大数据平台、数字化采矿管控平台、矿山生产执行管控平台、三维可视化管控平台、设备智能调度系统、协同管控平台搭建等；智能装备、安全和环境智能化应用系统达到普遍应用。

（六）数字化智能相关术语

数字化智能矿山；矿产资源储量动态管理；三维地质建模；矿山大数据；矿山数字化采矿过程管控；矿山生产执行管控；矿山三维可视化管控；智能调度系统；协同管控平台。

（七）数字化智能矿山建设主要内容规定

数字化智能矿山建设主要内容规定包含矿山地质与测量、数字化采矿过程管控、矿山生产执行管控、安全与环保、智能装备与应用系统、协同管控平台六方面。

矿山地质与测量：一般规定、地质资料数字化、三维地质建模、资源储量动态管理。

数字化采矿过程管控：一般规定、开采计划编制、穿孔与爆破、铲装与运输、破碎与输送、精细化配矿、在线品味监测、在线测量统计、资源综合利用。

矿山生产执行管控：一般规定、资源信息管理、生产管理、质量管理、设备管理、物资管理、绿色矿山管理、人员管理、能源管理、生产看板。

安全与环保：人员安全管理、设备碰撞预警管理、爆破安全管理、矿区电子围栏、边坡监测、环境监测、视频监控、溜井料位监测、应急管理。

智能装备与应用系统：一般规定、设备智能调度系统、设备远程操控、无人驾驶、钻机自动布孔、智能装药、轮胎智能检测。

协同管控平台：一般规定、基础设施、数据采集与数据服务、协同管理、三维可视化管控、移动终端应用、决策分析、系统安全、集团管控平台。

《水泥行业数字化智能矿山建设规范》（征求意见稿）已经于2023年3月发布，5月份水泥协会将组织水泥企业、设计研究院、软件公司、设备厂家等单位进行详细的讨论和修改完善。《水泥行业数字化智能矿山建设规范》团体标准的发布实施将具有里程碑意义，将推动水泥矿山数字化智能矿山建设加速发展。

三、数字化智能矿山解决方案和案例

（一）数字化智能矿山解决方案

程立明表示，数字化智能矿山解决方案以一个中心+四个平台+N个系统为核心，统一规范水泥行业数字化智能矿山建设内容、概念和标准。加速、高效推进水泥行业数字化智能矿山建设，实现矿业转型升级，打造现代化矿山企业，为最终实现智慧矿山（无人矿山）打好基础。

其中，一个中心指大数据中心；四个平台分别指数字采矿软件平台、生产执行系统平台、三维可视化管控平台和设备智能调度平台；而N个系统包括无人值守系统、一卡通系统、在线分析系统、视频监控系统等等。

（二）数字化智能矿山系统架构

（三）数字化智能矿山建设应用案例

2020年云南易门大椿树水泥有限责任公司（矿山EPC）：

建设期：5个月（2020.01~2021.5）

建设内容：矿山工程总承包(EPC）

建设效果：石灰石质量按K±1%控制，合格率提升至95%；优化了爆破参数，炸药单耗降低了0.04kg/t

获奖：2021年10月14日易门大椿树水泥公司入选“云南省第一批智能制造标杆企业”

2021年吴忠赛马新型建材有限公司：

建设期： 6个月

建设效果：矿山剥采比为0.38:1（m3/m3），包括顶板、表土和夹层，通过建设数字矿山，绝大部分用于水泥生产，基本做到零排放；提高了生产效率，降低生产综合成本10%

获奖：2021.12.8入选工信部“水泥熟料及配套矿山开采智能制造示范工厂”；2022年5月入选宁夏回族自治区2022年“智能工厂和绿色工厂”

2022年福建塔牌矿业有限公司：

建设期 ：8个月（2022.4~2022.11）

建设效果：资源利用率提高10%；提高进厂的矿石CaO标准偏差≤0.5%，SiO2标准偏差≤0.3%；边坡在线监测。

（四）数字化智能矿山建设实施建议

有关数字化智能矿山建设的实施，程立明提出了四点建议：

第一、矿山企业结合实际需求制定数字化智能矿山建设规划，并将其纳入企业的发展蓝图，根据建设和发展规划，逐步开展数字化矿山建设，切记盲目追求“高大上”；

第二、矿山资源数字化空间的建立与应用是数字化智能矿山建设的基础，资金投入少但效果显著，矿山企业可优先考虑进行数字化采矿软件的深度应用，同时建立配套的生产精细化管理制度以提升应用效果；

第三、自动控制与系统集成、协同管控平台建设方面，部分矿山企业已经开始起步，但缺少专业化的顶层设计，矿山企业可咨询专业单位对矿山当前的建设情况进行全面诊断，并提前做出建设实施方案或合理化建议，避免企业在后续的建设过程中走弯路或走错路；

第四、数字化矿山的建设与应用过程离不开复合型人才，目前矿山企业专业人才相对稀缺，企业一方面可先期培养配套的人才以备今后的需要，另一方面可与经验丰富的服务机构形成长期合作关系，以购买服务的方式来满足企业数字矿山建设方面的人才需求。