科技创新助力乌山高质量发展

中国黄金集团内蒙古矿业有限公司（下称“乌山”）以绿色矿山和智慧矿山建设为载体，荣获国家级绿色矿山、矿产资源节约与综合利用先进实用技术推广应用示范矿山、安全生产标准化一级企业、数字化矿山基地、有色金属矿产资源开发利用先进单位等荣誉，被誉为“中国铜工业的新坐标”。

乌山开发多个“数字化、智能化”科技项目，紧紧围绕公司生产经营、安全环保、降本增效、技术创新、数字化矿山建设等主题，发挥良好的典型引路作用，攻克技术壁垒，总结技术革新成果，打造多个行业内领先亮点项目工程，创造了诸多经济和社会效益。

无人驾驶 行稳致远

为完善乌山采矿自动化和智能化工艺建设，提高采矿运输作业效率，降低运输成本，减小生产现场安全环保管理压力，为露天矿山开采无人驾驶运输系统的研究与开展积累经验，进一步推进国内露天金属矿山运输车辆驾驶无人化，乌山开展露天矿无人驾驶运输系统研究与应用项目。2019年6月5日，乌山与徐州徐工矿业机械有限公司、中铁十九局集团矿业投资有限公司新巴尔虎右旗分公司签订《露天矿山无人驾驶运输系统战略合作协议》。历时1年零3个月，项目组全体成员倾尽全力，通力合作，连续攻克了轨迹控制、感知检测、故障诊断、行为决策等关键技术难题，经过不同阶段的安装调试，于2020年9月20日实现技术人员与安全监管人员下车试验，形成一套完整的露天矿无人运输作业系统，做到行驶稳定、控制精确，流程顺畅。乌山成为国内首家实现100吨级以上无人矿卡纯无人状态满载行驶最高速度达到30km/h的矿山企业，技术水平国内领先。截至目前，乌山露天矿无人驾驶运输系统研究与应用项目已经实现“3台无人矿卡编组+1台挖机+1台有人车辆+1台辅助设备”下的铲、运、排协同作业，该项目已由试验研究阶段转入无人驾驶运输系统工业化应用初级阶段。

下一步，乌山露天矿无人驾驶运输系统研究与应用项目组将试验国际最新的激光传感器感知系统和全新的工业5G网络等技术，通过运行持续累积故障处理经验，不断完善各类故障处理机制，做到与生产实践深度结合，将乌山露天矿无人驾驶运输系统研究与应用从技术研究不断向产业化应用推进。

无人机巡坝 尽在掌握中

为解决乌山尾矿库的库容、蓄水量、水圈范围、干滩长度、坝体现状等测量难度大，精度不准确等问题，乌山研究基于无人机的尾矿坝图像分析与建模的研究与应用技术，是首家将无人机应用于工业化领域的企业。2020年1月至2月，乌山邀请无人机厂家做现场调研，并带无人机做现场试飞，根据项目需求和现场飞行环境情况做深度交流探讨，最终制定项目方案。该项目通过无人机定期的数字建模和三维地形图扫描，实现对坝体的标高、坡率、尾矿矿浆流向等精准测量，及时掌握干滩的面积、周长、量方等关键数据指标，通过数据对比分析判断坝体形态变化。经过8月的反复实验，现场试飞，2020年8月无人机巡检工作正式投入使用，利用无人机代替人工作业对排矿管路和坝体状态进行巡检，实现尾矿库无人机巡检与在线监测系统有机融合。通过实时回传的高清可见光和热成像影像数据，高效可靠地排查大面积溃坝和管路泄露的风险，避免安全环保事故发生，同时又防止了人工测量难度大、不精准，检测盲区及冬季严寒人工巡检难度大等弊端，大大降低了人工作业强度，作业效率较人工至少提高40%以上。

通过无人机提供的准确而全面的数据，以及实时化的监控，大大提升了尾矿库区的安全运行能力，有力减少或消除了泄露、倒塌等安全环保事故的发生，安全环保效益及生产效率得到提升，极大提高了巡坝、巡管的效率。尾矿干滩库区使用无人机代替人工巡坝、巡管、尾矿干滩测量等工作，在国内矿业开采中起到示范性的作用。

无人机巡坝和尾矿库三维实景建模全面投入应用，进一步弥补了现有尾矿库监测技术的不足，实现了对尾矿库的全方位、全时段、自动化、智能化监测，技术水平被黄金协会评为“国内领先”。

一键启停 就地破碎

乌山选矿厂分设主厂房中控室和粗碎中控室，两个中控室分别配置值班人员，人员既不能实现高效配置，又无法实现对整个选矿流程的集中调控，工作效率降低。此外，矿石经爆破运至粗碎站，倒入旋回倒矿口进行破碎，粗碎中控室紧邻破碎下料口，地处高粉尘、强噪声的环境，对员工职业健康安全有一定的隐患。同时，应工艺技术指标要求，矿块直径不得大于1m，当矿块直径超标时，会卡在下料口，影响旋回破碎机工作和供矿，此时需要对大块进行人工破碎和拨矿操作，在三系列使用固定式液压碎石锤，由粗碎中控室人员就地操作破碎。为确保员工职业健康安全，改善作业环境，提高工作效率，实现主厂房中控室流程集中调控，提高破碎锤远程操控水平，该公司特开展固定式液压破碎锤远程遥控技术研究。

该项目自2020年1月立项后，经方案的编制、备件材料的合同签订、测量确定新增仪表安装方案、制定远程控制台定制方案、设置倒矿连锁程序、完善调试操作手柄控制motion模块、研究可以驱动液压比例阀组的相关参数、解决CAN总线通讯传输受线缆干扰影响情况等，成功精准确定破碎锤操作手柄和机械臂运转速度。同年10月，固定式液压破碎锤远程遥控技术研究项目实现了在远距离的三系列中控室对现场设备的远程遥控，使用CAN/TCP网关进行协议转换，以太网信号通过光缆连接现场远控接口。远程操作人员足不出户，就可通过查看视频、按压远程液压站启停按钮，操作远程操纵手柄，实现对现场设备进行远程操控，满足工艺需求，为现场作业人员提供健康安全保障。

机器人上线 科技感十足

截至目前，乌山皮带输送机智能巡检机器人系统研究项目已经代替人工巡检，极大地提高了工作效率及安全性。巡检机器人做到对三系列1#皮带运行状况的持续监测，其中，肉眼可见的横向、纵向撕裂，托辊和支架故障，旋转设备运行状态等问题尽在其掌握中。

2021年1月经现场调研，乌山将该项目立项，并召集相关部门展开研讨，编制技术要求。2月，讨论皮带巡检机器人系统功能及皮带巡检机器人系统结构。3月，根据东方测控提供的乌山巡检机器人技术交底文件，确定最后技术方案，并制定具体施工方案。4月，完成旋转设备所有震动传感器、粗碎中控室和主厂房中控室上位机的安装，初步完成巡检机器人皮带廊地上部分的调试。5月，完成三系列皮带廊地下部分桥架改造，皮带廊地上部分皮带巡检机器人试运行，发现存在的问题并总结归纳，与东方测控研究问题解决办法。6月，已解决地上部分皮带巡检机器人试运行发现的有行走电机故障、电源故障和上位机画面报警优化等问题。

随着智能巡检机器人的上线，乌山实现带式输送机故障监测智能化、无人化，大大减轻了人力巡检负担，同时有效预防和减少了皮带机事故的发生，做到防患于未然，保障人员安全。传统控制检测设备依靠固定安装的传感器辨别故障发生，重点巡检部位必须由人工完成巡检。巡检机器人不仅具备传统控制检测设备的功能，而且能够通过自身的“鼻子”、“眼睛”及“耳朵”全方位的对设备进行移动式巡检检测，是提升企业安全管理水平、提高巡检质量的“法宝”。

数启创新 云触未来

随着乌山数字化信息化的发展与应用，大数据在乌山带动大发展。云计算技术已在矿业中逐步开始应用，但应用目的多为生产调度与管理，具体应用矿山也多为采矿自动化程度较高的煤矿，在金属矿山中的应用还较少，尤其是还没有以岩石力学为基础，结合云计算技术建立起一个集工程地质条件、实际监测、智能预测、虚拟可视化为一体的矿山边坡协同监测云平台。乌山露天矿对边坡安全问题高度重视，目前已采用雷达系统对北矿段采场东帮边坡进行表面位移监测，并对局部进行了边坡加固工程。但随着开采的进行，多个区域的露天边坡高度即将超过200m，根据《非煤露天矿边坡工程技术规范》（GB51016-2014）当前部分边坡工程安全等级达到或超过二级，必须补充表面位移、坡体内部变形和应力监测。因此，乌山自主研发露天边坡协同监测云平台，实现边坡安全监测数据实时查询、三维地理信息模型实时展示、边坡稳定性自动评价。

该项目于2020年3月立项实施，经过项目人员的共同努力奋斗、攻坚克难，相继完成了采场边坡现状模型的建立；岩层、断层、地表等地质建模；现场施工方案编制、项目相关研发设备的进场以及云平台界面设计。在8月完成乌山露天坑现状边坡三维模型建立及云端发布，10月完成乌山露天坑无人机倾斜摄影测量工作，12月完成云平台预警阈值功能设置及预警信息发送功能。历时1年零1个月，最终于2021年4月，完成云平台远程控制本地化部署更新，乌山露天边坡协同监测云平台正式上线。

截至目前，乌山露天矿边坡协同监测云平台研发已经实现边坡位移、内部应力的自动监测、传输功能，同时嵌入自主研发的乌山露天矿三维地理信息模型，实现监测信息、地质信息的实时查询、图表展示等功能，通过匹配专家数据库，设定乌山的三级预警指标，建立乌山的三级预警体系，实现边坡稳定级别的自动评价及自动报警，为国内矿山稳定性综合分析提供了示范作用。

乌山充分借助科技研发资源平台，探索发展科技创新的新途径，并进行核心突破，为企业注入新的发展技术活力，有力增强乌山自主创新、自主研发的科技能力水平。