智能矿山~露天矿智能运输技术现状及发展趋势 .pdfVIP

智能矿山~露天矿智能运输技术现状及发

展趋势

摘要：运输环节作为露天矿生产工艺的最重要因素之一，其智能化是矿山整体智能化

技术的重要研究内容。介绍了露天矿运输系统的构成及分类；明确了露天矿智能运输系

统是以露天矿煤岩高效运输为应用场景，以智能化运输装备为核心载体，将物联网、云

计算、大数据、人工智能、移动互联等数字技术与露天矿运输系统运行原理和工艺要求

深度融合，建立运输系统内设备、环境、物料的自主协同高效运行体系，进而建立起大

范围内发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统，其构成要素主要包括基础设

施、运输工具和运算技术。指出露天矿传统运输系统与智能运输系统的区别在于智能运

输系统以提高现场生产作业安全和效率为目标，服务对象由原来的生产管理人员转变

为生产作业人员。从基础设施智能化、装备智能化、管控智能化、维保智能化和设计智

能化5个方面，综述了我国露天矿智能运输系统的研究和产品应用现状。分析了露

天矿卡车运输系统和带式输送机运输系统实现智能化亟待突破的关键技术：卡车智能运

输关键技术包括矿山复杂路况的环境感知技术、无人驾驶卡车线控改造技术、多目标智

能调度技术、有人−无人混编设备群智能协同技术；带式输送机智能运输关键技术包括

工作面带式输送机自主横移技术、自移式大倾角带式输送机运输技术、带式输送机运行

控制技术、带式输送机状态在线检测技术、带式输送机智能巡检技术、带式输送机无人

化维护技术、带式输送机运输系统智能管控平台。指出露天矿智能运输发展的趋势为

连续化、无人化、低碳化、高效协同和本质安全。

0引言

露天开采过程的本质是大规模土石方时空移运过程，一般包括穿孔、爆破、采装、运

输、排弃（卸载）等环节，其中运输环节是决定露天矿安全、经济、节能、低碳、绿

色等属性的最重要因素之一。随着智能化矿山建设目标的提出，露天矿运输环节的智能

化成为重点研究对象之一，主要集中在智能运输系统

（IntelligentTransportationSystem，ITS）领域和方向。

ITS最初为解决道路交通拥挤、交通事故等问题，由美国、日本等国家的学者提出。

随着研究不断深入，系统功能扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部门[1]。我

国露天矿ITS与交通行业有着明显的不同，其主要建设目标是生产过程安全、高效、

低碳环保。

我国露天矿大多兴建于20世纪80年代，具有工艺先进、设备大型、机械化程

度高、设备种类繁杂、产量规模大等特点[2]。随着计算机技术在矿山行业的应用及

推广，各露天矿加强了对生产和设备运行数据的重视，建立了管理信息系统、生产调

度监控系统等。近年来，设备自动化运行、卡车无人驾驶、新能源汽车等新兴技术突

起，通过远程控制、作业区域减人、新能源替代不可再生能源等手段，实现露天矿安

全、高效目标，已充分融合在露天矿智能化队列中[3-4]。本文从基础设施、装备、管

控、维保、设计5个方面，总结我国露天矿智能化运输关键技术及其应用现状，并

对未来发展趋势进行展望。

1露天矿运输系统

1.1露天矿运输系统

露天矿运输系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的多种要素构成的整体。对

露天矿运输系统而言，其特定功能是实现物料的空间位移，其要素是实现整个运输功

能所需的基础设施、运输工具、运算技术及工作人员等，如图1所示。

运输环节在露天矿各工艺环节中起“动脉”和“纽带”作用，其他工艺环节和管理工

作中存在的各种问题往往能在运输环节中得到集中反映[5]。为适应不同的矿床赋存

条件和开采要求，露天矿开采中使用的运输方式主要分为铁路运输系统、卡车运输系统、

带式输送机运输系统3类。

•

铁路运输系统是早期露天矿开采广泛采用的运输方式，但由于铁路运输作业不灵活、前

期投入大等局限性，目前已基本被卡车和带式输送机运输系统取代，本文不再赘述。

•

•

卡车运输系统作业机动灵活，能简化开采工艺、减少基建工程量，但存在运输成本高、

经济合理运距短、维保难度大、环境污染严重等缺点。

•

•

带式输送机运输系统是一种连续运输方式，可保障开采设备连续作业，运输能力和爬坡

能力强，易于实现自动控制，所需工作人员数量少，但存在初期投资成本高、灵活度低

等缺点。

•

1.2露天矿ITS

露天矿