矿山数字化解决方案范文
时间：2024-04-16 16:14:41
矿山数字化解决方案篇1
关键词：露天煤矿 数字矿山 建设
中图分类号：TD216 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0051-01
随着时代的不断进步和发展，科学技术日新月异，矿产资源的需求量不断增加，开采加工难度不断增大，给采矿业带来了巨大的冲击，机遇和挑战并存，这就要求采矿业不断走向数字化和智能化，以提高开采质量。1998年，美国前副总统戈尔在“数字地球―展望21世纪我们这颗行星”的演讲中提出了“数字地球”（Digital Earth）的概念，1999年召开的首届“国际数字地球”大会上又提出了“数字矿山”（Digital Mine）的概念。“数字矿山”的提出，为矿业发展指明了方向。为进一步促进露天煤矿的可持续发展，其必须结合自身实际，加强数字矿山建设，以促进经济效益和社会效益的提高。
1 数字矿山的内涵及研究意义
目前，对于“数字矿山”的定义国内外尚未完全统一。通俗地讲，数字矿山就是一个矿山范围内的以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的信息的总称。对于数字矿山建设，概括起来目前主要有以下五种观点，即数字地球观点、地质模型观点、信息管理观点、监控系统观点和工程应用模式观点。对于数字矿山的功能内涵，必须从对矿山数据的存储、传输和表述向更深层次延展，并不断拓宽各个层次的应用，应涵盖数据的获取、存储、传输和表述，矿山生产与经营决策优化，各种设计、计划工作和生产指挥的计算机化，生产工艺流程和设备的自动控制等多个方面。数字矿山建设，具有重要的现实意义，第一，数字矿山能以数字化的形式全面反映矿区的地质信息、力学信息、露天煤矿矿产资源的储量和开采情况，有利于根据这些数据信息做出合理的开采规划，在保证矿产资源稳定供应的同时，促进资源的合理利用和环境保护工作，以促进经济社会的可持续发展。第二，数字矿山能适应日益增多的深井开采条件，并结合自动化开采技术，使矿工远离高温和岩爆威胁等恶劣环境，减少和避免矿山安全事故。第三，对矿山开采引起的各类生态破坏和环境污染问题进行数字化分析，以为矿山的生态重建方案、灾害评价与预测预报体系等提供参考依据。
2 露天煤矿数字矿山建设存在的问题
近年来，我国露天矿紧跟时代步伐，大力致力于数字矿山建设，取得了一定的成效，但数字矿山的建设总体上仍处于起步阶段。部分露天煤矿仍处于劳动密集型的机械化初级水平，管理粗放，煤炭开采技术、装备水平、矿山地质测量信息管理手段相对落后，缺乏三维可视化手段；煤矿开采设计和计划缺乏统一规划，大多以经验为主，缺乏科学性；过程控制程度低，生产效率不高。另外我国部分矿山企业对进行数字矿山建设的重要性认识不足，建设积极性不高，缺少长远规划和发展目标，影响数字矿山建设的进程。同时矿床开采涉及的领域较为广泛，需要多种技术的综合支撑，存在一定的技术阻碍。对于露天煤矿的数字矿山建设不可能一蹴而就，还需要较长时期的不懈努力。
3 数字露天矿建设的主要内容
数字露天矿的建设应综合考虑本矿区的生产管理需求及具体实际，设定合理的数字矿山建设的长期目标和内容：实现资源与开采环境的数字可视化、安全化和环保化，技术装备智能化与生产过程控制自动化，信息传输网络化与资源高度共享化，管理与决策科学化。具体而言，其主要可侧重于以下几个方面的研究和实践。
3.1 虚拟条件下矿山模拟开采技术研究
为促进矿山开采的科学性，数字矿山建设倡导对虚拟条件下矿山模拟开采技术研究，以期为矿山开采提供参考依据。其主要是综合考虑矿区的地质情况、矿床模型等，构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，合理编制露天煤矿的开采计划、采矿方法、边坡工程设计、灾变应变预案等，此项技术的重点在于以优化开采为目标，有利于提高矿山开采的效益。
3.2 矿山数字地质、矿床模型研究与开发
矿山数字地质、矿床模型研究与开发，有利于实现对矿区地理信息的全面把握。可采用矿山地理信息系统建立统一的时空框架，全面整合矿山各类系统中的大量异质信息，建立数据仓库及模型库，实现数据共享。具体而言，应注重对空间和矿物属性的矿山实体数字地质、矿床模型、采场和排土场模型，地理信息系统和虚拟现实模型等的建立，实现对矿床中矿、岩的空间分布的全面了解，其主要利用RS、GPS、GIS、常规测量、地质写实、取样化验等各种实时在线采集系统与技术手段获取。根据钻探或遥感、遥测信息建立矿床地质构造模型，根据钻孔、探槽和炮孔取样建立有关矿、岩属性的空间数字模型。
3.3 实现生产过程管理和控制一体化
矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。其主要包括：（1）生产调度监控系统，其是运用计算机、GPS、无线通讯及设备监测监控技术实现对生产过程及生产设备的真三维显示，加强对开采设备生产作业参数及状态的监测和故障的诊断，并根据实际情况，对采场运输进行合理的优化调度。（2）生产决策支持系统，将矿山中的固有信息如地面地形、煤田地质、开采方案等数字化，按三维坐标构建数字矿山，并进行矿山三维地学仿真显示、开采过程模拟分析等工作。（3）管理信息系统（MIS），其将计划管理、设备管理、财务管理、材料管理等相关信息嵌入到数字矿山三维框架内，对多维数字矿山进行构建。（4）矿山安全监测与预警系统，其以实体数字地质模型为基础，综合各类数据信息，对矿床开采进行安全监测与预警，以促进矿区环境保护，预防地质灾害的发生。
3.4 开发矿山应用软件及人工智能技术研究
为促进数字矿山建设，必须配置相应的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、工程计算、人工智能和科学可视化等软件工具。另外应将电子与机械技术相结合，实现遥控机器人采矿，提高露天煤矿生产效率。同时为实现矿山的智能化，应加强人工技能技术的研究，实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能。
综上所述，数字矿山是矿业发展的必然趋势，数字矿山建设是露天煤矿一项庞大的系统工程，应综合考虑我国矿山现阶段的技术、装备、管理水平，分阶段实施， 逐步系统完成，促进矿山真正安全、高效、经济开采，构建生态矿业工程，并最终实现资源、环境与经济三者的和谐统一，达到可持续发展的目标。
参考文献
[1] 杨志勇.露天矿数字矿山建设思路探讨[J].露天采矿技术，2012（1）.
矿山数字化解决方案篇2
关键词：地理信息；数字矿山；系统构架
前言
尽管国内外都有大量的矿山系统应用软件，但是好多软件只考虑单一要素。很容易忽略工广、铁路、河流等地面组成因素；更严重的是忽视巷道、硐室、煤岩体、断层、陷落柱、水患、瓦斯、采动影响等井下组成因素[1]。国内，矿井安全生产的信息化建设有了突破性进展，基本都能实现瓦斯监控系统时实上传联网和计算机辅助地测绘图。可是中国矿山在勘探、规划、生产管理等过程控制信息领域明显落后于国外开采技术先进的地域。我国矿山安全生产信息化建设不但没有统筹战略资源分配和应用，更没有研发出一套成熟、稳定、资源量大的矿山应用系统。
在这种背景下，青东矿联合山东蓝光软件公司在蓝光数字化平台的基础上，整合大量的矿山信息资源，开发研究出矿山数字化系统，并有效的应用于青东矿，取得了可观的经济效益和社会效益。
1 系统建设
1.1 系统设计特色
（1）系统关联性：运用先进的矿山数字信息平台，包含CAD、GIS和三维可视化等多种功能模块。使得系和数据计算绘图模块设置多级别安全保障，严格保障数据的真实性、可靠性、完整性和安全性。（2）智能专业性：本系统可以为地测、采矿、通风、机电等提供专业的设计、计算、绘图和数据处理分析功能。（3）先进实用性：选用先进的地理信息汇总分析技术和服务于整个矿区的数字化统筹理念，基于独特的计算机矿图绘制技术、空间模型分析、空间数据库，运用采矿专业的计算模块、决策支持技术和相关算法，能给出采矿所需的具体的决策支持和技术指导[2]。（4）简单易维护性：系统简单易装，操作方便，且系统配置和权限管理容易操作，并配备全面易懂的操作说明和注释。（5）完整可靠性：系统设置多级管理权限，采用倒金字塔式严谨权限分配制。对空间数据库、数据传输。
1.2 系统涵盖内容[3]
图1 数字矿山系统主要内容
2 数字矿山系统应用分析
2.1 系统应用情况
2007年6月青东矿开建，7#、8#煤是主采煤层。但地质条件复杂，影响工作面回采的断层多且影响大，煤层赋存不稳定。为了提升矿井建设的综合水平，突出打造绿色矿山的理念，青东矿协同山东蓝光软件公司在对矿山信息整合的基础上，基于蓝光数字化平台，研发出青东矿数字矿山系统，并与2011年1月开始逐步应用于青东矿726、728、1041综采工作面和828综放工作面。
2.2 应用效果分析
（1）该系统减少了反复修改的繁杂劳力，降低了劳动强度，提高了工作效率，并且给出的数据和决策更具有指导性和针对性[4]。（2）减少了采取设计这方面的投入；同时也能对保护煤柱、开采沉陷等做出准确的预算并给出决策支持。（3）该系统中的通防监控子系统能够很好的实现调风控风计算并给出技术决策，实现自动按需通风。（4）使用机电管理信息数控系统，半小时就可以完成电网改造和整合计算，成本低、效率高、安全可靠。（5）该数字化矿山系统能对井下的各生产环节进行监测监控，并凭借井上井下光纤数据环网将数据传输至调度中心。能及时发现运行系统中出现的事故和影响因素，给出解决方案，尽快恢复系统的正常运行。（6）对瓦斯实时动态监控，有效的防止了瓦斯超限问题，有力的保障了回采面和掘进头的安全生产。
3 社会经济效益分析
3.1 经济效益计算
（1）与人工计算相比，电量每年就可以节省电力18%左右，并降低事故和生产制约因素对矿井正常生产的影响，每年可以节省成本和创收共计2425.2万元。（2）减少大量的重复工作和采掘工程图纸的设计、出图、修改和填图等诸多细琐工作，可节省人力工资45万元。由于该系统大大缩短了建设新采区的工作量和周期，明显减小了采区接替对产量的影响，很大程度的提高了劳动生产效率，每年将新增经济效益8000万元。（3）运用系统中的地质地测信息数据库，可智能绘制各种地质和测量图，节省了大量的工作量和人力成本120万元。（4）机电管理信息数控平台，只要半小时就可以全面完成电网改造和整合，而以往却要花费6天的时间才可以基本完成，由此大大提高了工作效率，可估算创收1120万元。
根据以上的统计计算分析，可知青东矿数字化矿山系统可以节省成本和创造经济效益合计：2425.2+8045+120+1120=11770.2（万）。
3.2 社会效益分析
青东煤矿数字矿山系统的研发和应用在创造新的经济效益的同时，提高了矿井的管理水平和综合实力，有力的保障了采区设计的合理可靠、电网的监控和整合、通防的有效监测监控。实现了矿井从设计到投产的四维空间信息的透明化数控管理；为煤矿的安全高效生产提供了一套安全、准确、可靠的智能化保障体系。
4 结束语
青东矿形成了包括地面和井下的关联要素在内的时空四维信息数字化管理系统[5]，实现了矿井生产的机械化、通防监测的智能化、机电管理的自动化、煤矿安全管理的精细化等，为青东矿创造了巨大的经济效益和社会效益，为类似矿井的数字化建设提供了借鉴意义。
参考文献
[1]邓慧慧，李模其.地理信息系统在数字矿山信息系统中的应用[J].测绘标准化，2010，26（3）：42-44.
[2]僧德文，李仲学，等.数字矿山系统框架与关键技术研究[J].金属矿山，2005（12）：47-50.
[3]王志杰，汪云甲，伏永明.基于虚拟现实技术的矿山三维建模、显示及漫游系统[J].测绘工程，2006，15（1）：44-47.
[4]张峰.基于skyline的矿山三维电子沙盘研究[J].国土资源摇感，2010，87（4）：122-124.
[5]刘宝锋，崔朋志等.数字矿山系统VRMine[J].金属矿山，2009（11）：607-609.
矿山数字化解决方案篇3
关键词：矿山，矿山测量，地理信息系统，矿山测量工程化
1.数字矿山及其战略意义
所谓数字化矿山是采用现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术和过程智能化控制技术等,在矿山企业生产活动的三维尺度范围内,对矿山生产、经营与管理的各个环节与生产要素实现网络化、数字化、模型化、可视化、集成化和科学化管理,根据实际的应用要求,建立矿山规划设计、矿山安全生产管理、矿山应急救援指挥、矿山经营管理、矿山办公自动化等应用系统。从而将企业的安全生产与经营管理业务流程数字化并加工成新的信息资源,迅速准确地提供给各层次的管理者及时掌握动态业务中的一切信息,以做出有利于生产要素组合优化的决策,使企业资源合理配置,从而使企业能够适应瞬息万变的市场经济竞争环境,求得最大的经济效益。特别是在矿山安全生产过程中的实时信息监测、收集、分析、预警、决策等方面发挥重大作用。
2.数字矿山的特征和基本组成
基于DM的定义,DM应具有以下六大特征:以高速企业网为“路网”;以采矿CAD(MCAD)、虚拟现实(VR)、仿真(CS)、科学计算(SC)与可视化(VS)为“车辆”;以矿业数据和矿业应用模型为“货物”;以真三维地学模拟(3DGM)和数据挖掘为“包装”;以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障”和以矿山GIS(MGIS)为“调度”。DM的最终表现为矿山的高度信息化、自动化和高效率,以至到无人采矿和遥控采矿。
DM的基本组成可大致为采集系统、调度系统、功能系统、包装系统和核心系统五部分。
⑴采集系统
负责数据采集与处理,包括测量、勘探、传感和文档四类基础数据采集子系统;其关键是所有数据的数字化。科技论文。
⑵调度系统
指MGIS,负责提供拓扑建立与维护、空间查询与分析、制图与输出等GIS基本功能,并进行数据访问控制、开放接口和生产调度与指挥管理等。科技论文。科技论文。
⑶功能系统
负责提供各类专业模拟与分析功能,包括MCAD、VM、MS、SC、AI和SV等。
⑷包装系统
负责提供3D空间建模工具、多源异质矿山数据的空间融合环境和数据过滤、组合与封装机制,包括3DGM和数据挖掘工具。
⑸核心系统
负责统一管理数据和模型,决策分析与支持等。
可以看出,数字矿山的核心是数据。与矿山相关的地理空间数据仓库和属性数据仓库是DM的基础。地理空间数据仓库用来管理海量的井上、下矿山地物的几何信息、拓扑信息。属性数据仓库管理与之相关的矿山属性信息,必须建立好矿山地理信息系统(MGIS)。在此基础上再建立相关模型仓库,管理各类为矿业工程、生产、安全、经营、管理、决策等服务的各类专业应用模型,如开采沉陷计算、开采沉陷预计、顶板垮落计算、围岩运动模型、储量计算、通风网络解算、瓦斯聚集模型、涌水计算等。数据仓库所管理的海量数据与模型仓库所管理的矿业模型,就是可以被各类“车辆”在DM“路网”上运输的数字“货物”。因此,在数字矿山建设中,矿山测量的重要工作和作用就是建立全面的地理空间基础信息系统及地理空间应用系统。做好基础数据的采集、组织、管理和利用将会给其他设备和生产信息的加载与集成提供统一的地理空间位置平台。
3.矿山测量任务
矿山测量因具有一定的的特殊性和多学科交叉性,曾单独为一个专业,它的发展和进步与三个方面密切相关:一是采矿技术和矿业工程的发展及要求;二是测绘科学技术与仪器设备的发展;三是其它学科的发展与影响。矿山测量工作者担负着矿山地面和地下三维空间的测量、定位与制图,矿体几何,储量管理及开采监督,开采沉陷观测及开采损害防护等任务。近十多年来,资源、环境、灾害和人口问题成为人类社会发展的四个重大问题。国内外资料表明,矿山测量工作者在矿区和工矿城市环境的动态综合监测,环境评价,及矿区环境信息管理,矿区开采信息管理系统,开采沉陷区综合治理等方面做了大量的工作,起到了重要作用。
目前,以3S为主导的空间信息技术将逐渐应用于矿山测量及矿山建设与生产中,对现代化采矿工业起到优质高效服务和辅助决策的作用。现代矿山测量的主要任务可概括为:在矿山勘测、设计、开发和生产运营阶段,对矿区地面和地下空间资源(以矿产资源和土地资源为主)和环境信息进行采集、存储、处理、显示、分析、利用,为合理有效的开发资源、保护资源、保护环境、治理环境服务,为工矿区可持续发展服务。
4.主要研究内容与目标
在数字矿山建设中,就矿山测量而言,除常规的矿井建设、生产中的测量任务之外,应特别重视以下的研究:矿图数字化与数字化成图—自动化矿山地学信息采集系统;矿山开采环境的综合评价与治理—矿山开采环境四维动态信息系统; GIS和GPS(全球定位系统)结合及其在矿山开采环境监测与治理中的应用—矿山开采环境实时监测系统;矿山环境信息系统的质量模型及其精度不确定性处理—矿山开采环境信息系统的误差分析系统。
4.1矿图数字化和数字化成图—自动化矿山地学信息系统
矿图数字化和数字化成图将成为矿山GIS数据采集的基本手段。实现数据采集自动化是降低矿山GIS成本的重要途径。综合利用不同的数据源(井上下测量、数字化矿图、地勘信息、航测遥感信息等)、建立适合矿山各类应用的基础地理空间信息数据库及分层信息(包括设备位置及属性信息),建立好矿山地学信息系统。同时注重模式识别和专家系统理论。研究的最终目标是实现矿图数据采集、识别和处理的自动化。
4.2矿山开采环境的综合评价与治理—矿山开采环境四维动态信息系统
矿山开采环境综合评价与治理不仅包括传统的开采沉陷预测与安全开采方案评估,矿区塌陷区综合治理与动态环境评价、矿区土地管理与区域规划等内容,更重要的是采用GIS技术手段。针对矿山开采空间状态是随时间和生产发展而变化的特点,在现有GIS数据模型基础上,研究适用于矿山开采环境的空间和时间综合四维数据模型,建立有效的矿山地理信息系统。该系统应达到如下目标:
①实现各类地质采矿条件下开采沉陷的四维动态模拟,为矿山开采沉陷的综合治理(建筑物保护、安全开采方案、保护煤柱设计,采动滑坡治理等)提供依据;②实现矿区生产管理的动态模拟,为主管部门提供决策咨询;③实现矿区土地资源(地面覆盖物、地下管道工程、塌陷区生态复垦)自动化管理,为矿区开采环境的综合评价与治理提供依据。
5.结论
随着矿山生产的发展和科学技术的进步,矿山测量向工程型转化是矿山测量事业发展的必然。即矿山测量职能除着重现代测绘仪器在矿山生产中的研究应用外,将由单一纯工程服务型向工程服务决策型转化,矿山测量工作者的素质应由专门人才向一专多能及工程型扩展。矿区经济要可持续发展,必然要求交通运输、工业、农业及相关领域可持续发展,必然带来矿区采动,地表建设如厂房、高速公路、楼群建筑等新的疑难问题,采矿工程、矿山测量工程、岩土工程相结合来解决这类新型边缘问题势在必行,矿业可持续发展过程必然是矿山测量工程化发展过程,也是多学科穿插重新组合形成新门类学科的过程。矿山测量工作者将在矿山边坡工程、矿山地压控制,开采沉陷及采矿地表建设、岩石动力学问题等发挥较重要的决策职能。
参考文献:
[1]郭进伟,武先利. 数字矿山系统分析与建模[J]. 煤炭经济研究, 2009, (08) .
矿山数字化解决方案篇4
关键词：公钥基础设施（PKI）；数字认证（CA）；矿区管理；信息安全；密码服务器
0引言
当前我国矿山企业安全生产形势依然严峻，安全生产基础相对薄弱，事故总量还是很大，煤矿、金矿等高危行业结构不合理，应急处置以及救援抢险能力相对不足，部分企业违规违章现象依然存在，给安全生产带来一定的安全隐患［1］。随着计算机通信和网络技术的快速发展，矿山企业安全生产的信息化管理成为衡量企业现代化建设的重要指标，也是促进企业安全生产、提升效益的重要方式。矿区安全生产管理平台在部署时，采用开放式架构，兼容主流信息技术，在．NET平台的基础上，为了满足多种信息源服务终端的需求，平台采用了多种基础数据库模型技术，保证安全管理平台的系统整合能力。平台采用面向服务的架构（SOA）设计，并基于分层和分类结合的混合模式，数据交换模式采用标准的XML等技术，应用统一规范的数据交换接口及应用程序接口，安全机制相对可靠［2］。平台基于J2EE技术架构，支持HTML和DHTML等Web浏览器标准，设计原则遵循高内聚、低耦合的原则，降低系统各个功能模块间的耦合度，降低操作难度，提高系统的通用性。根据矿山企业矿区分散、不聚集的特点，为保证矿山生产网和办公信息网之间以及与外网之间的信息交换畅通，确保信息在产生、存储、传输和处理过程中的安全性，需要建立全网统一的认证与授权机制、时间服务和密码服务。目前，在各种技术，基于PKI／CA的信息安全技术能合理的作用于矿区安全生产信息化管理平台，从而保证安全策略得以完整准确的实现，该技术是解决数据加密、保护信息安全最有效的方案［3］。
1基于PKI技术的安全生产管理平台体系研究
1．1安全生产管理平台的需求分析
矿区安全生产管理平台为解决矿山企业安全统一管理应运而生，以安全生产风险管控为核心的风险管理平台是目前各个矿山企业信息化建设的新趋势。以安全生产管理为核心的平台建设可以实现对危险隐患的合理分析，形成事前管理、事中风险预控、事后应急救援在内贯穿安全生产管理全过程的监督管理，从而达到提升安全管理水平的目的。
1．2安全生产管理平台的系统功能设计
以矿区实际情况为前提，以信息资源规划和开发利用为主线，以安全法律法规为支撑，根据功能需求，在成熟的软件开发方法论的指导下，矿山企业安全生产信息化管理系统的主要功能框架如图1所示，其子系统设计如下：包括风险管理子系统、事故管理子系统、安全隐患管理子系统、应急救援子系统、安全培训子系统、监督检查子系统、质量标准化子系统等7大部分。其中风险管理子系统主要负责矿区风险评估，衡量事故发生的可能性并对其可能造成的相关损失进行评估，根据风险评估结果，制定相应的管理标准及措施；事故管理子系统主要负责对已发生的事故进行统计，形成事故报告、事故月报、事故数据库等，方便查询，根据需求进行事故通报和责任追究；安全隐患管理子系统主要进行安全隐患追踪、及时对隐患信息进行登记、上报、汇总等，形成隐患整改通知单，及时开展追踪和销号管理等；应急救援子系统主要针对突发紧急事件进行预防、救援、恢复等管理，以应急救援案例库为依托，类比实际案例，推送相关匹配度最高的案例辅助应急救援决策，此外该模块涵盖救援队伍、救援机构等详细信息；安全培训子系统主要负责相关人员安全的培训信息统计，及时对持证人员进行过期预警提示，服务于公司的安全培训管理等制度；监督检查子系统主要进行安全活动制定、、总结等，下设安全检查、整改落实、经验总结等三个子模块，为安全监督管理机构安全检查发现的问题、形成原因、改进措施、整改建议等；质量标准化子系统主要为管理人员提供标准库查询、检查数据汇总等服务，方便现场检查及质量便准化考核等。
1．3安全生产管理平台的PKI／CA技术分析
1．3．1PKI技术体系简介
随着当前信息系统建设的快速发展和数字网络化的应用的普及，不同部门之间、跨部门的信息共享和综合分析的需求也在日益增加，与此同时当前信息网络应用中也面临着信息量大、数据种类繁多，不同数据访问要求不同等现状，因此包括信息保密性、身份认证、访问权限管理等在内的信息安全问题急需解决。公钥基础设施（publickeyinfrastructure）简称PKI，为解决大型信息网络面临的安全问题应运而生。PKI是当前信息化安全建设的基础和重要保证。PKI是一种具有安全性和透明性的密钥管理系统，通过为用户提供密钥和证书管理服务，提供安全策略，从而建立安全有效的网络环境，保证数据信息在安全传输的过程中不被非法偷看以及非授权者篡改等，从而达到保护用户信息机密、完整的目的［4－6］。通常来说，一个完整的PKI系统包含认证中心数CA（certificateauthority）、证书库、密钥备份及恢复系统，证书作废处理系统，客户端证书处理系统等五大部分，其中CA是PKI的核心执行机构，证书库是存放公钥和用户证书的信息库［5－7］。
1．3．2基于PKI体系的矿山安全生产信息化管理体系结构
PKI作为一种安全技术，已经深入到常规网络的各个层面，使用户可以在多种应用环境中使用加密及数据签名技术，是当前网络信息安全问题的综合解决方案，为企业的信息安全保驾护航。对于本文分析的矿山企业安全生产管理平台，PKI技术将重点解决用户访问权限、信息传输、数据共享等问题，如准确验证登录用户身份、保证跨部门之间的信息保密与共享、防止信息窃取保证信息安全传输等等。矿山安全生产信息化管理平台的PKI安全服务体系主要包括证书签发管理和PKI安全服务两部分，如图2的方框所示。其中PKI的主体是证书机构CA、注册机构RA（registrationauthority）、密钥管理KM（keymanagement），其中核心组成CA是数字证书的颁发机构，数字证书就是网络用户的身份证，CA审核用户身份等信息并与公钥结合形成数字证书，从而确保其真实有效性，使得PKI能够为网络用户提供较好的安全服务［7］。RA在整个体系中起承上启下的衔接作用，是连接用户和CA之间的桥梁，既向CA转发证书请求，也向安全服务器转发CA签发的证书等。KM主要负责密钥的备份、恢复、保存等管理服务，三个系统完成了证书签发、管理等功能。公共安全接口具有一套通用、抽象的系统函数，实现语言较多，具体的密码算法不会影响到该接口，设计者可以根据自己对于系统的需求对安全接口进行开发，该接口根据工作环节及性能分为初始化部分、安全操作部分、解编部分、通信部分等。
管理调度单元衔接公共安全接口与密码服务单元，公共安全初始化部分通过管理调度单元选择密码服务单元，而管理调度单元向负载最小的密码服务单元进行申请密码服务，从而使得服务器负载均衡。当系统调度单元出现故障时，系统会随机分配一个密码服务单元，保证应用系统的正常运行，在保证系统负载均衡的同时，也保证数据的冗余备份，从而为应用系统提供及时安全的密码服务。密码服务单元是PKI密码服务的核心部分，负责提供相关密码算法及密钥管理功能。密码服务器根据配置需求及应用情况包含多个密码服务单元，当一个单元出现故障时，可以通过管理调度单元进行分配，从而保证应用系统的正常运行。密码算法根据功能特性主要分为三类：非对称密码算法（公钥密码）、对称密码算法（传统密码）和安全Hash算法［9－10］。非对称密码算法计算速度相对较慢，但其电子签名和密钥交换功能有更广阔的应用范围；对称密码算法运算速度较快，适用于大数据高流速的数据加密／解密功能，但是难以实现用户身份识别等功能；安全Hash算法可以用来实现数据完整性验证和辅助电子签名等功能。密钥管理主要包括密钥的产生、更新、泄露处理、有效期管理、存储、销毁等功能，从而保证密钥的安全有效运行。实时监控单元对密码服务器中的单元状态进行实时监控，及时找到密码服务的相关故障，此外实时监控单元的日志功能可以记载密码服务器出现问题的详细信息。以PKI技术为核心的信息安全架构体系可以有效的作用于矿山安全生产信息化管理平台的正常设计和应用中，尤其是多层次的网络系统中，从而保证安全策略顺利实施，从而保证整个平台系统的信息安全和应用安全。
2PKI／CA相关技术在矿山企业安全生产管理建设中的应用效果
以密码技术为核心的PKI／CA技术，提高了网络的安全性与可靠性，较好地解决了信息共享开放与信息保密隐私的关系、网络互联性与局部网络隔离的关系，保证矿山企业安全生产管理建设的信息安全性，为企业内部用户提供了安全信赖的网络环境，保证了企业不受信息安全威胁，为矿山的安全生产、信息管理提供了技术保障，在数据安全管理、业务协调以及实时智能指挥等领域取得了一定的应用效果。
2．1在数据安全管理领域的应用效果
2．1．1身份认证和访问控制方面
安全生产管理平台用户角色众多，有企业监管人员，公众访问人员，平台内部测试管理人员等，一人多账户多角色多权限，容易带来极大的安全隐患问题，因此具有支持多种认证方式同时具有统一认证访问控制的安全机制及用户权限管理方案变的非常重要。安全生产管理平台基于PKI技术将证书策略应用于用户的访问控制中，不同级别的登录人员可以设置不同的访问权限，通过网上进行信息传递的身份证明，为用户和数据之间建立起可信任的桥梁，有效的保证了平台信息的安全服务。
2．1．2安全传输方面
矿山安全生产信息化管理会产生大量的数据，数据规模大、种类繁多，随之而来的是数据安全管理和通讯安全的问题，安全的信息通讯是解决信息安全威胁的重要手段之一。安全生产管理平台采用的PKI相关技术，可以使用不同系统间的跨域共享和灵活授权，可以提供不同系统访问的授权管理、密钥管理、身份认证、责任认定，使得系统传输的数据信息具有较高的安全性、完整性、并在消息传递过程中完成信息的加密和数字签名，大大提高了平台通讯的安全性。
2．2在业务协调、实时智能指挥领域的应用效果
安全生产管理平台以安全生产风险管控为核心，在成熟的软件开发方法论的指导下，将风险管理、事故管理、安全隐患排查、应急救援、安全培训、监督检查等内容整合到统一平台。PKI相关技术保证了各个系统之间的数据共享和安全通信，通过登陆人员访问权限和各模块之间协调管理，为公司的安全生产提供了技术保证，从而对生产过程中的风险进行有效管理，提升安全管理效率，降低安全生产事故。PKI技术保证了系统通讯的正常安全运转，实现各个系统之间的资源共享，消除各个系统之间的信息孤岛，实现各个子系统的协调调度，使得各类用户可以方便快捷的访问、管理平台，将各类信息安全的联系起来，同时借助系统对监控数据进行智能分析和决策支持，使得事故实时智能指挥成为可能，并逐步实现了事故管理由事后应急响应到事前预警提示，对于提高矿区防灾能力，实现矿区安全高效生产、提高安全管理水平具有重要的引领作用。
3结语
PKI技术体系通过管理数字证书和密钥的方式，为用户搭建安全可靠的网络平台，使得用户可以在多种用户环境中方便的进行加密和数字签名，保证了矿区安全生产管理平台身份识别、信息传递、访问权限等的安全实施，依托数字证书、密钥管理等技术，可以有效的生成、保存、更新管理密钥，解决了网络身份认证、信息完整性和抗依赖性等安全难题，为解决矿山安全生产信息化管理中存在的信息安全等因素提供了强大的技术支撑。考虑到PKI技术本身缺点以及矿山企业的行业特性，该技术仍有一定的缺陷。在实际中，PKI技术构建和运行成本高昂，此外用户认识水平、相关法律政策等因素的制约，都不利于PKI技术应用发展。因此，需要解决多个独立PKI系统之间的交叉认证与互操作性等，以及证书过期、撤销、丢失带来的密钥托管和证书安全等问题［11］。尽管如此，PKI技术的前景仍然是广阔的，随着相关技术的快速发展，PKI相关技术仍然是矿山安全管理信息化建设中解决通讯安全问题的必然选择。
参考文献
［1］刘星魁，谢金亮，LIUXing－kui，等．煤矿安全生产现状及对策探讨［J］．煤炭技术，2008，27（1）：139－141．
［2］史科蕾，石秋发．基于PKI／CA技术在矿区服务平台中安全管理的设计与实现［J］．煤炭技术，2013（6）：280－281．
［3］熊万安，龚耀寰．基于公开密钥基础结构（PKI）的信息安全技术［J］．电子科技大学学报：社会科学版，2001，3（1）：4－6．
［4］张慧．PKI技术研究［J］．湖北第二师范学院学报，2007，24（8）：42－44．
［5］李彦，王柯柯．基于PKI技术的认证中心研究［J］．计算机科学，2006，33（2）：110－112．
［6］谢冬青，冷健．PKI原理与技术［M］．北京：清华大学出版社，2004．
［7］黄兰英．PKI技术和网络安全模型研究［J］．孝感学院学报，2007，27（6）：62－64．
［8］陈雨婕．基于PKI的矿山企业网络信息安全研究［J］．矿山测量，2011（3）：46－47．
［9］秦志光．密码算法的现状和发展研究［J］．计算机应用，2004，24（2）：1－4．
［10］张晓丰，樊启华，程红斌．密码算法研究［J］．计算机技术与发展，2006，16（2）：179－180．
［11］李健，张笈．PKI在云计算中的应用研究［J］．信息网络安全，2011（8）：44－47.
矿山数字化解决方案篇5
关键词：矿山测量；技术应用 ；数字化
Abstract: The work of mine surveying is indispensable in the mine production and construction, is the basis of mine production and construction work, but also relate to the work safety in mines. With the development of modern science and technology, the inevitable trend of digital construction of mine surveying is development, mine surveying is a key link in the construction of digital mine. This paper in digital measurement technology application in mine surveying is discussed.
Key words: mine surveying; technology; digital
中图分类号：P25 文献标识码：文章编号：
一、数字矿山的特点和组成
从数字矿山的基本定义中我们就可以看出，数字矿山是一种综合性很强的应用系统，它具备了多种功能特性：数字矿山是以企业的内部网络作为“道路”；将采矿、现实模拟、科学计算与智能化作为“工具”；把采矿过程中的专业数据和应用模型作为“载体”；以真实的三维地学模拟和采矿资料作“包装”，以不同地质条件下的矿业开采数据和系统更新做“保障”；以矿山为“调度”。数字矿山通过将这些环节进行合理的调配和整合，从而实现矿也开采过程中，信息及时化、自动化和矿山开采的高效率。最终实现整个开采和生产过程，在没有人的干预下实现矿业开采和生产的自动化管理。数字矿山系统是由五个部分组成，分别是：信息采集系统、调度系统、功能系统、包装系统、核心系统。这个五个系统在矿山生产和开采的运营过程中都有着非常重要的作用。
1.信息采集系统。所谓信息采集系统，是在矿山的开采过程中，将信息资料和具体数据进行搜集和整理并存储起来。信息采集系统又可划分成为几个小系统，比如说对矿山的测量、勘察、传输和记录这几个信息采集子系统。这个环节中重要的一点是实现信息资料数据的数字化。
2.调度系统。这里所指的调度系统是通过拓展建设和维护、绘图与传输等一些基本功能，实现对信息数据访问的控制，做好开放端口和生产调度的协调工作，加强管理。
3.功能系统。功能系统作为数字矿山系统中的重要组成部分，它的主要作用是负责为数字矿山系统提高各种专业虚拟和分析研究功能，通过对一些数据的分析研究和整理，为数字矿山系统的正常运行提供一定的理论基础。
4.包装系统。在数字化矿山系统中，包装系统主要是为其提供专业的模型工具，并做好不同地理环境下的矿山资料数据和信息资料的筛选功能。
5.核心系统。核心系统主要是在数字化矿山系统中，实现对信息资料数据和各种模具的统一化管理。为企业管理者作出正确的决策提供正确决策分析和理论依据。
信息资料数据作为数字矿山系统中的核心，有着十分重要的作用。与矿山息息相关的地理空间环境数据仓库和以及属性数据仓库是数字矿山系统的基础。在这个基础之上通过建立相关的模具仓库，对矿业的开采、生产、和发展等提供相关的应用模型。比如冒顶预计、冒顶计算、顶板脱离计算、开采陷落计算、水位量设计、甲烷聚集模型等内容。数据仓库中所存储的所有资料数据和模具仓库中所存放的所有矿业模型。就是通过被各种“工具”在数字矿山的“道路”上，输送的数字“载体”。所以在实现矿山测量的数字化过程中，最主要的就是建立一个全面的地理环境信息系统和地理空间划分应用系统。
二、矿山数字化测量技术
1.矿山测量任务
矿山测量因具有一定的的特殊性和多学科交叉性,曾单独为一个专业,它的发展和进步与三个方面密切相关：一是采矿技术和矿业工程的发展及要求；二是测绘科学技术与仪器设备的发展；三是其它学科的发展与影响。矿山测量工作者担负着矿山地面和地下三维空间的测量、定位与制图，矿体几何，储量管理及开采监督，开采沉陷观测及开采损害防护等任务。近十多年来,资源、环境、灾害和人口问题成为人类社会发展的四个重大问题。国内外资料表明,矿山测量工作者在矿区和工矿城市环境的动态综合监测,环境评价,及矿区环境信息管理,矿区开采信息管理系统,开采沉陷区综合治理等方面做了大量的工作,起到了重要作用。
目前以3S为主导的空间信息技术将逐渐应用于矿山测量及矿山建设与生产中,对现代化采矿工业起到优质高效服务和辅助决策的作用。现代矿山测量的主要任务可概括为:在矿山勘测、设计、开发和生产运营阶段,对矿区地面和地下空间资源(以矿产资源和土地资源为主)和环境信息进行采集、存储、处理、显示、分析、利用,为合理有效的开发资源、保护资源、保护环境、治理环境服务,为工矿区可持续发展服务。
2、主要研究内容与目标
在数字矿山建设中,就矿山测量而言,除常规的矿井建设、生产中的测量任务之外,应特别重视以下的研究:矿图数字化与数字化成图—自动化矿山地学信息采集系统;矿山开采环境的综合评价与治理—矿山开采环境四维动态信息系统;GIS和GPS(全球定位系统)结合及其在矿山开采环境监测与治理中的应用—矿山开采环境实时监测系统;矿山环境信息系统的质量模型及其精度不确定性处理—矿山开采环境信息系统的误差分析系统。
（1）矿图数字化和数字化成图—自动化矿山地学信息系统
矿图数字化和数字化成图将成为矿山GIS数据采集的基本手段。实现数据采集自动化是降低矿山GIS成本的重要途径。综合利用不同的数据源(井上下测量、数字化矿图、地勘信息、航测遥感信息等)、建立适合矿山各类应用的基础地理空间信息数据库及分层信息(包括设备位置及属性信息),建立好矿山地学信息系统。同时注重模式识别和专家系统理论。研究的最终目标是实现矿图数据采集、识别和处理的自动化。
1)三维可视化技术
三维可视化技术是对矿山数据建立模型并进行立体化描绘的技术手段,它将数据转化成可视的形象,具体能够表现矿体的空间位置、地形形态、矿井上下的操作演示,形象直观,能够增强工作人员的理解,增强开发过程中的精确度,并且能够增强矿山工作的安全性。实际运用中经常使用3DMAX和Maya设计软件。首先,要建立模型。就是通过软件中的点、线、面的合理配合与调度,根据相关数据,建立矿体的数字化模型,能够展现矿体的位置与形状,模拟开发工作的具体细节。其次要对模型贴材质。通过第一步的建模,我们大致可以了解矿体的宏观形象,而贴材质就是要根据实际地行情况赋予模型具体的属性特征,像颜色、光泽、光滑度以及反射效果等等,通过这一步将大大增加模型的真实性。第三,进行渲染,主要就是给模型加上光照。模拟实际情况,合理安排光源的位置与光的强弱,将模拟的画面渲染出来。第四,制作动画。就是根据DV拍摄的实际情况,模拟动画场景,将静止的物体动态化。这一步可以实现对工作场景的动画模拟,监测可操作性,规避不必要的风险。
2)数字化资料处理技术
在矿山测量工作中的数据处理,主要是指对数字、图形、以及文字和表格的处理,包括采集、处理及存储。在实际工作中主要是利用计算机对测量数据进行加工整理,制作电子化表格,并进行数据共享。在这个过程中要运用到专业化的数字处理软件,像VB等,这样能够有效建立数字数据库,并能够增强数字共享性及以维护性和易保存性。
(2)矿山开采环境的综合评价与治理—矿山开采环境四维动态信息系统
矿山开采环境综合评价与治理不仅包括传统的开采沉陷预测与安全开采方案评估,矿区塌陷区综合治理与动态环境评价、矿区土地管理与区域规划等内容,更重要的是采用GIS技术手段。针对矿山开采空间状态是随时间和生产发展而变化的特点,在现有GIS数据模型基础上,研究适用于矿山开采环境的空间和时间综合四维数据模型,建立有效的矿山地理信息系统。该系统应达到如下目标:
1)实现各类地质采矿条件下开采沉陷的四维动态模拟,为矿山开采沉陷的综合治理(建筑物保护、安全开采方案、保护煤柱设计,采动滑坡治理等)提供依据。
2)实现矿区生产管理的动态模拟,为主管部门提供决策咨询。
3)实现矿区土地资源(地面覆盖物、地下管道工程、塌陷区生态复垦)自动化管理,为矿区开采环境的综合评价与治理提供依据。
(3)GPS和GIS结合及其在矿山开采环境监测中的应用—矿山开采环境实时监测系统.GPS定位技术是美国自70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。目前,我国已开始应用GPS定位技术。对于矿山开采环境研究而言,主要是采用GPS定位技术采集地面动态坐标数据,并采用GIS进行数据管理和空间分析,从而获得所需信息。最终达到直接采用GPS技术对GIS作实时更新,建立矿山开采环境的实时监测系统。
三、结束语
矿山测量工作是矿山生产建设的基础性工作。一直以来在矿山测量时都沿用传统的手工计算和绘图方法,但是随着现代计算机和通信技术的迅猛发展,传统的方法显然已经不能适应时代的变化,一味的固守反而会阻碍矿山测量工作的发展,因此加大数字化技术在矿山测量中的应用是必然趋势。
参考文献：
[1] 郭先利.数字矿山系统分析与建模[J]， 煤炭经济研究，2012(08)
矿山数字化解决方案篇6
[关键词]矿山测量 数字矿山 作用
[中图分类号] TD17 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-281-2
随着数字化、信息化的快速发展，数字化技术的应用已经相当的广泛，不仅仅局限于计算机领域，其在矿业界也得到了很好地应用。数字矿山（ DigitalMine， DM）的提出和建设很快受到了大家的关注和重视。而作为矿产业中相对基础的工作之一，矿山测量的内涵不断被注入新的元素，其在数字矿山建设中发挥的重要作用也得到了更好的体现，并在一定程度上被矿产行业内人士赋予了与时俱进的新的内涵。因此，深刻认识到矿山测量在数字矿山建设中的诸多作用，从而引起整个矿产行业对数字矿山建设中的矿山测量的不断改进的关注和重视，对于矿产行业而言，具有十分重要的价值和意义。
1矿山测量概述
1.1矿山测量的定义
多年以来，我国虽然是矿产资源丰富的大国之一，但是也一直被人口、资源、环境，以及风雪灾害等几大难题困扰，对此，矿产行业的相关专家、学者、以及精英进行了深入的探讨和归纳总结，从而发现，如果要做到综合性地治理矿业的整个经营活动，不但要对矿山的开采和生产的整个过程实行不间断的、实时的动态监督，而且要对其相应的环境进行综合监测，同时，还要加强对以此途径而搜集到的各种数据资料的信息化管理。具体来说，矿山测量（Mine Survey）一方面是一项在矿山建设和采矿过程中，为矿山的生产和运营管理、规划设计、勘探建设，以及矿山报废等完成测绘的工作，另一方面，矿山测量又是一个多学科交叉形成，并且相对独立的专业。当今矿业界，数字矿山建设中的矿山测量技术在一定程度上发挥了重要的作用，并且为合理地开发矿山资源和矿业的全面可持续发展提供了一个很好的契机。
1.2矿山测量的内容
在数字矿山建设的进程中，矿山测量是不可或缺的重要组成部分，不但有利于一般性的建设的顺利开展，而且利于生产性测量的开展。矿山测量的内容丰富，主要包括这样几个方面的内容：首先，矿山测量使用了数字化成图和矿图数字化的自动化矿山地学信息系统，这也就是矿山的地理信息系统的数据采集的两种重要的手段。其次，矿山测量使用了四维动态信息系统，主要包括矿山开采环境的综合性评价和矿山开采环境的治理这两个方面，为矿山开采环境的实时监控，以及治理提供了一些比较重要的参考依据。再者，矿山测量使用了矿山开采环境的实时监测系统，并且将GPS和GIS两者相结合。最后，矿山测量还包括对矿山开采环境信息系统的质量模型，以及开采环境信息系统的精确度的关注，对得到的相关数据进行细致的分析，同时，在此基础上形成一整套关于矿山开采环境系统的评价系统。
2数字矿山的内涵
对于矿业界而言，数字矿山建设正在迅速发展，并且在很多地区的矿山行业中得到认可和大力推进。但可能对于数字矿山的具体内涵还不甚理解，因此，对数字矿山的内涵进行简单的阐述。就其最基本的定义而言，数字矿山是指通过使用最现代化的、最先进的科学技术，比如传感器网络技术、数据库的技术等相联系的技术，以此在矿山行业的生产领域之内，对矿山建设的各个阶段和各个生产环节，进行相应的科学性的、集成性的、数字性的，以及网络性的全面管理，同时，为了满足矿业的实际的应用要求，解决矿山的规划，安全、经营，以及相应的应急救援的问题的应用。数字矿山建设一方面给各个企业的矿山的安全生产的进行提供了很大的保障，另一方面，有利于相关数据信息的及时更新、传达，提高了生产效率，使得各个矿山企业获得更大的经济收益。
3矿山测量在数字矿山建设中的作用
3.1为矿山开采提供条件
在矿山开采的过程中经常会面对比较恶劣、严峻的实际情况，一方面，是矿山本身可能带来的地质松动、滑坡等危险情况的发生;另一方面，是就矿山开采而言必然会出现的各种各样的开采沉陷的情形。无论是哪一种情况的出现，都存在着极大的不安全因素，甚至威胁生命的可能性。因此，最基本的矿山测量工作就显得尤为重要，在数字矿山建设中的矿山测量可以实现对各种地质采矿条件下可能会出现的各种开采沉陷的情形的四维动态模拟，这样就为实际的矿山开采工作的实行制造了良好的运行条件。数字矿山建设中的矿山测量主要为可能出现的矿山开采过程中的沉陷情况进行综合性的治理、设计安全系数比较高的开采方案、对附近的建筑物的保护，以及采动滑坡治理等方面都提供了优化条件，使其能够顺利进行。
3.2为主管部门提供决策咨询
无论是哪种工程的实施，都需要进行预先的勘测，将准确的数据信息等内容上报给主管部门，经由相应的部门进行详细地分析探讨后再进行最后动工的决策。对于矿业这样体系复杂，存在极大安全隐患，并且对数据不容半点马虎的行业来说，矿山测量的重要性可想而知。而正是数字矿山建设中的矿山测量的实行，为矿业的相关主管部门的决策提供了比较精准的数据，矿山测量所呈现的关于矿区生产管理方面的动态模拟，在一定程度上保障了主管部门最终决策的明智性。
3.3为矿区资源环境分析提供依据
数字矿山建设已经是矿业要长远发展的不可置疑的选择，而矿山测量在其中发挥的关键性作用更是不容小觑，除了为矿山开采提供条件、为主管部门提供决策咨询之外，还为矿区资源环境分析提供了重要的依据。无论是对于地面覆盖物，以及相关的地下管道工程，还是塌陷区生态复垦，都是矿业开采过程中值得注意和考虑的问题。如果要实现矿区资源的自动化管理，合理利用矿区的土地资源，同时，对矿区开采环境进行一定的合理的、综合性的评价，及其治理，就要发挥矿山测量的重要作用，为矿区资源环境的正确分析提供相对可靠的依据。
4结语
综上所述，随着科学文化技术的发展和繁荣，矿山的生产及其技术的开发都具有十分重要的意义。随着信息化、数字化时代的到来，数字矿山建设的进行和发展是必然趋势，而其中的矿山测量所发挥的作用的重要性越来越被矿业界人士所看重。通过上文对数字矿山及矿山测量的含义的理解，总结归纳出的矿山测量为矿山开采提供条件、为主管部门提供决策咨询，以及为矿区资源环境分析提供依据等重要作用，一定可以为矿产业未来的发展提供一定的参考依据，并且，使得矿业在不断快速发展的同时，不要忽视矿山测量技术在数字矿山建设中所发挥的十分重要的作用，以此发现更多有效的应用手段。
参考文献
[1] 李国清，胡乃联，陈道贵.金属矿山地质资源数字化建设框架研究[J].金属矿山，2010（4）：118-122.
[2] 吴立新.中国数字矿山进展[J].地理信息世界，2008（10）：6 ～13.
[3] 谭得健，徐希康，张申.浅谈自动化、信息化与数字矿山[J].煤炭科学技术，2006， 34（1） ：23-27.
[4] 李树刚，张志明，潘宏宇，等.基于Web-GIS构建煤矿瓦斯灾害信息系统[J].西安科技大学学报，2009（1）：28-30.
[5] 戴梅萼，史嘉权.微型计算机技术及应用[M].北京：清华大学出版社，2008.
[6] 王爱英.计算机组成与结构[M].北京：清华大学出版社，2007.
[7] 谢川，虞勤.虚拟存储及应用分析[J].电脑知识与技术，2007，1（3）：630 - 631.
[8] 张和生，张锦.对地理信息系统专业课程设置的思考[J].矿山测量，2005（4）：31 - 32.
[9] 陈国良，顾和和，李钢，等.矿山测量应用型人才培养的思考与实践[J].测绘工程，2008（1） 23-24.
矿山数字化解决方案篇7
[关键词]智能矿山采矿技术经济
[中图分类号] TD8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-278-2
近几年来，我国经济发展迅速，而矿山开发作为全球经济发展的主要命脉之一，更为经济发展提供了95%左右的能源和80%左右的工业原料。智能矿山技术将给世界矿业的发展带来前所未有的机遇，传统的矿山技术将逐渐退出矿业舞台，智能化、信息化、自动化的矿山技术即将开启一个崭新而充满活力的科技发展领域。下面，我们将对智能矿山技术的规划中体系结构的建立与采矿工作的实践研究进行探讨和分析。
1智能矿山技术的规划
1.1智能矿山的体系结构
智能化矿山的结构体系被分为感知层、解析层、传输层、处理层以及应用层五个层次。感知层的主要功能是感知与采集信息，利用条形码只读器、传感器、摄像头等设备，完成感知层的数据采集和设备控制任务。解析层是对感知层所采集的数据进行修复、筛选、编码，从中筛选出有用的信息进行向上传送，将重复无用的信息删除，以此来减少信息包丢失的概率并提高传输速度和上级对有效信息的获取速度。传输层主要包括数据接入和网络传输，简单地说，就是通过传感网实现各层之间数据信息的传递和交流。处理层是筛选出对应用层有用的信息，并进行分类、调取和上传工作。至于应用层，它的主要功能包括对已筛选出的数据信息进行汇聚、转换和分析，它最终实现了智能化矿山体系对细节的采集分析。由于在感知层我们已获取了大量有关数据，而这些原始数据对客户来说并不是全都需要的，因此，客户真正需要的，具有实际价值的内容需要通过应用层服务器的适配以传递到客户手中。另外，应用层还可通过指令来控制任务。
原来的系统只能在采集数据的过程中节约部分成本，这远不足以充分发挥智能矿山技术的特殊作用，只有在各个信息层间进行交流传递，才能在最大程度上发挥智能化矿山技术的特点，达到促进生产力发展、提高生产效率的作用，因此，各个信息层之间的信息交流传递在智能矿山技术发展上有着巨大的作用。
1.2智能矿山体系的构建
矿山智能化的实现重点在于它的执行阶段，这在整个智能电网发展过程中体现在其智能生产、智能监控、智能销售、智能管理以及智能决策五个方面。
（1）智能生产：在实际生产操作中，利用各种设备处于工作状态时的数据，并通过传输层将信息传送至处理中心进行统一控制管理。生产数据生成之后上行至中心数据库以便于实现资源共享。如此，各层管理人员都可以通过应用系统对实时反映的数据进行监控，从而便于调整生产进度。
（2）智能监控：生产过程中的安全问题是矿业中相当重要的一个环节。安全监控将井下瓦斯传感器、人员定位以及各相关的安全监控设备中的数据采集，自动判断工作环境是否处于安全状态，并能及时实施应急方案。更重要的一点是，智能矿山的系统可通过计算安全监控设备传回来的数据，分析其发展方向，并及时对存在安全隐患的工作环境实施解决方案，将危险扼杀在摇篮之中。
（3）智能销售：无论的那种环境上的道路交易都必须经过进矿、称重、装载、出矿等过程，实现智能销售要先实现对这些信息的智能管理。实现完全的智能销售就能建立起无需人值班的自动销售环境。
（4）智能管理：采矿工作的管理涉及多个方面，大至业务流程的管理，小至食堂用餐管理、宿舍管理等。智能矿山的管理工作终将结合矿业所持有的管理信息和资源，实现管理上的智能化。
（5）智能决策：在实现上述四项内容是智能化后，一座矿山的全部基本信息几乎完全实现了数据的实时共享，最大程度上确保了数据准确度。智能矿山系统将所获得的信息汇总处理，把无关联的数据体系转变为相辅相成的知识体系，再对其进行提炼成为决策，最终建立一个指导监控采矿工作的指挥中心。
2智能矿山技术的实践研究
2.1智能化采矿技术的基础
采矿技术基础是矿山工作得以顺利进行的前提，其中主要包括自动化矿山设备、矿山可视化技术以及矿山网络通讯技术。
（1）自动化矿山设备
随着经济社会的发展，许多发达国家的采矿设备也迅速发展起来，已研发使用多种矿山自动化设备。这些设备主要应用于凿岩、装药、矿石破碎、远距离通讯以及露天矿边坡检测等方面。如：美国卡特彼勒公司利用全球定位系统和高性能的数据通讯网络技术，对露天采矿设备进行全天候的智能监控。地下采矿设备的发展主要体现在两个方面：一是装备的系统配套，这要求有较高的机械化程度；二是装备无轨化、液压化、自动化程度要高，以满足无人驾驶和机器人作业的顺利进行。
（2）矿山可视化技术
可视化技术实现了人机交流，通过该技术，管理人员可以远程监控作业现场，并及时对底层环境、矿山实体、采矿活动等情况进行模拟分析。可视化技术的应用克服了原有技术中二维空间技术在数据处理和情境再现中的表达不充分，实现了空间的完全可视化。可视化技术以专业的地质、采矿、测量技术为基础，利用计算机技术建立了三维模型，为优化矿山开采方案以及合理生产工作提供了先进科技手段。
（3）矿山网络通讯技术
矿山网络通讯技术又包括计算机网络技术、无线通讯技术以及漏泄通讯技术。计算机网络技术主要作用于矿山企业的经营管理，借助计算机网络技术实现调度监控生产情况。无线通讯技术主要应用于采矿工作的实时管理和生产调度，该系统采用无线通讯系统和GPS技术将安装在各大型设备上的车载计算机记录的数据传送到中央计算机进行处理，以切实处理好设备存在的问题，提高设备生产效率，优化采矿作业。漏泄通讯技术以漏泄电缆为主要传输渠道，将漏泄电缆铺设到井下巷道中，组成全矿规模的无线电通讯网，它实现了通讯通道的互不干扰，建立了完整的语言通讯系统，从而实现了对矿山生产过程和生产安全性的远程监控。
2.2智能化采矿技术的实施
智能矿山技术的规划研究和机械系统的研制试验是智能矿山技术实施的前提，建立智能矿山思想，将中国的采矿技术推向国际舞台，实现了区域内智能化采矿的高效性。
（1）区域内智能矿山爆破技术
精确的数据提供为智能化爆破提供了有利条件，利用计算机的计算恩锡，实时掌握爆破爆下的矿石量和废石量，并对矿石进行品味测评，以决定爆下的矿石和废石的去向，从而节省运输费用，增加矿山的经济效益。智能化爆破技术还可对实际爆破效果进行分析，并与原爆破设计对比，及时修正爆破参数，在实施过程中不断提高爆破效果。区域内智能矿山的爆破技术可以有效提高采矿的回收率，并在最大程度上降低贫化率。而且可回避数据库中记录有断层或者其他不便于开采的地质构造，或者对该现象采取相应的解决措施，有效地保障了采场工作人员的生命安全和设备的安全维护。
（2）区域内智能矿山回采设计
在所得数据库的基础上，对区域内智能矿山进行回采设计，及时掌握每个采场的实时情况，在了解场地实际情况的前提下进行设计，然后进行爆破措施和出矿操作。再对采场实行探测操作，以获取采场的最新情况和变化情况，用于指导该采场的回采设计，该设计很大程度上减少了矿区的矿石浪费，降低损失，充分回收已经进行过爆破的采场所遗留的矿产资源，增加矿山的经济效益。
3结束语
现代化矿山的构建取决于该矿山智能化与信息化的发展，但智能矿山的建设过程中，仍存在许多悬而未决的问题，它需要各学科专家的共同努力来解决，这作为一项关系到矿业长期发展的重要任务将被归为矿业发展的重点项目。我们要尽快落实建立一个可以完美解决矿山问题的方案，使得矿山技术完全达到智能化，这项工程实现了机械与系统同时进行工业化生产的目的，提高了采矿工作的速度，增加了其经济效益。我们要让中国矿山用自己的实际例子告诉世界：智能矿山技术让采矿行业进步了！
参考文献
[1]吴立新，汪云甲，丁恩杰，朱旺喜，张瑞新，张申，王植.三论数字矿山--借力物联网保障矿山安全与智能采矿[J].煤炭学报，2012，03：357-365.
[2]张振东，赵英朝，何继荣.水泥矿山的数字化矿山技术应用与研究[J].矿业装备，2012，06：49-53.
矿山数字化解决方案篇8
关键词：东北大学；《采矿学》；本科专业；教材建设
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）10-0031-04
一、概述
当今世界综合国力的竞争，说到底就是人才的竞争，只有拥有了一流的人才，才有可能拥有未来。对于高等教育，培养造就富有创新精神和创新能力的卓越工程人才，既是历史赋予高校的重任，也是我国应对新一轮科学技术革命和知识经济挑战的必然选择。东北大学作为我国设立矿业工程学科最早的地矿类高校，在总结以往人才培养实践经验的基础上，围绕如何为社会培养具有全面创造性、技术性卓越工程人才这一问题，在开展教学体系改革的同时，积极开展《采矿学》教材建设与改革工作，努力探索和实践新的人才培养模式。本文根据采矿工程学科专业培养情况，就《采矿学》本科专业教材改革与实践进行探讨与总结。
进入二十一世纪，采矿技术发展十分迅速，发展主趋势从之前的以机械化和大型化为主，转向全面信息化、数字化、自动化，与采矿直接相关的理论和方法也随之发生了深刻的变化。在发达国家，地下铲运、凿岩等设备的自动导航和遥控操作、露天设备的无人驾驶和自动调度、全数字化优化设计等，已经在采矿实践中得到较广泛地应用。近年来出现的一个最新趋势，是高度重视采矿与生态环境的协调，尽量降低采矿对生态环境的冲击，尽快恢复采矿损毁区域的生态功能。我国大型矿山实现了机械化开采，也实现了一定程度地信息化和自动化，如露天矿运输系统自动调度、选矿流程自动监测和控制、采矿方案的CAD设计等。
上述采矿科学技术的发展，对采矿专业人才的知识结构提出了新的要求，对采矿专业课程的内容体系提出了新的要求，对相应教材的内容体系也提出了新的要求。采矿专业课程的教材不仅需要涵盖基本采矿方法和工艺，而且需要涵盖现代采矿科技要求的新理论和新方法，如矿山计算机建模理论和方法、开采方案和各种参数的优化理论和方法、矿山项目的经济评价方法、采矿对生态冲击的量化理论和方法以及生态恢复等。
采矿科学技术发展对相关专业知识的系统性也提出了更高的要求，采矿专业人才应是具有系统性专业技术知识的综合人才。过去以采矿工艺过程划分的课程与教材体系结构，难以实现各工艺环节知识的系统贯通。例如：爆破只讲述爆破相关知识，没有把什么样的爆破参数设计应用于什么采矿方式方法和工艺环节进行有机联系；巷道支护只讲述支护方式及其在给定载荷下的设计计算，没有把不同支护方式与它们所适用的那些采矿方法的具体巷道工程进行有机地联系等等。因此，采矿工程的专业教材在内容体系上，必须把相关专业知识以采矿方式方法和工艺过程为主线融会贯通，实现高度地知识系统性。
我国经济高速发展对矿产的巨大需求，需要利用越来越多的国外矿产资源。越来越多的矿业公司和采矿技术与管理人员走出国门，在国外从事矿产开采。而我国矿业在项目评价、设计、管理理念、方法和手段上与国外有较大的差别。这就需要采矿专业的知识结构能够兼顾国内的实用性和与国际的接轨，以便我国的采矿工程技术和管理人员在国外从事采矿时，能很快适应国际技术经济环境，促进国外资源的开发利用。因此，采矿工程的专业教材在内容体系上必须兼顾国内现实和与国际接轨。
东北大学《采矿学》教材针对上述需求并基于多年教学经验、多方反馈和大量调查研究编写而成，其内容体系在培养满足现代采矿科学技术要求的综合技术型和国际化专业人才中，正在发挥重要的作用。
二、教材改革与建设目标
《采矿学》教材总体建设目标：以教材为载体，推动教学内容体系的改革和完善，不断提高采矿专业人才的培养质量，使之适应采矿科学技术的发展要求。
在内容上，《采矿学》融入了过去教材中没有的、在国内外采矿实践中应用较成熟并在高效采矿上（高经济效益、高生产率、低生态冲击）发挥重要作用的理论和方法，如矿床数值模型的建立、边界品位的确定与优化、露天开采最终境界优化设计、生产计划整体优化、地下开采“三律”（矿岩移动规律、地压显现规律、岩体冒落规律）、露天矿GPS调度、技术经济评价、采矿生态压力和生态成本等。针对我国矿业公司越来越多地走出国门开发利用国外矿产资源的需要，在知识内容上兼顾国内应用和与国际的接轨。
在体系结构上，以采矿方式方法和工艺过程为主线，把相关知识和技术融会贯通，形成一个完整地体系。例如：在论述某一地下采矿方法的结构、采准工程布置以及爆破、落矿、出矿等工艺中，有机融合相关工程的参数设计、爆破设计、支护方式和适用设备选型等的相关理论和计算方法；在论述露天开采工艺中，有机融合各工艺的参数设计、设备选型配置、自动化调度等，并讲述相关的优化理论、模型和算法。
针对采矿工程机构和开采过程的时空性强、靠平面三视图难以建立完整的时空概念这一教学难点，《采矿学》教材配发了一套采矿工艺环节的三维动画短片，有效解决时空概念的建立问题。针对采矿工程教学有很强地实践性的特点，《采矿学》教材配发了“露天矿优化设计软件系统（教育版）”及实例数据库，学生可以用来巩固所学知识、提高知识运用能力，并可用于课程和毕业设计。
三、教材建设主要研究范围与实践内容
《采矿学》的编著者们长期从事采矿工程专业的教学工作，注重总结教学经验、收集反馈信息；注重掌握和跟踪国际、国内采矿领域的科学技术现状和发展趋势以及教学方法、课程设置和教学手段；注重研究总结采矿工程专业课程的教学难点和解决办法。
在采矿工程专业的课程内容体系方面，系统收集了美国、欧洲和我国一些大学的采矿工程专业课程所用教材，认真研究其知识体系结构设计。把所有课程依据内容归纳为几个知识板块，分析了这些学校采矿工程专业知识体系和教材的特点、优点。与美国南伊利诺大学采矿系教授、工程学院院长合作完成了论文“A REVIEW OF THE EVOLUTION OF MINING ENGINEERING CURRICULUM（采矿工程课程设置演化的回顾与评述）”，在2011年土耳其伊斯坦布尔召开的第22届世界采矿大会（22nd World Mining Congress）上发表，引起国际采矿界不小的反响。基于上述研究并针对我国采矿工业的特点和对人才的需求，形成了改革完善采矿工程专业课程体系的指导思想和结构框架：采矿方法、工艺技术等“硬技术”与经济技术评价、决策和优化、生态化开采等“软科学”并重；强化应用数学和力学基础；国内实用与轨迹接轨兼顾。这一体系适应了现时和今后一个时期信息化、数字化、自动化、生态化采矿技术的发展对具有系统性现代专业技术知识的综合采矿专业人才的需求。
作为采矿工程专业课的主导教材，《采矿学》在内容体系设计上充分体现了上述指导思想和体系框架，做到采矿方法、工艺技术等“硬技术”与经济技术评价、决策和优化、生态化开采等“软科学”并重。在硬技术方面系统全面地更新完善了典型采矿方法、工艺和技术、设备，充分体现国内外在相关领域应用较成熟的最新研发成果。在软科学方面，系统论述了为高效采矿服务的经济技术评价与决策、数字建模、参数和方案优化等理论、方法、模型和算法。在具体的设计和计划程序与方法方面，既论述我国矿山设计和生产中广泛应用的程序和方法，又介绍国际（主要是发达国家）广泛应用的与我国有明显区别的程序和方法。这样，使用该教材教学，培养的人才不仅具有满足我国现时和将来一个时期采矿业发展的需要，而且满足走出国门开发利用国外矿产资源的需要。
在教学方法和手段方面，《采矿学》的编著者们经过深入研究总结出采矿工程专业课的教学难点：
1.三维空间概念的建立。采矿中各种工程有很强的空间性，各种工程、巷道的布置及其相互之间的衔接，相关几何参数的设计计算，都要求学生能够建立起一个完整的空间三维概念。过去只能借助平面三视图凭想象来形成空间结构，教学时费时且效果不佳。
2.时序概念的建立。采矿不同于一般工厂的生产，后者的作业场地是固定的，而采矿中作业场所和对象是随时间以一定的顺序移动的。这就需要学生掌握采矿过程的时空发展程序，靠静态图解很难达到好的教学效果。
3.实践性强。课堂上讲采矿方法、工艺时，为了具有普遍性，用的大都是典型方案。而采矿的一大特点是地质条件千差万别，实践中的方案与典型方案有较大地差别。把学到的一般知识应用到实践能力必须通过亲自动手来培养，而这是难以在课堂上实现的。
针对头两个教学难点，《采矿学》的编著者们花费大量时间研发了一系列采矿工程结构、工艺环节的三维动画短片，作为教学辅助手段与《采矿学》教材一起发行。应用这些动画短片，可以在很短时间内使学生建立起三维空间概念和时序概念，而且学生需要时在课余可以反复演放。这些教学辅助手段大大拉近了教学与实践的距离，提高了教学效果。
针对第三个教学难点，《采矿学》的编著者们专门研发了“露天矿优化设计软件系统（教育版）”，配以真实矿山的实际地质数据库和使用说明书，与《采矿学》教材一起发行。使用这一软件，学生可以自己动手，应用课堂学到的知识，对露天矿山进行优化设计，做出设计、计划方案，既深化了对所学知识的理解，巩固了知识的掌握，又培养了应用所学知识解决实际问题的能力和独自确定参数、方案的技术决策能力。这一软件还可用于课程设计和毕业设计，在很有限的时间里提高设计水平，锻炼设计能力。
四、教材改革建设创新与特色
1.教材改革建设创新。
（1）理论与内容创新。《采矿学》在内容上实现了重大突破，体现了采矿工程专业的专业课教学理念和模式的创新。我国一直到上世纪末，采矿工程专业的专业课教学一直沿用以工艺技术为主导的模式，只注重把矿石采出来所需要的工艺技术知识。这一模式在计划经济以及向市场经济转变的过渡时期，发挥了重要作用，培养了国家急需的采矿技术人才。当市场经济占主导地位后，矿山企业面临的不仅仅是按照给定产量把矿石采出来的问题，生产经营的几乎所有方面都需要企业在国家和地方法律、法规下自主决策。是否投资于一个矿山项目、应规划多大的开采规模、什么样的生产计划能带来最大的经济效益等等，都需要工程技术和管理人员具有经济、技术决策和优化的知识。而且，进入二十一世纪，矿山企业不但需要关注经济效益和技术效率，同时需要关注生态效益和社会效益。《采矿学》在内容体系上实现了这一重要转变，创新了教学理念和模式，不仅更新完善了采矿方法和工艺技术等“硬技术”，而且把技术经济评价、决策和优化、生态化开采等“软科学”放在同样重要的位置，并与硬技术有机融合，形成了一个适应时代需求的、新的采矿专业知识体系。
（2）结构创新。《采矿学》在上述知识体系的结构方面，以采矿方式方法和工艺过程为主线，把相关基础知识、技术和优化决策融会贯通。例如，在论述某一地下采矿方法的结构、采准工程布置以及爆破、落矿、出矿等工艺中，有机融合相关工程的结构参数设计、爆破设计、支护方式和适用设备选型等的相关理论和计算方法；在论述露天境界设计和采剥计划编制中，从传统的过程与方法逐步过渡到优化理论、模型和算法，在露天开采工序中有机融合各工序的参数设计与优化、设备选型配置、自动化调度等。这样，硬技术与软科学之间、仍然发挥作用的传统方法与应用较成熟的新成果之间、国内实用方法与国际的接轨之间，实现了融会贯通，形成了一个新的、完整的体系结构。
（3）实践创新。《采矿学》注重教学实践的创新。针对前述采矿工程专业课教学实践中的难点（即，三维空间概念和时序概念难以建立、实践性强），《采矿学》的编著者们研发了一系列采矿工程结构、工艺环节的三维动画短片，研发了“露天矿优化设计软件系统（教育版）”，并配有真实矿山的实际地质数据库。这些研发成果有效解决了采矿教学三大难点问题，大大提高了教学效率和效果，培养了学生应用所学知识解决实际问题的能力。
2.教材改革建设特色。《采矿学》在促进采矿工程专业课教育教学改革方面，尤其是内容体系的改革上，发挥了重要作用。其特色主要有以下三个方面：
（1）内容新，具有显著的时代特色。作为专业知识载体的教材，《采矿学》充分体现了采矿科技和社会发展对采矿专业人才的知识结构提出的时代性要求。如今的矿山企业不能单纯追求经济效益和技术效率的最大化，同时需要关注生态效益和社会效益。《采矿学》在内容体系上体现了这些时代性需求，把技术经济评价、决策和优化、生态化开采等“软科学”放在同样重要的位置，并与硬技术相辅相成。
（2）系统性强，具有完整的体系特色。《采矿学》不是在过去教材的基础上加入新东西的简单堆砌，它是以采矿方式方法和工艺过程为主线，把相关知识、技术和方法融会贯通，形成一个完整的知识体系。例如，就爆破技术而言，除具有共性的基础知识外，在每一采矿工序中都阐述了针对该工序具体需要的爆破参数的设计计算、器材选择等。巷道掘进技术、地压控制技术、落矿出矿、优化与决策方法等也类似编排。这样，学生学习每一项单体技术和方法模型时，就掌握了其在采矿中的应用位置；在学到每一工艺、工序时，就掌握了需要用到的合适技术和理论方法。这一体系上的特色，大大提高了知识的连贯性和学生应用知识的能力。
（3）教学针对性强，具有很强的实践性特色。《采矿学》十分注重采矿工程专业课教学不同于其他课程的特点和难点，有针对性地研发了一系列采矿工程结构和工艺过程的三维动画短片，有效解决学生在建立三维空间和时序概念中的困难；开发了“露天矿优化设计软件系统（教育版）”并建立了真实矿山的实际地质数据库，用于培养学生的实际动手能力和知识运用能力。这些动画短片和软件系统是提高教学质量和人才培养质量的有力支撑。
五、教材改革建设综合水平与成效
1.教材综合水平。在知识结构体系上，《采矿学》不仅凝结了大量的教学实践经验和反馈意见，而且纳入了国内外采矿工程的专业课教材及相关课程的优点。在《采矿学》的形成过程中，系统收集了美国、欧洲和我国十多所在采矿专业领域典型大学的采矿工程专业课程设置和所用教材，认真研究其课程知识体系结构和教材的特点、优点，博采众长，形成了改革完善采矿工程专业课程知识体系的指导思想和结构框架。在此基础上，深入研究了国内外广泛应用的采矿技术的现状和发展趋势，抓住信息化、数字化、自动化、生态化开采这一采矿科学技术的时展主旋律，提出了一个完整的知识体系。《采矿学》的知识结构体系充分体现了采矿科技的新成果、新发展，实现了相关知识板块的融会贯通，既具中国特色又与国际接轨，达到了世界先进水平。
《采矿学》不仅仅是一本书，它所承载的是具有时代性、实践性和方向性的采矿工程专业科技的知识体系。《采矿学》的十几次的印刷、在全国的大量使用，本身就是这一教学成果水平的证明。
2.教材改革建设成效。
（1）与教材建设相对应的教学改革及课程建设成效。《采矿学》教材及其承载的采矿课程内容体系，是在过去约15年中不断地教学研究、实践和改革中形成的。《采矿学》第一版被列入教育部普通高等教育“九五”规划教材，得到学校的资助。2004年由该教材编著者主讲的采矿学课程被评为校级精品课程，在学校的资助下经过四年的建设，2008年该课程被评为国家精品课程，获得教育部和学校的资助，课程建设成果及其教学和课程体系改革成果于2009年获得辽宁省教学成果一等奖。在上述课程建设项目的支撑下，针对教学和课程体系改革需求以及教学实践与反馈，对《采矿学》实施再版，并列入教育部普通高等教育“十一五”规划教材，于2011年4月完成改版工作，出版发行。
（2）教材应用及推广成效。作为采矿工程专业课的主导教材，《采矿学》在内容结构体系上的时代性和系统系已经得到业界的广泛认可。这一教学成果在全国范围得到广泛应用。据冶金工业出版社不完全统计，使用《采矿学》教材的有东北大学、北京科技大学、中南大学、重庆大学、昆明理工大学、西安建筑科技大学、内蒙古科技大学、辽宁科技大学、河北理工大学、山东理工大学等高等院校，以及贵州、甘肃、福建、重庆、浙江等地的学校和企业。《采矿学》在方法和理念上注重与国际采矿实践接轨的特点，也适应了越来越多的矿业公司走出国门开发利用国外矿产资源需要，受到许多矿山企业管理者的青睐，把《采矿学》作为培训教材和参考书使用。
《采矿学》第一版被列入教育部普通高等教育“九五”规划教材，于2001年1月由冶金工业出版社出版发行，先后九次印刷，印数25000册，发行量之高在这一时期冶金类专业教材中是少见的。基于多年的教学实践和来自各方的反馈意见，并针对该书出版以来采矿技术的发展现状与趋势，2005年着手再版工作和相关教学辅助手段的研发，《采矿学》第二版被列入教育部普通高等教育“十一五”规划教材，于2011年4月出版发行。第二版的发行速度比第一版大大增加，在短短的一年半时间内，印刷了三次，总印数达12000册，已发行10430册，在冶金工业出版社2011和2012年度出版的所有书籍中发行量排名第一。这充分证明了《采矿学》的应用范围和应用程度。
在实施效果上，《采矿学》首先是更新完善了在信息时代、矿业全球化和可持续发展背景下需要的采矿工程专业知识体系，为培养符合时代要求的采矿工程专业人才提供了知识载体。其次，《采矿学》充分注意到采矿工程专业课教学的难点对教学效果的影响。一系列采矿工程结构、工艺环节的三维动画短片在教学中的应用，可以在很短时间内使学生建立起三维空间概念和时序概念，并大大拉近了教学与实践的距离，提高了教学效果。使用“露天矿优化设计软件系统（教育版）”及其真实矿山的实际地质数据库，学生可以自己动手，应用课堂学到的知识进行优化设计，做出设计、计划方案，既深化了对所学知识的理解，巩固了知识的掌握，又培养了应用所学知识解决实际问题的能力和独自确定参数、方案的技术经济决策能力，提高了教学效果和人才培养质量。
我国是矿业大国，在多种矿产的产量和需求量上都位居世界第一，但我国尚不是矿业强国。走向矿业强国需要掌握信息化、数字化、国际化、生态化矿产开发知识的大批专业人才。《采矿学》为适应这一需求而生，已经在全国范围的采矿专业人才培养中发挥重要作用，必将在走向矿业强国的道路上继续发挥作用。这一教学成果具有非常广泛的应用前景。
参考文献：
[1]王青，史维祥.采矿学（第1版）[M].冶金工业出版社，2001.
[2]王青，任凤玉，顾晓薇，等.采矿学（第2版）[M].冶金工业出版社，2011.
[3]魏德洲，王青，任凤玉，等.矿业类研究型人才培养教学体系研究与实践[J].教育教学论坛，2011.
[4]魏德洲.关于地矿类创新型人才培养的思考[J].教育教学论坛，2011.
[5]魏德州，王青，顾晓薇，等.采矿工程专业创新型人才培养教学体系建设与实践[J].教育教学论坛，2011.
[6]王青，顾晓薇，任凤玉，等.采矿学课程建设与教学改革研究[J].重庆大学学报（社会科学版），2010，（16）.
[7]古德生，吴超.采矿与岩土工程复合型高级人才的培养模式与实践[J].现代大学教育，2004，（3）.
[8]秦忠诚.采矿工程专业课程现代化教学改革与思考[J].中国现代教育教学，2004，（2）.
[9]郭惟嘉，刘音，樊克恭.采矿工程专业创新型人才培养体系探索与实践[J].重庆大学学报（社会科学版），2010，（16）.