探索自动化未来-山特维克助力地下大规模采矿作业全自动化

提到自主地下采矿作业，相信大多数人会从设备或系统的角度出发，比如无人条件下设备在设定矿区范围内进行生产作业。然而，这种模式在下图的Global Mining Guidelines Group (GMG)提出的采矿自动化成熟度模型中，仅被归类为第三级“有条件自动化”。想要归类为“高度”或“完全”自动（GMG定义的四级或五级），就需要在作业中脱离人工操作，并施行决策。

Mining Automation Maturity Model (Figure Design, GMG)

然而对于大多数矿山来说，实现“高度”或“完全”自动的运营和系统仍然是一个纸上谈兵。但对于使用自然崩落法和盘区崩落法的大规模采矿作业，实现自主生产，是完全可能的。可以提升采矿业自动化水平的技术已经存在，山特维克正在集成一系列技术，这些技术将允许地下大规模采矿作业从规划到执行的全面自动化！

连续型开采适用全自动化

使用自然崩落法开采的矿山通常是大型、长期开采的矿体资源。在采矿过程中，那些拥有高度重复性的大规模生产活动，非常适合高度自动化甚至完全自主的生产，生产模式也相对稳定。但这种稳定性的前提是动态的调整，并与其他矿山系统和功能集成，例如规划和调度。才使得自主生产系统可以获得最佳性能。

在现实中，这样的系统可能是由自动化铲运机和卡车组成的车队，根据实时崩落状态以及生产计划的执行情况，这些机器被动态地调度到不同的装矿点和溜井进行作业。

相比之下，使用分段空场法的采矿作业往往更加多变。因此，当引入自动化时，重点可能会放在较小的作业区域上，以实现快速部署和操作一致性。值得庆幸的是，虽然只有少数矿山运用到了高度或全自动系统，但我们看到越来越多的矿山对这些技术的兴趣与日俱增。

打造全自动生产系统

完全自主采矿需要硬件（自动化卡车和铲运机）以及软件和可靠的通信和网络互相协作。例如，山特维克的AutoMine® Core产品，这是一个整体自主平台，为山特维克和其他厂家的车队提供多层次的互操作性。关键模块包括AutoMine® Fleet机队自动化和手动生产监控(MPM)，以及AutoMine®门禁系统(ACS)。AutoMine®交通管理系统可协调车队交通，与SCADA控制的集成允许与其他采矿设备和系统进行双向通信。

其中，关键最新功能之一是灵活安全区。在自主采矿设备在自动化区域连续运行的同时，允许与人工操作设备交互运行，使其能够穿过自动化设备路线并共享卸矿或装矿点。2023年推出的AutoLoad 2.0，允许操作员为每个装矿点“教导”铲运机不同的铲装曲线，从而避免了人工介入铲装过程。基本上实现了整个生产循环自主运行，这意味着一个操作员现在可以同时操作五到六台机器。

AutoMine®已在全球20多个大规模采矿作业中部署，总量超过100座矿山。在全球范围内实现了超过700万小时无失时工伤（LTI）的安全里程碑。

Evolution Mining公司位于南澳新南威尔士州的Northparkes铜金矿，使用Sandvik的MPM解决方案，显著改善其运营成本，实现了600万吨/年的产量。在这个矿山，AutoMine®与Polymathian公司的基于优化决策支持软件ORB集成在一起。AutoMine®对车辆和矿石进行高精度跟踪，并对每个循环报告。ORB使用这些数据来分析和预测崩落状态，并根据结果向操作员提供新的出矿指令。

Deswik ORB是一款革命性的地下矿山实时生产调度与崩落管理系统，重新定义复杂采矿作业的运作模式。该系统专为使用自然崩落法开采的矿山环境设计，集自主调度、灵活放矿策略调整、生产执行监测于一体，优化算法以实现动态规划，使设备集群形成协同作业的"智能矿队"。兼容第三方系统及智能化管理平台，大幅减少人工干预的同时推动矿山向全自动化转型。

这一成功部分归功于Sandvik为其提供的全生命周期服务。我们不仅通过部署系统为矿山运营提供附加值，而且通过培养员工对自动化系统的专业知识和信心，为员工队伍增加附加值。变革管理和技能提升是成功部署自动化系统的重要组成部分。

——Ty Osborne

山特维克全球自动化产品线和项目总监

自主决策，赋能自动化采矿

2023年2月，山特维克完成了对工业数学建模专家Polymathian的收购。它提供了一套集成的软件解决方案，可以有效地规划、调度和执行大规模采矿作业，同时通过自动化的优化和决策实现更高水平自主性。

ORB技术总监Steven Donaldson解释说：“自动化决策带来矿山运营方式的转变，因为它消除了在规划、安排和调度等功能中进行人工决策的需要。当与优化算法结合使用时，它可以根据矿山的产量和要求生成最佳的计划或时间表。自动化决策不仅可以应用于自动化机队，也可以应用于人工机队。截止本文撰写前，山特维克也是唯一一家提供这种技术的供应商。“

从2013年开发以来，ORB在澳大利亚协助多个矿山不断突破产能瓶颈，之后ORB也被推广到全球各地，包括力拓集团在蒙古的奥尤陶勒盖铜金矿，在那里它与AutoMine®一起用于完全自主调度和自然崩落法开采。现在，ORB的应用已扩展到包括分段崩落法和其他采矿方法，以及崩落发配矿的能力。

该工具可以通过三种方式增加价值：通过改善按计划出矿、提高产量以及通过数据采集进行崩落监测；每个都可以独立执行或同时运行以获得更大的价值。

实现未来采矿操作

ORB和AutoMine®已经协同使用。 这是一种即插即用的集成，有各种好用的功能。例如，ORB可以在生产环境中为自动化设备提供自动调度。也可以从Sandvik设备中提取数据，并通过AutoMine®导入ORB进行报告。

将来这些集成将扩展到包括山特维克产品组合的其他行业领先的解决方案和技术中，例如OPS，一种协作式短期规划和轮班执行工具，可以动态管理矿体崩落的执行和出矿。

山特维克 AutoMine®专家也在努力将系统与山特维克的其他数字化、不限制造商的解决方案相结合。 Newtrax是山特维克一款专门为地下矿山提供不限制造商的安全和生产力解决方案，包括人员和车辆定位、接近检测以及机器健康和生产力。

上述提到的系统与AutoMine®完全集成，可以在几个方面使自主大规模矿山受益。例如，崩落作业中另一种常见的情况是悬顶——超大块矿石堵塞了放矿漏斗或装矿点，需要在生产继续之前将其破碎或爆破。通过将Newtrax技术与AutoMine®和ORB集成，可以快速找到最近的破碎锤并自主调度以解决问题。

Osborne说：“山特维克全套技术的整合可能会在自主驾驶方面产生一些非常令人兴奋的可能性。我们的目标是创建一个可互操作、完全自主的采矿平台，从规划到调度和执行，实现端到端的优化。通过这一愿景，我们为未来20-30年的安全、可持续的矿产和金属生产奠定了基础。”

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