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硬岩铀矿山数智化转型示范项目创新实践
发布时间:2025-08-11

  

  践行“六大控制七个零”和“充分准备、一丝不苟、万无一失、一次成功”的工程建设全过程精细化管理理念,落实“标准化、集约化、一体化、契约化”基本管理原则。

  聚焦经验反馈,凝练良好实践,建立知识管理机制,助推全产业链工程建设管理能力协同进阶,久久为功打造中核集团新时代卓越工程项目管理模式。

  文章精选于中核集团《工程管理双月观察》

  投稿邮箱 wuchenghao@cnncnit.cn

  2022年,国务院召开全国矿山智能化建设推进会,要求深入推进矿山智能化建设,持续提升本质安全水平,以更大力度推动矿山行业安全发展和高质量发展。2023年以来,中核铀业有限责任公司成立智能化铀矿建设工作专班,针对我国目前唯一保留生产的硬岩铀矿——中核广东矿业有限公司棉花坑铀矿实施数字化转型变革,组建联合团队到外部矿产单位、相关企业开展一系列对标调研,联合企业高校协同编制智能铀矿山建设方案。中核铀业自主投入3000余万元,组织15家技术企业紧密协同,完成多元信息融合网络、资源数字化、采矿装备智能化、水冶智能化升级、安全系统智能改造、集控中心等22个子项建设,构建矿山全方位智能化管控体系,对流程进行动态采集、分析、监控、优化和预测预警,彻底解决信息孤岛、响应迟滞等问题,实现矿山可视化、集中化、智能化综合集控,打造硬岩铀矿数字化转型典范。

  良好实践

  1.项目建设实施情况

  构建生产“一张图”数字化管理模型。围绕棉花坑铀矿的矿石开采和水冶堆浸两条主要业务路径,对生产工序、工艺流程、矿山系统以及配置要素的架构脉络进行梳理,引入5G通信,融合物联网、大数据、虚拟现实等先进技术,构建硬岩铀矿生产数字化管理模型。该模型包括资源、采矿、水冶、生产运营等模块,同时简化生产运行响应环节,从基础信息收集、统计分析、决策执行到反馈改进等覆盖整个矿山生产业务流程。通过数字化孪生手段形成虚拟环境,绘制生产管理三维数字化“一张图”,对人员、设备、安全、生产、环境在可视化管理系统集中展示,并按照统一架构和分层分区管理,直观、实时、整体展现井巷结构、工艺设备布局、生产信息,让复杂的生产工艺流程变得直观可感,从局部到整体实时洞察,及时识别过程中的潜在问题,使业务流程衔接和资源要素配置更加合理有效,大幅提升运行管理的精准度和时效性。

  

  棉花坑铀矿数字孪生系统实景

  建设5G矿用融合专网。传统矿山作业的各个生产单元和功能系统长期以来存在信息孤岛、联动不畅等问题,导致管理决策迟滞。本项目通过融合矿山多个智能控制子系统打造硬岩铀矿智能化管控平台,将各系统之间的信息进行互联互通,覆盖整个矿山生产业务流程,动态收集采矿、水冶、设备、资源等各环节的主要生产数据,通过多元化融合网络集成到数据中心,将生产数据与物理模型一一映射和衔接并表,解决矿山采掘、提升运输、水冶生产和辅助系统之间的信息孤岛问题,建成5G矿用融合专网,实现从一线生产到管理过程的数据采集、集中控制、统一调度,各系统业务深度融合,协调联动。

  

  棉花坑铀矿数智化管控中心

  建设生产数字化管理生态体系。在生产“一张图”的管理架构下,通过数字化融合运用对传统矿山生产管理模式进行重塑和升级,打造数字化管理生态体系。一是采冶生产智能化升级,打造资源数字化管理、铲运机遥控出矿、有轨电机车无人驾驶等智能化业务场景,实现通风、排水、提升、矿石检测、喷淋吸附等系统远程集控,减少一线作业人员数量;二是实行设备运维“链条式”管理,对生产关键设备实行运维全周期管理,以设备为基点,结合人员、要求、考核等信息要素建立拓扑网,形成四级责任链条,全面提升设备管理质量;三是实行物资管理“一站式”服务,以物资管理数字化为基础,打造采购计划-物资使用-库存管理-反馈分析全流程的物资管理“一站式”服务,实现物资供应合理配置,达到供需平衡;四是实行能耗全周期“精细化”管理,建立智慧能源综合管理系统,对矿山各系统电力等能耗数据进行实时采集、动态监测、自动计量、能耗分析,通过动态优化电耗实现年节约成本超20万元;五是实行安全与环境“精准化”监测,部署超宽带(UWB)人员精确定位系统,井下定位精度达0.3米,部署环境监测系统实时预警有害气体,应急响应效率提升60%,使用无人机全域巡检替代人工巡查,隐患排查效率提升30%。

  2.建设成效

  矿山生产管理实现数字化转型升级。通过对硬岩铀矿传统管理模式进行重塑和升级,将生产的各环节借助数字化技术进行有效集成和流程再造,实现关键采掘设备、提升运输、通风、排水、能源、破碎等系统的自动化运行和远程集控,水冶生产工艺流程数控率达到90%并建成“熄灯工厂”,有效解决信息孤岛、响应时效低等问题,实现对人员、设备、材料、动力等资源要素的科学有效调配,全方位提升了矿山生产综合管理水平,生产数字化管理生态体系达到国内矿山领先。

  矿山提质增效成果显著。实现矿山业务数字化管理、一线作业无人化或少人化、资源要素集中管控。项目建成后,棉花坑铀矿实现大幅减员增效,一线作业人员减少48人,采矿直接工效提升27%;通过三维地质建模与资源管理,集成地质勘查、储量动态数据,实现矿体形态、采掘计划的数字化管理,采矿设计效率提升40%,资源利用率提高15%;建成井下无人驾驶运输线,融合5G通信、高精度定位技术,实现运输电机车自动装卸矿、自动进行障碍物检测及远程集控,运输效率提升33%。

  矿山本质安全度大幅提升。对人员、设备、环境在可视化管理系统集中展示,实现对作业过程、工艺参数、流出物的实时监控,采取“场景+数据”在线双监控,及时有效发现生产中出现的安全问题,增强隐患排查整治效果,进一步规范作业人员行为;引入视距遥控潜孔台车、视距遥控自行走天井钻机,实现高风险区域无人凿岩作业;对铲运机进行远程遥控改造,实现采场“铲-装-卸”分段无人作业,大幅降低井下人员接触高风险环境频次;采用机械臂远程操作替代人工破碎,作业人员粉尘暴露风险降低90%。

  未来展望

  着眼未来,中核广东矿业将持续推进智能化升级改造,构建“生产条件先知先觉、过程可视可控、风险可测可防、要素可调可配”的矿山数智化管控体系,为硬岩铀矿发展树立标杆示范。一是继续开展矿山开采作业智能化研究,开展凿岩、铲运机、卡车运输联合无人化作业,以及采场充填等远程自动化改造;二是结合前沿技术开展智能装备人机工程研究,在采掘作业、工艺控制、安全监控等方面开展场景试点应用;三是对矿山和水冶生产设备和工艺流程进一步开展智能化升级,推进人员定位、通风监测、应急系统等升级改造,持续强化矿山数智化基础设施建设;四是结合产业链关联因素对管控模型进行算法优化,对智能化管控平台进行升级改造,全面提升分析决策能力。

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