在当前形势下，矿山智能化转型已成为不可阻挡的时代浪潮。长沙矿山研究院有限责任公司智能矿山事业部总经理助理、高级工程师周礼，此前在 “第四届矿业研究与开发前沿论坛” 上，通过《以高效采矿工艺为引领 建设高质量智能化矿山》主题演讲，深度剖析了智能开采的现状、趋势，以及长沙院在这一领域的探索与实践，为行业发展提供了极具价值的思路与方向。
智能开采并非一蹴而就，在全球范围内，其发展历程各有不同。国外早在 20 世纪 60 年代便开启了矿山数字化智能化采矿的研究之旅，如今已构建起较为完备的技术体系。像瑞典的基律纳铁矿，采用自然崩落法，2014 年实际采矿量达 290 万吨 / 年，还实现了铲运机运矿和卸矿的完全自动化，中控室能自动排产并展示产量数据 ；南非的芬什钻石矿，运用空场嗣后充填法，建有多个自动化系统，全球首家实现卡车自动化。这些国际一流智能矿山，已达成开采环境数字化、采掘设备智能化、生产过程自动化、信息传输网络化以及经营管理信息化。
相比之下，我国智能矿山建设起步稍晚，2000 年后才逐步推进矿山企业机械化升级，2011 年借助 “863” 计划推动数字矿山建设。尽管发展迅速，但受资源禀赋制约，我国矿体多为小矿体、产状复杂，且品位低、破碎，“一矿一法一工艺” 现象普遍。以国内先进的锡铁山铅锌矿为例，其设计能力原矿处理量 132 万吨 / 年，采用上向点柱充填法和上向进路充填采矿法，虽实现了有轨设备无人驾驶等智能化举措，但与国外先进矿山相比，在智能矿山建设理念、基础软件、高效开采方法、大型装备水平、信息系统融合等方面仍存在不小差距。
不过，差距也是发展的潜力所在。应急管理部、国家矿山安全监察局印发的《“十四五” 矿山安全生产规划》，为我国矿山智能化建设指明方向，规划部署了 8 项任务和 6 大工程，目标是建成 50 处智能化金属非金属矿山，这无疑为行业发展注入了强大动力。
在周礼看来，建设现代化高质量智能矿山的核心，是围绕高效采矿工艺构建智能开采生态，具体涵盖开采环境智能感知、开采过程智能作业和开采流程智能管控三个关键层面，形成紧密相连的 “三位一体” 模式。
开采环境智能感知是智能开采的基石，对于深井矿山和环境复杂矿山意义非凡。它要求实现生产对象在线感知，全面采集矿岩环境、水环境、井下通风、空区环境等核心数据。“要突破传统矿山开采环境感知方式，解决矿山生产环境感知过程中面临的前沿理论和机理问题，研发新型传感器提高感知精细度和精准度。” 周礼强调。比如全流程地应力实时智能测量技术、基于岩体破坏机理的岩体结构智能识别技术等，都是实现这一目标的关键技术。
开采过程智能作业是提高生产效率和安全性的核心环节，需打造涵盖掘进、爆破、落矿、出矿、运输、破碎、提升、尾砂充填全矿石流的智能作业系统。“采矿工艺革新与装备升级是实现智能作业的基础与关键。” 周礼介绍，像全断面掘进成井装备及智能控制技术、复杂多场耦合智能非爆连续采矿装备与技术等，都是重点研发方向。在一些矿山应用中，这些技术大幅提升了开采效率，降低了工人劳动强度。
开采流程智能管控则是保障矿山高效运行的关键，通过构建一体化管控平台，达成矿山生产运营全生命周期的工艺流程化、信息可视化、决策管控智能化和生产作业无人化。这需要攻克复杂环境下作业面柔性数据高精度通信技术、开采全生命周期动态多维度智能规划技术等难题，构建共享性基础工具软件，优化大数据分析预测预警算法。
在建设实施路径上，长沙院遵循 “以高效采矿工艺为根本引领，分级分类有序推动” 的原则。“整体规划、分步实施，重点突破、基础先行，从三个层次构建高质量智能矿山。” 周礼阐述道，同时，还需以新的发展模式和专业化管理方式，确保项目成果有效落地应用，为矿山智能化转型提供坚实的制度与管理保障。
针对我国矿产资源 “贫矿多富矿少、大型 - 超大型矿床少、中 - 小型矿床多、单一矿种的矿床少，共生矿床多” 以及矿山规模不均的现状，长沙院在智能高效采矿工艺上持续发力，聚焦薄矿脉开采、破碎矿体开采、厚大矿体开采和非爆开采四个关键方向。
在薄矿脉开采领域，长沙院构建了基于高效精细化中深孔爆破技术的开采工艺。“针对钨矿、铅锌矿等薄矿脉矿体，应用采 - 选 - 充协同集约化开采技术、约束空间下中深孔爆破技术和小型化凿岩 - 出矿装备，构建高效开采技术体系。” 周礼介绍，该技术已在贵州李家湾锰矿、江钨集团下属企业等诸多矿山推广应用，有效解决了薄矿脉矿山生产能力低、劳动强度大、资源回收利用率低的难题。
对于破碎矿体开采，基于环境重构技术的软破矿体中深孔开采工艺发挥了重要作用。“应用破碎矿岩环境重构技术、大跨度空场嗣后充填采矿技术和低扰动中深孔控制爆破技术，实现软破矿体安全智能回采。” 这项技术在安徽和成矿业、湖南黄沙萍矿等矿山应用后，显著提升了生产安全性，降低了作业风险。
在厚大矿体开采方面，长沙院致力于开发大规模空场模块化连续开采理论、大结构模块化阶段深孔采矿方法等高压力耦合破坏的绿色低碳工艺技术。在思山岭铁矿、李楼铁矿等矿山的实践，有力保障了大规模铁矿的安全高效生产。
非爆智能连续开采是长沙院的另一大创新亮点。“应用硬岩非爆机械高效经济破岩技术、多机多工艺高效协同掘支技术，实现低成本非爆连续智能回采。” 在四川鑫源矿业、新疆百源丰锰矿等矿山的试验中，连续性非爆掘进重点工程巷道取得了优异成绩，纯截割效率平均达 14.36m³/h，纯进尺效率平均为 1.02m/h。
长沙院智能矿山事业部作为采矿技术研发的核心部门，汇聚了强大的科研力量。现有各类专业技术人员 110 人左右，其中包括教授、高级工程师、博士等，还有享受国务院政府特殊津贴专家、中国有色金属学会杰出工程师等行业领军人物。
事业部的核心业务广泛，涵盖采矿科研、智能矿山技术研发、采掘智能装备研制以及海洋矿产探采技术等多个领域。其愿景是推动矿山企业实现从机械化换人到自动化少人，再到智能化无人的 “三级跳”，助力建设现代化高质量智能矿山。
采矿所作为智能高效先进采矿工艺革新的攻坚队，专注于采矿工艺方法和基础理论研究，在深部矿产资源开采、难采矿床高效开采等多个工艺方向取得丰硕成果，并在众多矿山开展试验研究。数字与智能技术所则为矿山智能化提供 “3+3+3+N” 服务，建成 “云智矿” 系列产品，在排水自动化、电机车无人驾驶等方面积累了丰富经验。装备与工程所从事采矿装备的设计、定型与生产，拥有多款智能化采掘装备，并提供专业工程服务。海洋所作为深海矿产资源智能探采装备、技术国家队，在深海矿产资源探采技术研发上屡创佳绩，打造了多台国内领先的探采装备。
在示范基地建设方面，长沙院秉持绿色矿山低碳开发理念，在国内 60% 以上金属矿开展相关研究和建设工作。“十三五” 期间，不仅为传统有色黄金基地提供支持，还打造了多个特色区域性矿山示范，如南岭成矿带难采选钨锑战略资源高效开采示范区、安徽霍邱地区低品位铁矿规模化开采示范区等。这些示范基地在提高矿石回采率、降低贫化率、减少能耗和碳排放等方面成效显著，有力推动了行业的绿色可持续发展。
长沙院在智能矿山建设领域的探索与实践，为我国矿业智能化转型提供了宝贵经验。从对全球智能开采现状的清晰认知，到现代化高质量智能矿山的精心构建，再到智能高效采矿工艺的创新突破，以及智能矿山事业部的强大支撑，每一步都凝聚着科研人员的智慧与汗水。正如周礼在演讲中所展现的坚定信念，随着技术的不断进步和实践的持续深入，我国矿山智能化建设必将迎来更加辉煌的明天，实现从矿业大国向矿业强国的华丽转身。在这一过程中，长沙院也将继续发挥引领作用，为全球矿业智能化发展贡献中国智慧和中国方案。