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采矿工程2026/9/14

有色金属矿无人化开采技术

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作者:技术专家阅读 5下载 0

有色金属矿的无人化开采面临着复杂的挑战——矿体形态多变、矿种繁多、井下环境高温高湿且无卫星信号,这决定了其技术路径必须更具针对性和适应性。当前,无人化技术已在铜、铅锌等主要有色金属矿山的露天与井下场景中实现规模化应用,并在高海拔、深井等极端环境中取得了突破性进展。

🏔️ 露天开采:无人驾驶矿卡的规模化与极端环境突破

露天开采是有色金属矿无人化技术落地最快的领域,无人驾驶矿卡编组运行已成为高原、极寒等恶劣环境下保障生产连续性的核心手段。

高海拔极端环境是技术验证的试金石。位于新疆和田的火烧云铅锌矿(平均海拔超5600米)成功上线无人驾驶运输系统,无人矿卡搭载多传感器融合感知系统与5G+云网车协同控制平台,在空气含氧量仅为平原一半的强风低温环境中实现全天候作业。目前系统已实现与挖掘机的协同作业,并计划向“铲装—运输—排卸”全流程无人化闭环推进。

在海拔5000米的西藏玉龙铜矿,西部矿业联合华为、中铁十九局部署了10台无人矿卡双编组全无人化稳定运行,实现了装运卸全流程的智能化和自动化,涵盖一键收发车、车铲自动精准对位、多车智能编队行驶及遇障停绕决策等关键能力。

洛阳钼业三道庄矿区的实践则展示了规模化运营的效率。其第四代新能源无人车队经过两年运行,完成了车载无人驾驶系统与智能调度系统升级,实现厘米级实时定位与路径规划,1名操作员可同时操控15辆无人驾驶矿卡。矿区依托9个5G基站、北斗高精度定位及激光雷达、毫米波雷达、摄像头等多传感器,构建了360度无死角环境感知能力。

驰宏锌锗在云贵高原的金鼎锌业(亚洲最大在产露天铅锌矿)则攻克了无人车、有人车与远程遥控挖掘机混合编组的协同难题。项目针对“V”字形大坡道、90度大曲率拐弯等复杂地形进行了定制化算法调优,实现了全路段稳定运行。

🕳️ 井下开采:从远程操控到常态化无人运行的跨越

有色金属矿的井下无人化面临无卫星信号、高温高湿、粉尘弥漫、光照不足等严苛条件,GPS定位路径无法直接复用,技术复杂度显著高于露天场景。

中色非洲矿业谦比希铜矿的井下无人驾驶电机车项目是深部开采无人化的标杆案例。该项目在涌水大、高岩爆频发的500m中段,实现了双编组双机牵引无人驾驶电机车全流程自动化作业,涵盖自动运行、远程装矿和自动卸矿。系统改造后,工作效率提升约25%,运输环节作业人员减少50%,并成为非洲首个同类项目,为深部高危险矿体的安全开采提供了可复制的工程范例。

铜陵有色冬瓜山铜矿这座有60多年历史的“花甲”老矿,通过5G信号覆盖作业面,实现了井下无人矿卡铲运协同作业。操作员在地表监控中心即可实时掌控地下物流,无人驾驶矿车在幽深巷道中精准穿行、装卸,往昔震耳欲聋的噪声和呛人的粉尘已被远程操控的宁静所取代。

云南普朗铜矿(海拔3500-4500米)在自然崩落法开采工艺基础上,系统性推进井下无人化:使用凿岩台车、中深孔台车、自动喷浆台车配合16台远程操作铲运机和1台远程破碎台车,实现井下采矿作业全机械化、出矿作业无人化,满足年产1250万吨原矿需求;同时应用电机车精准定位与自动运行技术,实现7台65吨有轨电机车无人驾驶运输,有效解决了高海拔缺氧和地压管理难题。

北方铜业铜矿峪矿则构建了“地—井”一体化高速通信通道(井下万兆环网+4套5G基站),井下作业数据可实时回传至地表管控中心,实现了“井下无人、地面少人”的作业模式。

🧠 技术架构:从感知到决策的完整闭环

有色金属矿无人化技术体系可概括为“感知—传输—决策—执行”四个层次:

层级

核心技术

有色金属矿的特殊适配

感知层

激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头、无人机3D建模

井下无GPS环境需依赖UWB等室内定位;洛阳钼业采用无人机低空摄影自动采集地形数据,构建高精度3D模型指导生产

传输层

5G专网、万兆环网、F5G全光网络

井下需防爆、抗粉尘的工业级基站;冬瓜山铜矿利用5G切片技术实现生产控制与安全监测的安全隔离

决策层

智能调度系统、AI路径规划、数字孪生

需应对矿体形态多变带来的动态路径重规划;驰宏锌锗通过云平台对多车进行整体路径规划,避免车辆冲突和拥堵

执行层

无人矿卡、远程铲运机、无人电机车、智能钻机

需适应高温高湿、岩爆等极端工况;谦比希铜矿的无人电机车在涌水与岩爆频发环境中实现了常态化运行

⚠️ 核心挑战与行业趋势

当前面临的主要瓶颈集中在三个方面:其一,技术适配难度大——有色金属品种多、资源赋存复杂、工艺流程差异化显著,导致智能化方案难以“一套通用”,需针对不同矿种和开采工艺进行定制化开发。其二,井下环境可靠性要求苛刻——高温高湿、粉尘、无卫星信号等条件对传感器和通信设备的长期稳定性构成持续考验,部分矿山系统一旦故障便面临停用风险。其三,系统集成与数据治理不足——不同厂商设备接口不统一,存在“数据孤岛”,核心软硬件仍部分依赖进口。

未来趋势正朝着全流程闭环无人化和AI深度嵌入方向演进。火烧云铅锌矿已明确规划“远程挖机+无人矿卡”的智能作业体系,目标实现“铲—运—排”无人化闭环。行业层面,中铝集团发布的有色金属行业大模型“坤安”2.0,正将AI能力嵌入地质勘探、矿产开采、冶炼加工等全链条场景,标志着无人化开采从“装备替代”向“认知决策”的更深层次迈进。

有色金属矿的无人化开采,本质上是在极端环境倒逼与技术主动突破的双重作用下推进的。无论是5600米高原上的无人矿卡,还是500米深井中的无人电机车,其价值不仅在于减人提效,更在于将矿工从高海拔缺氧、岩爆涌水等不可控风险中彻底解放出来——这正是无人化技术最根本的意义所在。