21世纪是一个信息的世界。如今信息化已经渗透到人们生活的方方面面，“数字化”已经成为知识经济的标志。在传统矿业中，也受到计算机、信息、定位、通信和自动化技术快速发展的影响和改变。
数字信息技术不仅改变了传统的矿山生产流程和组织管理模式，而且极大地提高了矿山企业的生产效率和安全水平。
目前，发达国家利用数字信息技术改造矿业已经相对成熟。加拿大、美国、澳大利亚等矿业发达国家已经成功实现了远程开采、无人工作面甚至无人矿山。
近年来，随着社会经济的发展和国家宏观调控的实施，我国矿山企业的经济形态和经营状态正在发生重大变化，信息化建设逐步完善，各行业应用的矿山机械设备、自动监控设备、通信设备和工业软件也取得了长足的进步，为矿山数字化研究提供了基础条件。然而，我国矿业整体信息化水平还不够高。目前我国矿山数字化程度还很低，矿山数字化建设处于试验探索阶段。
一、数字矿山的建设内容
数字矿山以矿山系统为原型，以地理坐标为参考系统，以矿山科学技术、信息科学、人工智能和计算科学为理论基础，以高科技矿山观测和网络技术为支撑。在矿山生产活动的三维尺度范围内，实现了矿山生产各环节和生产要素的网络化、数字化、建模化、可视化、集成化和科学化管理，使矿山生产呈现出安全、高效、低耗的态势。
数字矿山应包括三个方面:
(1)地质建模技术和采矿技术的数字化，如矿体赋存状态、矿山工程、开发设计、采矿设计等信息的数字化，即这些信息与其三维空间坐标一一对应，并建立各种三维模型，更直观、直观地展示矿体和布置工程；
②各种矿山生产经营系统的数字化、自动化、智能化管理，如地压监控系统、通风系统监控系统、车辆调度系统、人员定位系统；
③各职能部门的信息化管理，如机电设备管理、劳动管理、生产管理、决策支持系统的数字化实现和智能化管理。通过这三个方面的信息化、自动化、数字化，将矿山建设成为一个信息数字化、管理智能化、设备自动化、覆盖时空的多维一体化信息系统，实现矿山科学管理和安全、高效、经济生产，促进矿山企业可持续发展。
二、数字矿山实施的关键技术
数字矿山的关键技术必须围绕矿床开采这一中心问题，研究开采环境和开采过程的可视化和数字化。
(1)矿山地质与矿床建模可视化技术
采矿对象的数字化和可视化是对矿床形状相对准确的描述。地质建模可视化技术基于地质和测量专业知识。描述矿体数量、质量和产状的数据是通过钻探、挖沟和取样等地质勘探方法获得的。利用三维地质建模技术和先进的计算机图形处理技术，建立三维矿床模型，实现矿体可视化，为技术经济分析、优化开采设计方案、合理组织生产提供现代科技手段。
(2)矿床开采可视化技术
在地质和矿床模型的基础上，结合生产实际情况，完成了标准断面设计、支护设计、开拓设计、开采设计、爆破开采设计、开采方案编制、通风网络设计、灾害应对预案等工作。
(c)生产调度和过程控制技术
在综合通信系统平台上建立生产调度和过程控制，实现人员和设备的跟踪定位、设备运行状态的控制、视频监控系统和虚拟现实系统，是数字矿山建设的高级阶段。只有建立功能齐全的生产调度和过程控制系统，才能实现危险作业场所的远程开采和无人开采。
各种数据由不同类型的传感器采集，采用工业以太网、PLC智能控制和视频监控系统，实现矿井提升、运输、通风、排水、选矿工艺及设备的智能集中监控。
(4)矿山安全监测预警系统
地下矿山生产过程中，主要危害有围岩坍塌、冒顶、片帮、岩爆、突水、火灾、大采空区塌陷等。因此，必须建立有效的安全监测和预警系统。
随着科学技术的不断进步，事故征兆的预测也逐渐从经验方法向科学预测方法转变，如探地雷达、应力监测仪、火灾预警系统、射频传输与跟踪系统、三维动态采空区激光监测系统、微震监测系统、GIS系统等，在矿山预警预报中得到了很好的应用。
(5)综合通信技术
采用综合通信技术，全面、快速、准确、实时地采集和传输井下各类环境指标、设备工况、人员信息、运行参数和调度指令，并以多媒体的形式进行从地面到井下的双向无线传输，实现井下人员调度、生产和安全管理。
三、数字矿山建设的难点及对策
由于矿床埋藏在地下，其产状和赋存条件复杂，现有勘探技术难以准确确定其产状和复杂的内部成分，勘探手段成本高，使得矿山数据的获取成为数字矿山的瓶颈。
此外，矿床的开采是一个复杂、多变、隐蔽、不可预测的系统，矿床地质资料始终处于动态变化之中。随着矿业的发展，一方面基础地质数据信息发生变化，如几何形状变化和应力状态变化；同时，挖掘过程也是一个数据获取的过程。随着矿业的发展，需要及时更新描述矿体形态、数量和质量的地质资料。鉴于目前的技术水平无法满足数字矿山对数据采集、更新、传输、处理和利用的要求，难以准确描述采矿动态变化过程中的地质体。
矿山数字化建设是一项复杂、系统、艰巨的工作，不仅是技术问题，还受到人员素质、资金等因素的制约。以煤矿为例:
(1)目前煤矿企业都配备了数字矿山平台，但由于领导重视不够，对平台的业务应用没有分工负责。同时，由于系统本身复杂庞大，查找信息不方便，平台只是一个门面，无法真正应用。各业务部门仍按原有模式运行，专业技术人员仍使用原有的单机监控平台进行实时监控和远程控制，没有充分发挥平台应有的作用。
(2)由于井下作业现场传感器的智能化和抗干扰能力较低，在煤矿广泛使用变频设备时，数据往往会出现异常。同时，执行机构和保护装置的不可靠性导致调度员对远程控制感到不安。遥控器只在测试时使用，正常生产时生产现场需要有人值守。目前，从事矿山数字化建设的厂家很多。由于专业领域不同，他们对数字矿山的目标缺乏整体把握。因此，数字矿山平台的侧重点是不同的。同时，由于井下环境复杂，不确定因素多，生产工艺复杂，任何厂家都无法对矿井内各生产环节的衔接过程进行全面深入的研究。因此，所有的控制仍然是通过工程师站进行单环节操作或现场操作，没有实现过程优化控制。
(3)由于各厂商在做数字矿山建设时首先考虑的是数据集成和显示的实现，没有考虑数据如何使用，这些数据在煤矿精细化管理中如何发挥作用，没有深入研究煤矿的管理业务。数字化与安全生产业务管理的融合程度不高，无法为管理者提供决策支持，导致平台对煤矿管理者的使用效果不明显。
(4)虽然目前已经实现了数据整合，但与矿山安全相关的信息比较分散，需要人工查找，报警方式简单单一。此外，由于一个完整的安全预警模型需要全面的数据参数来支撑，而作为基础数据提供者，目前大多数安全生产子系统只配备了主监控设备，需要人工录入相当数量的参数，间接导致安全预警预测结果无法真实反映实际情况。同时，由于井下环境恶劣，传统的通信方式无法延伸到信息采集的末端，一些需要采集的数据和视频无法传输，难以实现人的安全。
受技术条件、人员素质、资金等因素制约，提出以下对策。
(1)企业领导重视数字平台的推广应用，能够有效划分业务应用职责，推动各部门使用数字矿业平台。组织人才培养，加强理论学习。要加大宣传力度，尽快更新观念，组织各类人才培训，加强数字化理论学习和实践操作能力的培养，培养一批具有创新意识的高新技术专业技术人才，使他们能够积极参与或配合数字矿山建设。
(二)加大科研经费投入，加强科技创新。政府和企业应高度重视数字矿山建设，指定专人开展数字矿山建设，加大科研经费投入，通过设立专项创新基金，鼓励更多人员参与数字矿山创新研究。
(3)加强技术合作与交流。数字矿山建设涉及的多学科、交叉学科之间，高校、院所、矿山企业之间，不同高校、学科之间应加强技术交流，共同研究探讨数字矿山建设中存在的重点、难点问题。
(4)开发各种适用于矿山的应用软件。根据不同的应用和矿山工程要求，科研院所和科研院所应研究开发适合不同用户、不同功能的矿山应用软件。现有的挖掘软件要不断升级，功能要完善，尽可能满足客户需求，在此基础上，要更加通俗易懂，易于操作。
四.结论
分析了我国数字矿山建设的现状，指出数字化是企业信息化的基础和具体表现。只有通过数字技术，才能实现可视化、智能化、网络化、集成化，最终实现矿山的全面信息化管理和安全、高效、绿色、可持续发展。
