（4）遥控凿岩

露天和地下钻掘是露天矿和地下矿不可或缺的工序。在一座典型的露天矿，凿岩成本占采矿成本的5%。但是，凿岩尤其是地下凿岩对工作人员的安全、环境和矿山经济效益构成很大风险。如果实现钻机遥控和自动作业，操作人员可以提高凿岩的精度、准确度和成本效益。

 实现凿岩自动化的理由很有说服力。根据安百拓发表的一篇标题为“Aitik矿——大步走向全面自动化”的文章，在Aitik矿实现凿岩遥控和半自动化后，设备利用率提高了75%。在这种情况下，由操作人员启动钻机的凿岩过程，钻机会自动在钻孔之间自动移动进行凿岩。

 据牛津大学发布的《Technology at Work》报告称，与手动控制凿岩相比，遥控凿岩的速度更快，生产能力可被大幅提高60%。

 Apatit JSC旗下的Kirovsk磷灰石矿是自动凿岩的一个成功案例。该矿是俄罗斯的一座“闭路循环”矿山，从世界最大的磷矿床之一开采磷灰石矿石，并生产磷灰石精矿。2018年，Apatit在Kirovsk矿的3台钻机上安装了安百拓的遥控凿岩系统以及用于钻机遥控和监测的远程信息处理系统。在项目试验期间，在地面建立了一个专门的钻机控制站。试验结果表明，该矿山通过实现地下凿岩自动化显著降低了操作人员的安全风险，也使钻机的生产能力提高了20%，其中一台钻机的利用率提高至95%。

 为了发挥遥控和自动凿岩的优势，在遥控凿岩时，必须将同一台钻机上的多个系统同时接入网络，为视频流提供高带宽，以及为高质量的服务建立可靠的网络连接。

 由于5G专用峰窝网络能在许可和未许可的频谱中使用，并且具有高上行链路速度和非常低的延迟，因此为遥控凿岩提供了理想的网络连接解决方案。

 遥控凿岩从矿山工作人员安全性、环境和整体经济性三个方面为矿山创造明确的底线效益。

 这里将基准地下矿的经济效益达到总收入的约0.6%作为年度稳态净值。因此，到第十年时，投资回报率为200%。投资回收期少于4年。

 （5）无人机巡检

 至少自2016年以来，力拓（Rio Tinto）、必和必拓（BHP）和英美资源集团（Anglo American）等矿业巨头一直在测试无人机的应用。无人机可以监测、巡检和测绘对工作人员具有潜在危险的地下环境。

 此外，无人机可以显著提高采空区的巡检速度，生成更精确的采空区模型，允许矿山经营者制定更精确的和成本效益更高的充填计划，从而减少采空区的充填材料需求。

 在地下矿进行爆破后，必须为车辆建立新的行驶路线。通常情况下，这项工作基本上每天进行一次，造成车辆等待时间长达约一个小时。根据理特管理顾问公司和安百拓2020年的一次访谈调查中一名专家的估计，如果采用无人机对爆破后尚未确认对工作人员是否安全的区域进行巡检，则可以使上述的设备等待时间缩短7%。

 利用无人机进行矿山巡检和测绘需要一个稳健的无线通信网络。在采集实时视频流时，无人机会消耗大量带宽。为了精确操纵飞行中的无人机，无人机接入的网络必须满足传输4K视频对低延迟和高可靠性的要求。

 对实现无人机巡检的投资将帮助矿山提高经济效益。这里将基准地下矿的经济效益达到总收入的约0.3%作为年度稳态净值。因此，到第五年时，投资回报率为153%。投资回收期少于3年。

 （6）智能通风控制

 通风是控制地下矿空气条件的基础，是稀释井下空气中有毒有害物质的主要方法，也是地下矿的一个重要成本构成要素。因此，通风控制非常重要。据Leandro de Vilhena Costa和José Margarida da Silva在《REM》国际工程类期刊发表的论文称，通风在矿山能源成本中的占比可能高达50%，占矿山总成本的约15%。

 一座地下矿的未来效率取决于能否提供有效的地下通风。更清洁的井下空气将显著提高生产效率。

 智能通风有可能提高未来的生产效率，自动化将提供许多优势。智能通风将创造更安全的环境，通过使用传感器优化空气质量并降低通风总成本。

 一个有效且高效的通风系统可以更快速地驱散炮烟以及缩短爆破后的设备等待时间。根据ABB的《2015年智能通风》报告，按需求自动通风可以使地下矿的通风成本减少30%。

 实现通风机、通风窗（百叶窗和活动窗）和通风门的自动控制和监测还可以进一步节省20%的能源成本。实时监测可以提高通风效率，进一步节省10%的成本。综上所述，智能通风可以使地下矿的通风成本最高降低60%。

 智能通风需要一个可靠且安全的网络连接，具有足够高的带宽和足够低的延迟，从而实现实时数据传输。5G专用蜂窝网络的低延迟、高可靠性和高安全性使其成为了实现智能通风的一项关键赋能技术，提供了安全的网络功能，可以覆盖任何矿山的深部工作区。

 遥控凿岩从矿山工作人员安全性、能源利用率和整体经济性三个方面为矿山创造明确的底线效益。

 这里将基准地下矿的经济效益达到总收入的约1.9%作为年度稳态净值。因此，到第五年时，投资回报率为40%，完全基于节省的通风成本计算。投资回收期少于3年。

 结论

 上面所述的5个智能采矿案例为矿业行业提供了可以采用并具有吸引力的商业案例。这些案例可以增加企业的灵活性，提高企业的运营效率，提升企业的智能化水平。无论在露天矿或地下矿，都将创造显著的安全效益、环境效益和经济效益。

 （1）露天矿

 在露天矿，无人驾驶车辆、实时状态监测和遥控钻机都将提高效率、生产能力和安全性以及降低环境影响。

 如果这三个案例都在基准露天矿部署和应用，总的年度稳态净值效益将达到1500万美元，占矿山收入的2.9%。这意味着，在总投入4000万美元之后，到第十年，这三个案例的总投资回报率为207%。

 （2）地下矿

 无人驾驶车辆、实时状态监测和遥控钻机也可以为地下矿创造效益。但除此之外，本报告还增加了经济效益非常显著的无人机巡检和智能通风控制两个案例。

 虽然与露天矿相比，在地下矿实施这些应用更加复杂，但是创造的效益在收入中的占比要高得多。

 如果这五个案例都在基准地下矿部署和应用，总的年度稳态净值效益达到900万美元，占矿山收入的4.4%。这意味着，在总投入2100万美元之后，至第十年，这五个案例的总投资回报率为256%。

 （中国地质调查局地学文献中心，国际矿业研究中心矿业科技组编译，张炜审校，陈秀法审核，信息来源：

https://www.ericsson.com/en/internet-of-things/audience-page/connected-mining-report/）