《礦業(yè)系統(tǒng)工程》課件展示

礦業(yè)系統(tǒng)工程概論綜合應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)理論和方法解決礦業(yè)問題優(yōu)化開采、提高效率、降低環(huán)境影響課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)成果掌握系統(tǒng)工程基本理論理解系統(tǒng)分析與集成方法應(yīng)用系統(tǒng)工程方法能解決實(shí)際礦業(yè)工程問題培養(yǎng)系統(tǒng)思維能力全局優(yōu)化與決策分析具備綜合分析能力礦業(yè)系統(tǒng)工程的定義和范圍基本定義將礦業(yè)全過程視為系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)工程方法解決礦業(yè)問題研究范圍從勘探到閉坑全生命周期包含技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會因素學(xué)科特點(diǎn)多學(xué)科交叉融合強(qiáng)調(diào)整體優(yōu)化與協(xié)調(diào)發(fā)展礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史11950年代系統(tǒng)工程理論初步應(yīng)用于礦業(yè)21970年代計算機(jī)技術(shù)推動礦業(yè)系統(tǒng)工程發(fā)展31990年代數(shù)字化與信息化進(jìn)入礦業(yè)系統(tǒng)421世紀(jì)初智能化與綠色礦山建設(shè)推動新發(fā)展礦業(yè)系統(tǒng)的組成部分勘探與評價系統(tǒng)地質(zhì)勘探、資源評估開采系統(tǒng)露天/地下開采工藝選礦加工系統(tǒng)礦石破碎、選別、精選運(yùn)輸系統(tǒng)礦內(nèi)運(yùn)輸、外部物流管理系統(tǒng)生產(chǎn)、安全、環(huán)保管理礦業(yè)系統(tǒng)工程的特點(diǎn)系統(tǒng)復(fù)雜性多要素、多層次、強(qiáng)耦合不確定性地質(zhì)條件變化、市場波動動態(tài)性系統(tǒng)狀態(tài)持續(xù)變化系統(tǒng)協(xié)同各子系統(tǒng)相互影響、協(xié)調(diào)運(yùn)行系統(tǒng)工程方法在礦業(yè)中的應(yīng)用系統(tǒng)目標(biāo)分析明確礦業(yè)系統(tǒng)的總體目標(biāo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析劃分子系統(tǒng)，確定功能與關(guān)系系統(tǒng)功能分析研究各子系統(tǒng)功能及相互作用系統(tǒng)優(yōu)化尋找全局最優(yōu)解決方案礦業(yè)系統(tǒng)工程的基本原理整體性原理礦業(yè)系統(tǒng)整體大于部分之和層次性原理系統(tǒng)分層管理與控制目的性原理系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)于總體目標(biāo)協(xié)調(diào)性原理各子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)與適應(yīng)礦床建模與資源評估數(shù)據(jù)采集地質(zhì)勘探、鉆孔取樣地質(zhì)建模構(gòu)建三維地質(zhì)模型資源量計算估算礦產(chǎn)資源儲量經(jīng)濟(jì)評價評估資源經(jīng)濟(jì)價值地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)在礦業(yè)中的應(yīng)用基本概念區(qū)域化變量理論空間相關(guān)性分析變異函數(shù)計算主要方法克里金插值法條件模擬技術(shù)不確定性分析應(yīng)用領(lǐng)域品位估計與控制儲量分類與評估開采優(yōu)化設(shè)計礦產(chǎn)資源儲量分類與計算探明資源量地質(zhì)可靠性最高，可直接用于開發(fā)決策控制資源量地質(zhì)可靠性中等，需進(jìn)一步勘探確認(rèn)推斷資源量地質(zhì)可靠性較低，僅供長期規(guī)劃參考開采方法選擇與優(yōu)化條件分析礦體形態(tài)、圍巖穩(wěn)定性、埋深方案擬定露天/地下開采備選方案綜合評價技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、安全環(huán)保最優(yōu)選擇確定最佳開采方法露天開采系統(tǒng)設(shè)計臺階參數(shù)設(shè)計臺階高度、坡面角、安全平臺寬度邊坡穩(wěn)定性分析確保邊坡安全可靠運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)輸?shù)缆菲露?、寬度和轉(zhuǎn)彎半徑地下開采系統(tǒng)設(shè)計井巷工程設(shè)計主井、副井、運(yùn)輸巷道布置支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計確保巷道和采場穩(wěn)定性通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計新鮮空氣供應(yīng)和有害氣體排出采礦方法確定根據(jù)地質(zhì)條件選擇合適的采礦方法采礦工藝流程優(yōu)化鉆孔爆破優(yōu)化提高破碎效果，減少能耗裝載運(yùn)輸優(yōu)化減少等待時間，提高效率破碎篩分優(yōu)化合理配置設(shè)備，降低能耗選礦工藝優(yōu)化提高回收率，減少尾礦礦山設(shè)備選型與配置設(shè)備類型關(guān)鍵參數(shù)選型考慮因素鉆孔設(shè)備鉆孔直徑、深度巖石硬度、效率要求裝載設(shè)備鏟斗容量、作業(yè)半徑生產(chǎn)規(guī)模、場地條件運(yùn)輸設(shè)備載重量、爬坡能力運(yùn)距、道路條件破碎設(shè)備處理能力、破碎比礦石特性、產(chǎn)品要求礦山通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計通風(fēng)需求分析人員呼吸需氧量設(shè)備排放廢氣稀釋粉塵及有害氣體排除地下熱環(huán)境控制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井布置主要巷道風(fēng)量分配局部通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計通風(fēng)阻力計算與優(yōu)化設(shè)備選型與控制主扇風(fēng)機(jī)參數(shù)確定局部扇風(fēng)機(jī)配置通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計通風(fēng)自動化控制礦山排水系統(tǒng)設(shè)計水文地質(zhì)調(diào)查分析礦區(qū)水文地質(zhì)條件涌水量預(yù)測計算正常涌水量與最大涌水量排水方案設(shè)計確定排水方式與排水系統(tǒng)布置設(shè)備選型與配置水泵型號、數(shù)量及管路布置監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計水位監(jiān)測與自動控制礦山運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)非連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)礦用卡車、鏟運(yùn)機(jī)提升運(yùn)輸系統(tǒng)箕斗提升、罐籠提升礦山電力系統(tǒng)設(shè)計負(fù)荷計算確定用電設(shè)備總功率與負(fù)荷特性供電方案設(shè)計確定電壓等級與變電所位置配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計電纜線路布置與保護(hù)裝置配置安全保護(hù)設(shè)計過載、短路、漏電保護(hù)礦山安全系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)瓦斯、一氧化碳、溫度監(jiān)測通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)有線、無線通信網(wǎng)絡(luò)緊急避險系統(tǒng)避難硐室、緊急出口消防系統(tǒng)滅火設(shè)備、噴淋裝置救援系統(tǒng)救援設(shè)備、應(yīng)急預(yù)案礦山環(huán)境保護(hù)與治理水污染防治礦井水處理、循環(huán)利用大氣污染防治粉塵抑制、廢氣處理噪聲污染防治設(shè)備降噪、隔聲屏障固體廢物處理尾礦綜合利用、廢石回填礦業(yè)生產(chǎn)計劃與調(diào)度長期規(guī)劃5-10年生產(chǎn)規(guī)劃，確定開發(fā)順序中期計劃1-5年生產(chǎn)計劃，安排采區(qū)開拓短期計劃月度、季度生產(chǎn)計劃，安排生產(chǎn)任務(wù)日常調(diào)度實(shí)時監(jiān)控生產(chǎn)狀況，協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)礦業(yè)信息系統(tǒng)與數(shù)字礦山地質(zhì)信息系統(tǒng)三維地質(zhì)建模資源儲量管理生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控與調(diào)度生產(chǎn)計劃與執(zhí)行安全環(huán)保系統(tǒng)安全監(jiān)測預(yù)警環(huán)境影響評估企業(yè)管理系統(tǒng)成本控制與分析人力資源管理智能采礦技術(shù)與應(yīng)用無人駕駛運(yùn)輸自動導(dǎo)航卡車、智能調(diào)度系統(tǒng)遙控作業(yè)遠(yuǎn)程操控采掘設(shè)備，減少危險暴露機(jī)器人作業(yè)危險環(huán)境下的自動化采礦作業(yè)大數(shù)據(jù)分析在礦業(yè)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)采集傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲建立礦業(yè)大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)分析挖掘數(shù)據(jù)價值，發(fā)現(xiàn)規(guī)律決策支持輔助生產(chǎn)決策與優(yōu)化人工智能在礦業(yè)中的應(yīng)用智能勘探AI輔助礦產(chǎn)資源預(yù)測智能采礦自動化采掘與裝運(yùn)智能選礦工藝參數(shù)實(shí)時優(yōu)化智能安全危險預(yù)測與預(yù)警礦業(yè)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化離散事件仿真模擬采裝運(yùn)系統(tǒng)分析設(shè)備配置合理性識別瓶頸環(huán)節(jié)連續(xù)過程仿真模擬選礦工藝流程分析參數(shù)影響關(guān)系優(yōu)化工藝參數(shù)優(yōu)化算法應(yīng)用線性規(guī)劃整數(shù)規(guī)劃啟發(fā)式算法人工智能優(yōu)化礦業(yè)項目可行性研究市場分析產(chǎn)品需求與價格預(yù)測技術(shù)可行性開采條件與工藝適應(yīng)性財務(wù)評價投資收益分析風(fēng)險評估各類風(fēng)險識別與應(yīng)對礦業(yè)投資決策分析投資機(jī)會識別尋找潛在礦業(yè)項目初步評估粗略評估項目價值詳細(xì)評價全面分析項目可行性投資決策基于綜合評價做出決策實(shí)施與監(jiān)控執(zhí)行投資計劃并跟蹤效果礦業(yè)經(jīng)濟(jì)評價方法評價方法計算公式適用條件凈現(xiàn)值法NPV=Σ(CFt/(1+i)^t)-I0長期投資項目內(nèi)部收益率法Σ(CFt/(1+IRR)^t)=I0比較不同規(guī)模項目回收期法累計現(xiàn)金流量=0時的t值短期投資與風(fēng)險評估盈虧平衡分析BEP=FC/(P-VC)生產(chǎn)規(guī)模確定礦業(yè)風(fēng)險分析與管理風(fēng)險監(jiān)控實(shí)施跟蹤與調(diào)整風(fēng)險應(yīng)對制定應(yīng)對策略風(fēng)險評估分析風(fēng)險概率與影響風(fēng)險識別發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險因素礦業(yè)成本控制與管理資本成本設(shè)備投資、基建工程運(yùn)營成本人工、材料、能源、維修環(huán)保成本環(huán)保設(shè)施、治理費(fèi)用閉坑成本拆除設(shè)施、土地復(fù)墾礦山資源綜合利用85%主礦產(chǎn)回收率通過先進(jìn)工藝提高主礦回收率75%共伴生礦產(chǎn)利用率提取共伴生有價元素60%廢石利用率廢石制備建材、回填采空區(qū)90%礦井水循環(huán)利用率處理后回用于生產(chǎn)礦山閉坑與土地復(fù)墾1閉坑準(zhǔn)備制定閉坑計劃，評估環(huán)境影響2設(shè)施拆除拆除地表建筑，封堵井口3地質(zhì)災(zāi)害治理治理塌陷區(qū)，防治地下水污染4土地復(fù)墾覆土綠化，恢復(fù)生態(tài)功能5后期監(jiān)測長期監(jiān)測環(huán)境恢復(fù)情況礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略資源節(jié)約型開采提高資源利用率環(huán)境友好型工藝減少環(huán)境污染和生態(tài)破壞社會責(zé)任履行促進(jìn)社區(qū)共同發(fā)展科技創(chuàng)新驅(qū)動依靠技術(shù)進(jìn)步提高可持續(xù)能力礦業(yè)系統(tǒng)工程案例分析：露天煤礦剝離系統(tǒng)采煤系統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)排土系統(tǒng)輔助系統(tǒng)礦業(yè)系統(tǒng)工程案例分析：地下金屬礦資源勘探金屬礦床地質(zhì)模型構(gòu)建開采系統(tǒng)分段崩落法高效開采3選礦加工浮選工藝提高金屬回收率4環(huán)境管理尾礦干排技術(shù)減少環(huán)境影響礦業(yè)系統(tǒng)工程案例分析：海底采礦礦床類型多金屬結(jié)核、海底熱液硫化物、富鈷結(jié)殼開采技術(shù)水下采礦機(jī)器人、液壓提升系統(tǒng)環(huán)境挑戰(zhàn)海洋生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、沉積物擴(kuò)散控制礦業(yè)系統(tǒng)工程案例分析：油氣開采勘探系統(tǒng)地震勘探技術(shù)三維地質(zhì)建模儲量評估方法開發(fā)系統(tǒng)鉆井工程設(shè)計采油采氣工藝增產(chǎn)措施應(yīng)用地面處理系統(tǒng)油氣分離技術(shù)天然氣處理工藝產(chǎn)品儲運(yùn)方案礦業(yè)系統(tǒng)工程在非常規(guī)能源開發(fā)中的應(yīng)用頁巖氣開發(fā)水平井鉆探與水力壓裂技術(shù)煤層氣開采降壓排水與增滲技術(shù)油砂開采熱采技術(shù)與分離提取工藝礦業(yè)系統(tǒng)工程在地?zé)豳Y源開發(fā)中的應(yīng)用資源評估地?zé)崽荻葴y量，熱儲特性分析鉆井工程高溫高壓環(huán)境下的特殊鉆井技術(shù)采集系統(tǒng)熱水抽取與回灌平衡系統(tǒng)利用方式發(fā)電、供熱與梯級利用礦業(yè)系統(tǒng)工程在空間采礦中的展望潛在資源小行星采礦：金屬、水冰月球采礦：氦-3、稀土元素技術(shù)挑戰(zhàn)微重力環(huán)境下的采礦作業(yè)遠(yuǎn)程控制與自主操作系統(tǒng)設(shè)計輕量化采礦裝備原位資源利用技術(shù)發(fā)展前景太空資源商業(yè)化開發(fā)支持深空探索與殖民礦業(yè)系統(tǒng)工程與其他學(xué)科的交叉融合信息科學(xué)智能礦山、數(shù)字孿生機(jī)器人學(xué)自主采礦機(jī)器人、遠(yuǎn)程操控材料科學(xué)新型采礦材料、設(shè)備材料生物技術(shù)微生物采礦、生物修復(fù)管理科學(xué)礦業(yè)項目管理、價值鏈優(yōu)化礦業(yè)系統(tǒng)工程的前沿研究方向無人采礦全自動采掘運(yùn)輸系統(tǒng)數(shù)字孿生礦山全流程虛擬仿真零碳礦業(yè)碳中和采礦技術(shù)深部開采超深井采礦新技術(shù)礦業(yè)系統(tǒng)工程的國際發(fā)展趨勢2020年2025年預(yù)測中國礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展現(xiàn)狀56%智能化礦山比例大型礦山自動化水平逐步提高75%資源回收率較國際先進(jìn)水平差距縮小80%環(huán)保達(dá)標(biāo)率綠色礦山建設(shè)成效顯著65%信息化水平數(shù)字礦山建設(shè)加速推進(jìn)礦業(yè)系統(tǒng)工程在"一帶一路"倡議中的作用資源合作推動國際礦產(chǎn)資源合作開發(fā)技術(shù)輸出先進(jìn)礦業(yè)技術(shù)與裝備出口人才交流礦業(yè)教育與技術(shù)培訓(xùn)合作礦業(yè)系統(tǒng)工程與綠色礦山建設(shè)1可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)與自然和諧共生資源綜合利用提高全要素利用效率清潔生產(chǎn)減少污染物排放節(jié)能減排降低能耗與碳排放礦業(yè)系統(tǒng)工程與智慧礦山建設(shè)感知系統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋傳輸系統(tǒng)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時通信分析系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺智能分析3控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操控與自主決策集成系統(tǒng)各系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行礦業(yè)系統(tǒng)工程在礦業(yè)教育中的重要性知識體系建設(shè)系統(tǒng)化礦業(yè)工程教材多學(xué)科交叉課程設(shè)置案例教學(xué)與項目實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)系統(tǒng)思維能力全局優(yōu)化能力多目標(biāo)決策能力創(chuàng)新設(shè)計能力教育改革方向產(chǎn)學(xué)研深度融合虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)國際化人才培養(yǎng)繼續(xù)教育與終身學(xué)習(xí)礦業(yè)系統(tǒng)工程師的職業(yè)發(fā)展專業(yè)基礎(chǔ)階段掌握礦業(yè)工程基礎(chǔ)知識與技能系統(tǒng)分析師負(fù)責(zé)礦業(yè)子系統(tǒng)分析與優(yōu)化系統(tǒng)集成師負(fù)責(zé)多系統(tǒng)集成與全局優(yōu)化礦業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)師負(fù)責(zé)礦業(yè)系統(tǒng)總體設(shè)計與規(guī)劃高級管理顧問為企業(yè)戰(zhàn)略決策提供系統(tǒng)解決方案礦業(yè)系統(tǒng)工程的倫理與社會責(zé)任環(huán)境責(zé)任最小化生態(tài)影響保護(hù)生物多樣性社會責(zé)任尊重當(dāng)?shù)匚幕龠M(jìn)社區(qū)發(fā)展經(jīng)濟(jì)責(zé)任公平分配資源收益促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展科技倫理技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險評估負(fù)責(zé)任的創(chuàng)新礦業(yè)系統(tǒng)工程在礦業(yè)政策制定中的應(yīng)用政策研究系統(tǒng)分析礦業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與問題政策模擬模擬不同政策方案的實(shí)施效果政策評估評價政策實(shí)施的綜合影響政策優(yōu)化動態(tài)調(diào)整政策以實(shí)現(xiàn)最佳效果礦業(yè)系統(tǒng)工程在礦業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化中的作用1標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建建立系統(tǒng)化、協(xié)調(diào)一致的標(biāo)準(zhǔn)體系2標(biāo)準(zhǔn)研制基于系統(tǒng)分析確定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)3標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施確保標(biāo)準(zhǔn)在各子系統(tǒng)協(xié)同應(yīng)用4標(biāo)準(zhǔn)評估與更新持續(xù)優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)以適應(yīng)新需求礦業(yè)系統(tǒng)工程的未來展望無人智能礦山全流程自動化與智能化零碳礦業(yè)清潔能源驅(qū)動的綠色開采數(shù)字孿生礦山實(shí)體礦山與虛擬礦山深度融合課程總結(jié)：礦業(yè)系統(tǒng)工程的核心概念系統(tǒng)思維整體優(yōu)化協(xié)同發(fā)展可持續(xù)發(fā)展