《礦業(yè)系統(tǒng)工程》課件展示

礦業(yè)系統(tǒng)工程概論綜合應用系統(tǒng)科學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)境影響課程目標和學習成果掌握系統(tǒng)工程基本理論理解系統(tǒng)分析與集成方法應用系統(tǒng)工程方法能解決實際礦業(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、經濟、環(huán)境、社會因素學科特點多學科交叉融合強調整體優(yōu)化與協(xié)調發(fā)展礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史11950年代系統(tǒng)工程理論初步應用于礦業(yè)21970年代計算機技術推動礦業(yè)系統(tǒng)工程發(fā)展31990年代數字化與信息化進入礦業(yè)系統(tǒng)421世紀初智能化與綠色礦山建設推動新發(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、精選運輸系統(tǒng)礦內運輸、外部物流管理系統(tǒng)生產、安全、環(huán)保管理礦業(yè)系統(tǒng)工程的特點系統(tǒng)復雜性多要素、多層次、強耦合不確定性地質條件變化、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)調運行系統(tǒng)工程方法在礦業(yè)中的應用系統(tǒng)目標分析明確礦業(yè)系統(tǒng)的總體目標系統(tǒng)結構分析劃分子系統(tǒng)，確定功能與關系系統(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)運行服務于總體目標協(xié)調性原理各子系統(tǒng)相互協(xié)調與適應礦床建模與資源評估數據采集地質勘探、鉆孔取樣地質建模構建三維地質模型資源量計算估算礦產資源儲量經濟評價評估資源經濟價值地質統(tǒng)計學在礦業(yè)中的應用基本概念區(qū)域化變量理論空間相關性分析變異函數計算主要方法克里金插值法條件模擬技術不確定性分析應用領域品位估計與控制儲量分類與評估開采優(yōu)化設計礦產資源儲量分類與計算探明資源量地質可靠性最高，可直接用于開發(fā)決策控制資源量地質可靠性中等，需進一步勘探確認推斷資源量地質可靠性較低，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可行性、經濟合理性、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)設計臺階參數設計臺階高度、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輸系統(tǒng)規(guī)劃運輸道路坡度、寬度和轉彎半徑地下開采系統(tǒng)設計井巷工程設計主井、副井、運輸巷道布置支護系統(tǒng)設計確保巷道和采場穩(wěn)定性通風系統(tǒng)設計新鮮空氣供應和有害氣體排出采礦方法確定根據地質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)化合理配置設備，降低能耗選礦工藝優(yōu)化提高回收率，減少尾礦礦山設備選型與配置設備類型關鍵參數選型考慮因素鉆孔設備鉆孔直徑、深度巖石硬度、效率要求裝載設備鏟斗容量、作業(yè)半徑生產規(guī)模、場地條件運輸設備載重量、爬坡能力運距、道路條件破碎設備處理能力、破碎比礦石特性、產品要求礦山通風系統(tǒng)設計通風需求分析人員呼吸需氧量設備排放廢氣稀釋粉塵及有害氣體排除地下熱環(huán)境控制通風網絡設計進風井與回風井布置主要巷道風量分配局部通風系統(tǒng)設計通風阻力計算與優(yōu)化設備選型與控制主扇風機參數確定局部扇風機配置通風監(jiān)測系統(tǒng)設計通風自動化控制礦山排水系統(tǒng)設計水文地質調查分析礦區(qū)水文地質條件涌水量預測計算正常涌水量與最大涌水量排水方案設計確定排水方式與排水系統(tǒng)布置設備選型與配置水泵型號、數量及管路布置監(jiān)控系統(tǒng)設計水位監(jiān)測與自動控制礦山運輸系統(tǒng)設計連續(xù)運輸系統(tǒng)帶式輸送機、刮板輸送機非連續(xù)運輸系統(tǒng)礦用卡車、鏟運機提升運輸系統(tǒng)箕斗提升、罐籠提升礦山電力系統(tǒng)設計負荷計算確定用電設備總功率與負荷特性供電方案設計確定電壓等級與變電所位置配電網絡設計電纜線路布置與保護裝置配置安全保護設計過載、短路、漏電保護礦山安全系統(tǒng)設計監(jiān)測預警系統(tǒng)瓦斯、一氧化碳、溫度監(jiān)測通信聯(lián)絡系統(tǒng)有線、無線通信網絡緊急避險系統(tǒng)避難硐室、緊急出口消防系統(tǒng)滅火設備、噴淋裝置救援系統(tǒng)救援設備、應急預案礦山環(huán)境保護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)生產計劃與調度長期規(guī)劃5-10年生產規(guī)劃，確定開發(fā)順序中期計劃1-5年生產計劃，安排采區(qū)開拓短期計劃月度、季度生產計劃，安排生產任務日常調度實時監(jiān)控生產狀況，協(xié)調各環(huán)節(jié)礦業(yè)信息系統(tǒng)與數字礦山地質信息系統(tǒng)三維地質建模資源儲量管理生產管理系統(tǒng)設備監(jiān)控與調度生產計劃與執(zhí)行安全環(huán)保系統(tǒng)安全監(jiān)測預警環(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與應用無人駕駛運輸自動導航卡車、智能調度系統(tǒng)遙控作業(yè)遠程操控采掘設備，減少危險暴露機器人作業(yè)危險環(huán)境下的自動化采礦作業(yè)大數據分析在礦業(yè)中的應用數據采集傳感器網絡實時采集生產數據數據存儲建立礦業(yè)大數據平臺數據分析挖掘數據價值，發(fā)現規(guī)律決策支持輔助生產決策與優(yōu)化人工智能在礦業(yè)中的應用智能勘探AI輔助礦產資源預測智能采礦自動化采掘與裝運智能選礦工藝參數實時優(yōu)化智能安全危險預測與預警礦業(yè)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化離散事件仿真模擬采裝運系統(tǒng)分析設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影響關系優(yōu)化工藝參數優(yōu)化算法應用線性規(guī)劃整數規(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品需求與價格預測技術可行性開采條件與工藝適應性財務評價投資收益分析風險評估各類風險識別與應對礦業(yè)投資決策分析投資機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施與監(jiān)控執(zhí)行投資計劃并跟蹤效果礦業(yè)經濟評價方法評價方法計算公式適用條件凈現值法NPV=Σ(CFt/(1+i)^t)-I0長期投資項目內部收益率法Σ(CFt/(1+IRR)^t)=I0比較不同規(guī)模項目回收期法累計現金流量=0時的t值短期投資與風險評估盈虧平衡分析BEP=FC/(P-VC)生產規(guī)模確定礦業(yè)風險分析與管理風險監(jiān)控實施跟蹤與調整風險應對制定應對策略風險評估分析風險概率與影響風險識別發(fā)現潛在風險因素礦業(yè)成本控制與管理資本成本設備投資、基建工程運營成本人工、材料、能源、維修環(huán)保成本環(huán)保設施、治理費用閉坑成本拆除設施、土地復墾礦山資源綜合利用85%主礦產回收率通過先進工藝提高主礦回收率75%共伴生礦產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礦山閉坑與土地復墾1閉坑準備制定閉坑計劃，評估環(huán)境影響2設施拆除拆除地表建筑，封堵井口3地質災害治理治理塌陷區(qū)，防治地下水污染4土地復墾覆土綠化，恢復生態(tài)功能5后期監(jiān)測長期監(jiān)測環(huán)境恢復情況礦業(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)破壞社會責任履行促進社區(qū)共同發(fā)展科技創(chuàng)新驅動依靠技術進步提高可持續(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模型構建開采系統(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核、海底熱液硫化物、富鈷結殼開采技術水下采礦機器人、液壓提升系統(tǒng)環(huán)境挑戰(zhàn)海洋生態(tài)系統(tǒng)保護、沉積物擴散控制礦業(yè)系統(tǒng)工程案例分析：油氣開采勘探系統(tǒng)地震勘探技術三維地質建模儲量評估方法開發(fā)系統(tǒng)鉆井工程設計采油采氣工藝增產措施應用地面處理系統(tǒng)油氣分離技術天然氣處理工藝產品儲運方案礦業(yè)系統(tǒng)工程在非常規(guī)能源開發(fā)中的應用頁巖氣開發(fā)水平井鉆探與水力壓裂技術煤層氣開采降壓排水與增滲技術油砂開采熱采技術與分離提取工藝礦業(yè)系統(tǒng)工程在地熱資源開發(fā)中的應用資源評估地熱梯度測量，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、稀土元素技術挑戰(zhàn)微重力環(huán)境下的采礦作業(yè)遠程控制與自主操作系統(tǒng)設計輕量化采礦裝備原位資源利用技術發(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)工程與其他學科的交叉融合信息科學智能礦山、數字孿生機器人學自主采礦機器人、遠程操控材料科學新型采礦材料、設備材料生物技術微生物采礦、生物修復管理科學礦業(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輸系統(tǒng)數字孿生礦山全流程虛擬仿真零碳礦業(yè)碳中和采礦技術深部開采超深井采礦新技術礦業(yè)系統(tǒng)工程的國際發(fā)展趨勢2020年2025年預測中國礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展現狀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水平差距縮小80%環(huán)保達標率綠色礦山建設成效顯著65%信息化水平數字礦山建設加速推進礦業(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資源合作開發(fā)技術輸出先進礦業(yè)技術與裝備出口人才交流礦業(yè)教育與技術培訓合作礦業(yè)系統(tǒng)工程與綠色礦山建設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感知系統(tǒng)傳感器網絡全面覆蓋傳輸系統(tǒng)5G網絡實時通信分析系統(tǒng)大數據平臺智能分析3控制系統(tǒng)遠程操控與自主決策集成系統(tǒng)各系統(tǒng)協(xié)同運行礦業(yè)系統(tǒng)工程在礦業(yè)教育中的重要性知識體系建設系統(tǒng)化礦業(yè)工程教材多學科交叉課程設置案例教學與項目實踐能力培養(yǎng)目標系統(tǒng)思維能力全局優(yōu)化能力多目標決策能力創(chuàng)新設計能力教育改革方向產學研深度融合虛擬仿真實驗教學國際化人才培養(yǎng)繼續(xù)教育與終身學習礦業(yè)系統(tǒng)工程師的職業(yè)發(fā)展專業(yè)基礎階段掌握礦業(yè)工程基礎知識與技能系統(tǒng)分析師負責礦業(yè)子系統(tǒng)分析與優(yōu)化系統(tǒng)集成師負責多系統(tǒng)集成與全局優(yōu)化礦業(yè)系統(tǒng)架構師負責礦業(yè)系統(tǒng)總體設計與規(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任環(huán)境責任最小化生態(tài)影響保護生物多樣性社會責任尊重當地文化促進社區(qū)發(fā)展經濟責任公平分配資源收益促進區(qū)域經濟發(fā)展科技倫理技術應用風險評估負責任的創(chuàng)新礦業(yè)系統(tǒng)工程在礦業(yè)政策制定中的應用政策研究系統(tǒng)分析礦業(yè)發(fā)展現狀與問題政策模擬模擬不同政策方案的實施效果政策評估評價政策實施的綜合影響政策優(yōu)化動態(tài)調整政策以實現最佳效果礦業(yè)系統(tǒng)工程在礦業(yè)標準化中的作用1標準體系構建建立系統(tǒng)化、協(xié)調一致的標準體系2標準研制基于系統(tǒng)分析確定標準技術指標3標準實施確保標準在各子系統(tǒng)協(xié)同應用4標準評估與更新持續(xù)優(yōu)化標準以適應新需求礦業(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)清潔能源驅動的綠色開采數字孿生礦山實體礦山與虛擬礦山深度融合課程總結：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