內容簡介

本教材是采礦與岩土工程專業課教材。  通過學習， 學生可掌握智慧礦山技術的基本概念 和體繫結構、 數字采礦軟件基本操作、 礦床開采方式可視化和優化方法、 工程結構數值分析 和參數優化、 數字化采礦設計與可視化計劃編制技術， 了解仿真模擬、 安全管控、 智能采礦 裝備與自動化采礦技術的發展方向， 其目的是培養學生能利用數字化技術及手段解決礦山開 采的設計與優化問題， 並能將前沿的信息化智能化技術融入礦業領域中。

教材結合課程進度安排了 8 次實踐教學， 通過上機操作掌握： ①數字采礦軟件操作方法、 數字地形建模方法、 露天填挖方建模與方量計算方法、 井巷建模與工程量核算方法、 空區建 模與經濟指標核算方法； ②地質數據建模方法、 空間插值與許價方法； ③開拓繫統可視化優 化方法、 通風繫統可視化優化方法； ④工程結構數值分析、 參數優化方法； ⑤露天數字化開 采設計、 地下數字化開采設計； ⑥露天礦中長期及短期生產計劃編制方法、 地下礦采掘計劃 編制方法； ⑦生產過程仿真模擬、 安全生產仿真模擬； ⑧露天礦可視化生產管控繫統、 地下 礦可視化生產管控繫統。

完成本教材的學習後， 學生將能結合所學的數學與計算機科學知識、 工程基礎知識、 采 礦工程學科基礎知識及其他專業知識分析和解決礦山數字化開采的實際問題； 能針對不同的 采礦技術條件設計優化方法； 能在設計采礦方案、 分析和解決采礦問題時考慮信息化和智能 化先進技術。

本教材主要作為高校本科生的專業課教材， 同時也可作為研究生和采礦行業科學研究者 在智慧礦山技術的學習和研究過程中的輔助資料。

   前  言  

數字礦山是指以礦產資源開發過程中的數字化信息為基礎， 對資源、 規劃、 設計、 生產 和管理進行數字化的建模、 仿真、 評估和優化， 並持續應用於礦山生產全過程的新型礦山技 術體繫和生產組織方式， 也稱數字化礦山。  數字礦山綜合考慮礦山地質、 測量、 采礦等生產 環節的技術特點， 借助地質統計學理論、 化方法、 可視化仿真技術、 軟件技術、 網絡技術 和自動化技術， 構建三維地質模型和資源價值模型， 優化開采方案、 采礦設計和生產計劃， 監控和管理采礦生產過程， 保障礦山生產安全， 降低礦山經營風險， 提升礦山綜合競爭力。 數字礦山技術的出現給礦山的生產技術和管理模式的變革注入了新的活力，  帶動了技術規 範、 標準、 流程和方法的革新。

智慧礦山在礦山數字化的基礎上， 利用繫統工程理論及網絡、 自動控制和人工智能等技 術， 以開采環境數字化和采掘裝備自動化為特質， 實現采礦設計、 計劃、 生產、 調度和決策等 過程的智能化， 是現代礦山信息化發展的新階段。

本教材主要面向我國有關高等院校的地質工程、 測量工程、 采礦工程、 岩體工程和安全工程專業的本科教育， 同時面向這些高校的自動化工程、 信息工程、 計算機工程和管理工程 專業的本科教育。  另外， 它也可作為相關專業研究生和大專生的教學參考書。  本教材旨在傳 授新思想、 新方法和新技術， 使未來的采礦工程師和礦業科研工作者掌握扎實的智慧礦山相 關理論和專業技術。

本教材共由 8 章組成， 依次為第 1 章緒論、 第 2 章礦山空間數據獲取與應用、 第 3 章礦 山地質數據建模與空間插值技術、 第 4 章基於空間信息模型的采礦繫統工程、 第 5 章礦床開 采方式與優化、 第 6 章數字化采礦設計、 第 7 章礦山生產計劃編制技術、 第 8 章礦山數字化 采礦生產與安全管控繫統。

本教材內容不僅給學生傳授了與智慧礦山技術相關的概念、 方法和技術， 同時在一些重 難點的章節， 給出了具體的智慧礦山建設實例， 便於學生消化吸收。  另外， 與教材內容配套 的還有實踐教學， 以讓學生在完成課程的學習後， 學以致用。

本書在專業體繫結構、 內容舍取、 論述方法等方面都做了新的嘗試，  對編寫小組來說，是一個不小的考驗， 也是一次挑戰。  來自中南大學、 東北大學、 北京科技大學、 重慶大學、 武 漢理工大學、 福州大學、 江西理工大學、 新疆大學、 河南工程學院、  西南科技大學、  南華大 學、 西安建築科技大學、 內蒙古工業大學、 湖南科技大學、 昆明理工大學、 攀枝花學院的多名專家、 教授、 學者參與了本教材的編寫工作。對以上專家、 教授、 學者的辛勤工作和無私奉獻表示由衷的感謝！  也對教材中所涉及的 知識和成果的所屬單位和作者表示真誠的感謝！  此外， 中南大學博士生陳鑫、 彭平安、 王晉淼、 鐘德雲、 任助理、 張炬， 碩士生李金玲、 劉定一、 呂青海、 宋華強， 長沙迪邁數碼科技股 份有限公司袁睿棟、 楊新峰、 譚期仁等對本書的編寫、 校核、 繪圖工作付出了艱辛勞動， 在此 一並表示衷心的感謝。

本書雖是由多位長期在教學和科研線的專家、 教授和學者編寫， 但不足和錯誤之處在所難免， 希望各位讀者不吝賜教、 批評指正。

編 者

2019 年 3 月