煤在普通人的心目中是一種能引起復(fù)雜感情的東西。我們喜歡它在冬天給我們帶來溫暖，我們不喜歡它因?yàn)樗窈邝窈诘?，沾在身上特別黑，看起來臟兮兮的。在筆者的記憶中，小時(shí)候煤可是生活的必需品。

小時(shí)候在冬天的河北必須要生爐子，父輩們用煤的碎末和粘土和在一起，鏟一團(tuán)放在干凈的土地上，拍成一個(gè)直徑大約30公分的煤餅子，晾曬干了，掰成一塊一塊的放在爐子里面生火取暖、做飯，每次生爐子的時(shí)候，都有很多煙。后來進(jìn)化成蜂窩煤爐子，生爐子的時(shí)候通常會去鄰居家接火，就很少再生火了，這是我們喜歡的。我們不喜歡它的還有一個(gè)原因是因?yàn)橛袝r(shí)候它也很危險(xiǎn)。尤其是對于用過煤爐的小伙伴們來說，爐子通風(fēng)處理的不好，還可能會煤氣中毒。

煤炭是世界上最主要的能源來源之一，被用于發(fā)電、加熱和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。在許多國家中，煤炭仍然是最主要的能源來源之一。當(dāng)前，能源行業(yè)產(chǎn)生了約四分之三的全球溫室氣體排放量，主要原因在于該行業(yè)使用煤炭這一當(dāng)今世界最主要的碳密集型能源來源。推動煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型是人類為應(yīng)對氣候變化所采取的最重要舉措之一。

煤炭也是我國的主體能源和重要的工業(yè)原料。煤炭工業(yè)作為重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，有力支撐了國民經(jīng)濟(jì)和社會平穩(wěn)較快發(fā)展。改革開放以來，煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重長期占四分之三和三分之二，支撐了國內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長9.5%。

首先我們來看看全球煤炭行業(yè)的儲量和生產(chǎn)情況。

根據(jù)2021年國際能源署的數(shù)據(jù)，煤炭儲量排名前十的國家及其煤炭儲量如下：

• 美國 -250.2億噸

• 俄羅斯 -162.4億噸

• 澳大利亞 -147.4億噸

• 中國 -138.8億噸

• 印度 -101.3億噸

• 德國 -39.9億噸

• 印度尼西亞 -38.3億噸

• 南非 -30.2億噸

• 波蘭 -14.6億噸

• 哥倫比亞 -6.9億噸

突發(fā)奇想，我們能不能在地球表面進(jìn)行鉆孔，來估算整個(gè)地球的煤炭儲量？ 這樣做的成本是多少？我們來大體估算一下。

在煤礦的勘探過程中，一般間隔多遠(yuǎn)進(jìn)行一次鉆孔？此時(shí)，鉆孔間隔通常取決于多個(gè)因素，如礦層的厚度、傾角、礦體形狀等。通常，煤礦勘探會采用不同的鉆孔間距來確定煤層的形狀和大小，并進(jìn)行資源儲量估算。一般來說，煤礦勘探鉆孔的間距可以在幾十米到數(shù)百米之間，具體的間距需要根據(jù)勘探的具體情況和要求而定。為了計(jì)算方便，我們可設(shè)置100米為標(biāo)準(zhǔn)間距。

如果每隔100米鉆一個(gè)孔，在整個(gè)地球表面上，要鉆多少個(gè)孔？

地球的赤道周長約為40075公里，而經(jīng)線長度約為赤道周長乘以cos(緯度)。因此，如果按照每隔100米鉆一個(gè)孔的方式，在整個(gè)地球表面上需要鉆孔的數(shù)量約502.6萬億。

鉆這么多孔需要花多少錢呢？

煤炭勘探鉆孔的成本可能會因位置、深度和所用設(shè)備類型等因素而大不相同。以美國為例，煤炭勘探鉆孔的成本可能在每英尺50美元至250美元之間，具體取決于地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性、使用的設(shè)備類型和其他因素。根據(jù)鉆井項(xiàng)目的深度和復(fù)雜性，鉆孔的總成本可能從幾千美元到幾十萬美元不等。我們可以按照五萬美元一個(gè)孔進(jìn)行估算。502,654,824,588,235*50000= 25,132,741,229,411,700,000 USD

根據(jù)IMF的預(yù)測，2022年全球GDP將突破100萬億美元，達(dá)到101.6萬億美元。在全球鉆孔的成本是2022年全球GDP的247,369.5倍。

這個(gè)數(shù)字非常大，因此實(shí)踐中不可能通過這種方式來測量整個(gè)地球表面的煤炭儲量。實(shí)際上，地球科學(xué)家使用其他方法和技術(shù)，例如衛(wèi)星遙感和地面探測技術(shù)等來研究煤炭儲量。

黑色煤炭是由綠色的植物形成的。植物在地下逐漸轉(zhuǎn)化為煤炭需要經(jīng)歷多個(gè)階段，包括生物殘骸的沉積、壓實(shí)、加熱和干燥。整個(gè)過程可能需要數(shù)百萬年，具體時(shí)間取決于許多因素，包括植物的種類、地質(zhì)條件、溫度和壓力等。

黑色的煤炭和綠色的植物似乎是一個(gè)矛盾體。煤炭燃燒產(chǎn)生二氧化碳，植物通過光合作用吸收二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物來實(shí)現(xiàn)生長，并釋放出氧氣。一些植物經(jīng)過幾百萬年又變成煤炭。

能不能從植物直接變成煤炭？雖然植物是煤炭形成的關(guān)鍵要素，但植物本身并不能直接轉(zhuǎn)化為煤炭?；蛘哒f現(xiàn)在的技術(shù)條件還無法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

接下來再看看煤炭的產(chǎn)量。根據(jù)2021年國際能源署的數(shù)據(jù)，排名前五的國家及其煤炭產(chǎn)量如下（單位：萬噸）：

• 中國 - 3,989,086

• 印度 - 807,895

• 澳大利亞 - 430,490

• 美國 - 314,684

• 印度尼西亞 - 281,136

中國有多少煤炭工人？根據(jù)中國國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，截至2020年底，中國煤炭開采和洗選業(yè)從業(yè)人員規(guī)模為363.5萬人。這個(gè)數(shù)字包括采煤工人、洗煤工人、礦工、技術(shù)人員、管理人員等。需要注意的是，這只是從業(yè)人員的數(shù)量，不包括煤炭從業(yè)人員的家庭成員以及與煤炭產(chǎn)業(yè)相關(guān)的其他從業(yè)人員，例如煤炭運(yùn)輸和銷售人員。

在全球可持續(xù)發(fā)展的背景下，如果不解決煤炭行業(yè)綠色發(fā)展的問題，這些龐大的煤炭行業(yè)相關(guān)從業(yè)人口怎么辦？

如何提升煤炭行業(yè)的生產(chǎn)效率？如何降低煤炭行業(yè)和下游行業(yè)的碳排放？數(shù)字化轉(zhuǎn)型為煤炭行業(yè)和煤炭企業(yè)提供了契機(jī)。日新月異的礦業(yè)軟件正以極快的速度將煤炭行業(yè)帶入充滿希望的未來。本文將從四個(gè)方面討論礦業(yè)軟件在煤炭行業(yè)的應(yīng)用。

01、煤炭企業(yè)核心業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

對于煤炭企業(yè)的核心業(yè)務(wù)，達(dá)索系統(tǒng)GEOVIA品牌憑借其Minex軟件在煤炭和其他分層礦床開采領(lǐng)域取得了巨大成功。從計(jì)劃礦山的勘探階段到已使用壽命的運(yùn)營恢復(fù)，Minex確保在礦山運(yùn)營期間進(jìn)行準(zhǔn)確的資源評估和高效開采。Minex被設(shè)計(jì)為一個(gè)單一的集成解決方案，可以在團(tuán)隊(duì)之間輕松傳遞數(shù)據(jù)和技能，節(jié)省大量時(shí)間和成本。

世界各地的礦業(yè)公司求助于Minex，以更準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)、規(guī)劃和實(shí)施采礦戰(zhàn)略，從而提高效率、提高生產(chǎn)率、控制成本并提高盈利能力。

地質(zhì)建模和資源評估

Minex可靠的地質(zhì)建模工具可幫助地質(zhì)學(xué)家管理鉆孔數(shù)據(jù)，并對分層礦床進(jìn)行建模和量化，甚至支持最復(fù)雜的斷層、環(huán)境限制和具有挑戰(zhàn)性的經(jīng)濟(jì)條件。

Minex的可重復(fù)、快速和準(zhǔn)確的建模工具可在幾分鐘內(nèi)構(gòu)建整個(gè)模型。

Minex集成數(shù)據(jù)管理

01?無縫連接到企業(yè)鉆孔數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，包括 Microsoft Access和 SQL Server、Oracle和acQuire。

02?提供全面的工具來促進(jìn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證、審計(jì)和資源報(bào)告以滿足報(bào)告要求。

03?支持將Vulcan 和Carlson 網(wǎng)格文件和接縫模型以及字符串?dāng)?shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出到AutoCAD。

04?使用Minex 的文件管理工具在一個(gè)位置管理項(xiàng)目輸入和輸出文件。

05?可重復(fù)、快速且準(zhǔn)確的建模工具可在數(shù)分鐘內(nèi)構(gòu)建整個(gè)模型，包括接縫底板、厚度和質(zhì)量。

06?用于斷層沉積物的專用工具允許在正?；蚍聪驍鄬迎h(huán)境中對傾斜或彎曲的斷層進(jìn)行精確建模。

07?對完整的洗煤曲線建模，以便估計(jì)整個(gè)礦床的產(chǎn)量、灰分和其他分析，并用于資源和儲量報(bào)告，以按區(qū)域或計(jì)劃時(shí)間模擬工廠流程。

08?提供多種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)工具，包括用于克里金法和條件模擬的 GSLIB接口。

09?動態(tài)滯后調(diào)整中包含變差函數(shù)建模，有助于確定數(shù)據(jù)的最佳變異函數(shù)。

10?包括Jack knifing 在內(nèi)的驗(yàn)證工具可確保地質(zhì)模型的準(zhǔn)確性。

11?等高線、剖面、3D 鉆孔、統(tǒng)計(jì)和直方圖顯示可最大限度地向利益相關(guān)者展示資源狀況。

礦山規(guī)劃和調(diào)度

Minex的礦山規(guī)劃功能與地質(zhì)模型緊密相連。規(guī)劃從定義經(jīng)濟(jì)礦區(qū)開始，因此可以在隨后的礦坑設(shè)計(jì)階段將這些區(qū)域作為目標(biāo)。礦坑設(shè)計(jì)完成后，儲量和質(zhì)量數(shù)據(jù)將存儲在數(shù)據(jù)庫中，以便用戶能夠快速訪問以供查看、編輯和操作。

露天礦坑優(yōu)化

Minex Pit Optimizer 使用著名的 Lerchs Grossman (LG) 算法，考慮價(jià)格和成本來定位和生成一個(gè)最終的礦坑，該礦坑在其極限處達(dá)到盈虧平衡或最優(yōu)。對于較簡單的平礦床，Minex提供垂直和傾斜剝采比計(jì)算。傾斜的最終邊坡中的材料使垂直分析變得困難，是礦坑很深時(shí)對礦坑優(yōu)化的一個(gè)理想選擇。

露天礦設(shè)計(jì)

01?功能強(qiáng)大且易于使用的礦坑和坡道設(shè)計(jì)工具允許手動或自動生成礦坑或垃圾場。在創(chuàng)建坑或轉(zhuǎn)儲時(shí)生成斜坡，提供設(shè)計(jì)的即時(shí)可視化。

02?在任何現(xiàn)有礦山地形上創(chuàng)建道路或棄土堆，并輕松將其修補(bǔ)到現(xiàn)有表面。

03?礦山設(shè)計(jì)與地質(zhì)模型和優(yōu)化輸出相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和及時(shí)的設(shè)計(jì)。Minex 使用臺階、帶狀和地塊與地質(zhì)模型的交集將礦床細(xì)分為一組采礦量或儲量。

01?詳細(xì)的交互式調(diào)度。通過與直接從Minex煤層模型、礦坑設(shè)計(jì)和儲量生成的豐富3D圖形顯示交互來創(chuàng)建調(diào)度。

02?目標(biāo)調(diào)度--在給定的調(diào)度周期內(nèi)尋找體積或噸位。

03?在使用 “實(shí)時(shí)”當(dāng)前時(shí)期和歷史圖表、表格監(jiān)控時(shí)間表方面具有出色的靈活性。

04?隨著進(jìn)度的推進(jìn)，直觀地監(jiān)控廢棄物和礦石開采信息，通過在進(jìn)度安排過程中及早發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，改進(jìn)決策制定并節(jié)省時(shí)間。

05?“播放”任何保存的時(shí)間表并以圖形方式可視化。這有效地將計(jì)劃傳達(dá)給管理層和運(yùn)營商，并直觀地驗(yàn)證計(jì)劃的實(shí)用性。

06?通過在現(xiàn)有計(jì)劃中選擇一個(gè)點(diǎn)來創(chuàng)建分支以測試替代方案，從而輕松執(zhí)行多個(gè) “假設(shè)”。進(jìn)度報(bào)告包括可以直接導(dǎo)出到Microsoft Excel中的靈活而詳細(xì)的報(bào)告。

07?3D 交互式調(diào)度生成用于決策的快速調(diào)度。

露天礦場傾倒調(diào)度和運(yùn)輸規(guī)劃

Minex有能力和能力為廢物清除和運(yùn)輸相關(guān)的決策提供更快、更準(zhǔn)確的答案，也可以確定其他可能降低成本的領(lǐng)域。為了減少廢物的非計(jì)劃再處理，它允許工程師通過與地質(zhì)模型的集成，將廢物堆定位在沒有寶貴資源的區(qū)域。

01?傾倒調(diào)度和運(yùn)輸規(guī)劃（Dump Scheduling and Haulage Planning）與廢物清除和運(yùn)輸相關(guān)的快速和更準(zhǔn)確的決策制定。

02?場景管理器（Scenario Manager）在單一界面中組織與廢物管理和運(yùn)輸相關(guān)的所有任務(wù)。輕松創(chuàng)建各種轉(zhuǎn)儲場景并控制轉(zhuǎn)儲填充的優(yōu)先級、順序和方向。

03?高級運(yùn)輸規(guī)劃（Advanced Haulage Planning）有效分析卡車循環(huán)時(shí)間和利用率，從而優(yōu)化卡車車隊(duì)和運(yùn)輸?shù)缆愤x擇，并改進(jìn)成本控制。

04?設(shè)備數(shù)據(jù)庫使用戶能夠添加詳細(xì)的設(shè)備屬性和性能特征，并準(zhǔn)確估計(jì)從每個(gè)坑中的廢物塊到定義的坑出口點(diǎn)的運(yùn)輸周期時(shí)間。

05?增強(qiáng)的報(bào)告使礦山規(guī)劃人員能夠靈活地總結(jié)廢物的流動并有效地將結(jié)果傳達(dá)給主要利益相關(guān)者。

06?先進(jìn)的報(bào)告工具允許在運(yùn)輸選項(xiàng)之間進(jìn)行快速比較，從而確定和選擇最低成本和最佳備選方案。

07?通過可視化 3D 播放動畫功能輕松傳達(dá)整個(gè)企業(yè)的關(guān)鍵決策。

Minex最近的創(chuàng)新重點(diǎn)是幫助煤炭運(yùn)營改善成本控制，同時(shí)在傳統(tǒng)的高成本驅(qū)動領(lǐng)域（垃圾傾倒和運(yùn)輸）更高效地運(yùn)行。事實(shí)上，該計(jì)劃的轉(zhuǎn)儲計(jì)劃和運(yùn)輸計(jì)劃模塊使工程師能夠通過創(chuàng)建更有效的轉(zhuǎn)儲和運(yùn)輸計(jì)劃來優(yōu)化運(yùn)輸路線，同時(shí)減少廢物的非計(jì)劃再處理。

Tbk PT Bayan資源公司礦山規(guī)劃與開發(fā)經(jīng)理David Delbridge在談到其與達(dá)索系統(tǒng)GEOVIA及其Minex軟件的合作時(shí)表示：

“Minex的傾倒調(diào)度和運(yùn)輸規(guī)劃工具使我們能夠輕松地將不同場景集成到礦山調(diào)度過程中，以通過運(yùn)輸?shù)缆穼U物從礦坑拖運(yùn)到垃圾場。此外，它使我們能夠分析主要的成本驅(qū)動因素，并幫助我們做出更好的決策以最大限度地降低 運(yùn)營成本。我對發(fā)布和我們對Minex的投資感到非常高興。我也很期待Minex的未來發(fā)展和發(fā)布?！?/p>

Minex傾卸場調(diào)度和運(yùn)輸規(guī)劃模塊的其他功能包括先進(jìn)的運(yùn)輸規(guī)劃，使礦山規(guī)劃人員能夠分析和管理卡車循環(huán)時(shí)間效率，并優(yōu)化卡車車隊(duì)和運(yùn)輸?shù)缆愤x擇，以提高成本控制。

用戶還可以使用單個(gè)界面來創(chuàng)建各種轉(zhuǎn)儲場景，并控制填充轉(zhuǎn)儲的優(yōu)先級、順序和方向，從而為最終用戶提供可定制的體驗(yàn)。高級報(bào)告還允許礦山規(guī)劃人員靈活地總結(jié)廢物移動情況，然后將這些結(jié)果有效地傳達(dá)給關(guān)鍵人員，完成運(yùn)輸方案之間的快速比較，幫助團(tuán)隊(duì)確定和選擇成本最低的最佳替代方案。

Minex用于露天礦短期生產(chǎn)

01?Minex可以與各種現(xiàn)代測量 GPS儀器連接，從現(xiàn)場下載或上傳Hook。

02?快速輕松地設(shè)計(jì) 3D 爆炸效果并上傳到GPS鉆井控制設(shè)備。

03?將最大傾倒物建造到一個(gè)高度、一個(gè)設(shè)計(jì)表面 (例如允許的限制)，或者直到達(dá)到所需的容積。

04?設(shè)計(jì)吊斗鏟轉(zhuǎn)儲。

Minex用于地下礦井設(shè)計(jì)

01?使用一組豐富的交互式工具創(chuàng)建詳細(xì)的地下礦井設(shè)計(jì)，這些工具在展開時(shí)可提供即時(shí)設(shè)計(jì)可視化。

02?快速布局工具（Quick Layout tool）只需敲擊幾下鍵盤，即可根據(jù)面板配置和工作類型為長壁或鉆柱布局創(chuàng)建面板。

03?3D 儲量顯示（3D Reserves Display）顯示礦井設(shè)計(jì)并根據(jù)單一顏色、工作類型或質(zhì)量變量為每個(gè)區(qū)塊著色。

04?使復(fù)雜的地下儲量值計(jì)算過程自動化。

01?Minex 環(huán)境支持交互式調(diào)度，只需簡單點(diǎn)擊即可查看瓶頸、停機(jī)時(shí)間、資源分配和工作流可行性。

02?可以使用一組交互式工具快速開發(fā)多個(gè)調(diào)度方案，這些工具提供了在選定的采礦優(yōu)先約束條件下決定最有效的替代方案、優(yōu)化設(shè)備的方法。

03?優(yōu)化選定采礦地點(diǎn)內(nèi)的設(shè)備和約束。

Minex用于地下礦井修復(fù)

Minex的礦山復(fù)原功能與其他規(guī)劃流程緊密相連，可以成功規(guī)劃最終地貌的建設(shè)和復(fù)原。

01?從開挖面到立面或地貌設(shè)計(jì)，可以快速設(shè)計(jì)分段傾倒場。轉(zhuǎn)儲量可以逐漸與計(jì)劃期間的量相匹配，確保轉(zhuǎn)儲的實(shí)用性。

02?橫截面修復(fù)（Cross Section Rehabilitation）簡化了鏟平卡車鏟斗以形成最終修復(fù)表面的復(fù)雜任務(wù)。

03?棄土重塑（Spoil Reshaping）將礦山傾倒物平滑成符合環(huán)境限制的最終地貌，同時(shí)最大限度地降低重塑成本。

04?盡量減少用推土機(jī)推平，同時(shí)滿足海拔和坡度約束。

Minex集成GEOVIA Hub，提供直接安全的遠(yuǎn)程協(xié)作和數(shù)據(jù)管理功能。Hub軟件可組織數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)勘探、規(guī)劃和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可靠共享，允許用戶、工作組和團(tuán)隊(duì)在世界任何地方的任何地點(diǎn)協(xié)同工作。

Hub提供了即時(shí)的好處，包括數(shù)據(jù)安全、版本控制，以及在低質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)上快速同步大型文件的能力，同時(shí)對所有工作組規(guī)模的IT支持和可擴(kuò)展性要求最低，以及用戶之間有效協(xié)作的單一真相版本。

這對從中心位置協(xié)助運(yùn)營的礦業(yè)公司起著重要作用；Hub能夠通過僅發(fā)送工作時(shí)發(fā)生變化的微小比特來快速傳輸大型數(shù)據(jù)集，即使對于網(wǎng)絡(luò)連接較差的礦場，也能提供最新信息。

總結(jié)一下，Minex為煤炭行業(yè)提供了迎接關(guān)鍵行業(yè)挑戰(zhàn)的解決方案，它能夠：

• 快速高效地對大型、深度和數(shù)據(jù)密集型煤炭項(xiàng)目進(jìn)行建模。

• 準(zhǔn)確測量煤炭質(zhì)量和可洗性。

• 減少與廢物清除和運(yùn)輸相關(guān)的成本控制。

• 減少數(shù)據(jù)重復(fù)。

• 提高工作場所效率并減少培訓(xùn)和錯(cuò)誤。

GEOVIA Minex有五個(gè)版本，分別是：

• Minex Geology（Minex地質(zhì)）

• Minex Mine Design（Minex礦山設(shè)計(jì)）

• Minex Mine Design and Scheduling（Minex礦山設(shè)計(jì)和調(diào)度）

• Minex Survey（Minex勘探）

• Minex Premium（Minex高級版）

采礦作業(yè)包括一系列相互關(guān)聯(lián)的活動：從勘探中的鉆孔數(shù)據(jù)輸入，到礦山設(shè)計(jì)和規(guī)劃，再到礦山作業(yè)和生產(chǎn)管理。Minex致力于通過提供正確的工具和服務(wù)來謹(jǐn)慎管理礦山生命周期中的活動，從而幫助客戶從運(yùn)營中獲得最大價(jià)值。

每個(gè)版本都提供專為典型用戶及其標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)和活動設(shè)計(jì)的獨(dú)特工具組合。

每個(gè)版本都經(jīng)過精心挑選，以提供最廣泛的功能以滿足用戶的核心需求。

采礦和勘探活動需要大量的時(shí)間和金錢投資。所有GEOVIA Minex版本的核心旨 在通過提供安全有效的數(shù)據(jù)管理、顯示、繪圖、表面建模、CAD工具和分析來幫助您充分利用投資。

Minex 圍繞支持客戶端?服務(wù)器和一次性模式的開放行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。

數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)架構(gòu)支持輕松導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)，以及與許多公司數(shù)據(jù)庫的無縫連接。例如SQL、Oracle、acQuire、Access 和 Excel。Minex可輕松融入各種計(jì)算環(huán)境，與客戶現(xiàn)有的應(yīng)用程序交互以實(shí)現(xiàn)前所未有的集成和信息共享水平，并支持最能滿足客戶特定操作的各種常見采礦活動。

所有Minex版本的共同點(diǎn)是地質(zhì)學(xué)家和工程師都能夠?qū)?、?chuàng)建和使用點(diǎn)和線數(shù)據(jù)；根據(jù)網(wǎng)格、三角形和鉆孔創(chuàng)建、預(yù)覽、注釋和打印平面圖和剖面圖；以及創(chuàng)建三角形、網(wǎng)格和計(jì)算體積。這種基于數(shù)據(jù)庫托管數(shù)據(jù)的廣泛功能與CAD工具相結(jié)合，可充分利用所有勘探、地質(zhì)和工程數(shù)據(jù)。

嚴(yán)重?cái)鄬拥V床需要密切關(guān)注地層形成時(shí)間順序的建模技術(shù)。地質(zhì)建模師解開沉積序列的歷史，進(jìn)行必要的調(diào)整以說明裂縫或缺失的接縫，并重建今天出現(xiàn)的模型。這可以在相對較短的時(shí)間內(nèi)完成幾個(gè)接縫或幾十個(gè)接縫、故障和質(zhì)量變量的創(chuàng)建。

Minex 用戶可以使用以前創(chuàng)建的勘探數(shù)據(jù) (最新的地表或地下采集數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施地圖和插值部分)，并可以查看和訪問礦山設(shè)計(jì)以進(jìn)行顯示、繪圖和報(bào)告。

所有版本都能夠充分利用Minex 3D圖形環(huán)境、表面建模、CAD工具，并支持上述所有數(shù)據(jù)類型的編輯、切片和繪圖。

GEOVIA Minex地質(zhì)版

無論是進(jìn)行勘探、為復(fù)雜的斷層結(jié)構(gòu)建模，還是為監(jiān)管機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備資源報(bào)表，地質(zhì)學(xué)家都需要工具來準(zhǔn)確?效地完成工作。

這些工具可以在GEOVIA Minex Geology Edition 中找到，它可以加載和驗(yàn)證來自各種來源的鉆孔數(shù)據(jù) (巖性、質(zhì)量、地球物理學(xué)) 地質(zhì)建模過程中重要的第一步。由于無法在任何地方鉆孔，此版本還包括一個(gè)模塊，可以預(yù)測如果在特定位置鉆孔，將會遇到接縫的位置。此功能為勘探地質(zhì)學(xué)家節(jié)省了時(shí)間和金錢，并有助于創(chuàng)建更完整的模型。

地質(zhì)學(xué)家可以輕松地在屏幕上顯示多個(gè)橫截面并關(guān)聯(lián)接縫，無需創(chuàng)建紙圖?？梢燥@示每個(gè)鉆孔旁邊的信息以協(xié)助煤層相關(guān)過程，包括地球物理數(shù)據(jù)、井下深度和質(zhì)量值以及巖性的直方圖。

工作涉及可洗性和ROM 選礦程序的地質(zhì)學(xué)家將找到解決這些問題的功能。

通過使用Minex Geology Edition 中的工具，地質(zhì)學(xué)家可以生成符合當(dāng)今行業(yè)使用指南 (例如 JORC、SAMREC 等)的準(zhǔn)確資源聲明。

其他基本功能，如創(chuàng)建字符串、網(wǎng)格化單個(gè)表面和生成報(bào)告，都作為標(biāo)準(zhǔn)功能包含在該版本中。此外，工作流程自動化以減少在建模過程中引入錯(cuò)誤的機(jī)會。

借助準(zhǔn)確的地質(zhì)模型，礦山規(guī)劃人員可以設(shè)計(jì)露天礦山，其中使用各種類型的設(shè)備提取材料，包括電鏟/裝載機(jī)和卡車、斗輪挖掘機(jī)或吊斗鏟。礦坑設(shè)計(jì)的工作臺可以參考恒定的?度或允許遵循指定的表面。操作的所有其他方面都被考慮在內(nèi)，包括爆破鉆孔模式的設(shè)置、道路和坡道的建造以及垃圾場的建造。使用勘探儀器收集的數(shù)據(jù)對采礦前和采礦后的表面進(jìn)行建模，并輕松進(jìn)行月末體積核對。

將此設(shè)計(jì)疊加在先前創(chuàng)建的地質(zhì)模型上會生成一個(gè)礦產(chǎn)儲量數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫會使用多個(gè)質(zhì)量參數(shù) (例如，化學(xué)質(zhì)量或經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù))進(jìn)行更新。以后可以修改該數(shù)據(jù)庫以反映實(shí)際的采礦條件，例如薄煤層的浪費(fèi)、不可分離的分縫的合并、煤層頂部/底部的材料損失，以及包含煤層外稀釋。

對于需要額外工具來幫助他們確定礦坑限制的露天采礦工程師，GEOVIA Minex Mine Design Edition 包括一個(gè)使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Lerchs-Grossman 礦坑優(yōu)化算法的模塊?？梢苑从巢煌崛〕杀竞?或銷售價(jià)格的嵌套殼允許進(jìn)行全方位的敏感性分析。

構(gòu)建地質(zhì)模型所有基本功能 (例如創(chuàng)建字符串、網(wǎng)格化表面、創(chuàng)建平面圖和橫截面以及生成報(bào)告)的例程都包含在該版本中。此外，工程師可以導(dǎo)出不同格式的選定數(shù)據(jù)以供進(jìn)一步處理。

本版規(guī)定了恢復(fù)活動，例如在采礦活動停止后將棄土峰重新分級以滿足監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。

從事地下礦井規(guī)劃的工程師可以利用直觀的工具，了解對礦井尺寸或形狀所做的任何更改的即時(shí)反饋。長壁和房柱式設(shè)計(jì)的布局使用地質(zhì)或質(zhì)量模型的任何方面作為指導(dǎo)，并且適當(dāng)?shù)膶傩?(例如巖石強(qiáng)度)包含在儲量的計(jì)算中。

GEOVIA Minex采礦設(shè)計(jì)與排產(chǎn)版

GEOVIA Minex Mine Design and Scheduling Edition專為工程師設(shè)計(jì)，他們的工作重點(diǎn)是數(shù)周或數(shù)月的戰(zhàn)術(shù)采礦活動，或更具戰(zhàn)略性的長期問題。每個(gè)小組挑選并選擇完成計(jì)劃目標(biāo)所需的詳細(xì)程度。

一名工程師可能只需要確定礦山可以維持特定生產(chǎn)狀況的時(shí)間 (例如，最初穩(wěn)定增加噸位，保持恒定輸出一段時(shí)間，然后降低電平直到其壽命結(jié)束)。另一位工程師可能關(guān)心多個(gè)挖掘機(jī)在多個(gè)工作臺上的交互，同時(shí)安排從不同工作面提取材料。

可視化儲量消耗的能力是礦山調(diào)度過程的一個(gè)重要方面。Minex不僅支持這種可視化，而且還向工程師展示了整體質(zhì)量或剝離率如何隨著每一塊材料的挖掘而變化?？梢粤⒓床扇〖m正措施，而不是等到計(jì)劃期結(jié)束。

使用這個(gè)版本，所有不同類型的調(diào)度都是可能的，而無需對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何更改。構(gòu)建地質(zhì)模型所有基本功能 (例如創(chuàng)建字符串、網(wǎng)格化表面、創(chuàng)建計(jì)劃和橫截面以及生成報(bào)告)的工具都包括在內(nèi)。

礦山調(diào)度之后是將廢料轉(zhuǎn)移到礦坑內(nèi)或礦坑外的垃圾場。GEOVIA Minex Mine Design and Scheduling Edition 為工程師提供了集成的傾倒調(diào)度和運(yùn)輸規(guī)劃模塊，以確保將這些重要的操作要素考慮在內(nèi)。它們解決了一些復(fù)雜的問題，例如洗煤廠廢物的移動、垃圾場中材料的選擇性放置及一年中不同時(shí)間特定運(yùn)輸?shù)缆返目捎?性。此外，它們還可以幫助工程師根據(jù)成本、距離或時(shí)間等標(biāo)準(zhǔn)，在考慮所有可能性的情況下，選擇從礦坑到垃圾場的最佳路線。

使用標(biāo)準(zhǔn)代碼表示重要特征 (例如，接縫的頂部/底部或故障位置)的屏幕可視化允許驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

在地下礦井工作的工程師可以采用與地面同行大致相同的方式進(jìn)行安排。每臺機(jī)器的移動要么在計(jì)劃中受到嚴(yán)格控制，要么軟件使用關(guān)鍵路徑方法自由選擇 最佳替代方案，在機(jī)器可用時(shí)將其分配給各種任務(wù)。

測量數(shù)據(jù)的三角測量產(chǎn)生非常詳細(xì)的表面表示，顯示測量時(shí)礦山的確切狀態(tài)。從這些可以計(jì)算表面之間的準(zhǔn)確體積。此外，這些三角化表面可以轉(zhuǎn)換為地質(zhì)學(xué)家使用，作為可靠數(shù)據(jù)的另一個(gè)來源，從而提?地質(zhì)模型的完整性。

GEOVIA Minex 勘探版

作為正在進(jìn)行的工作的一部分，以及為月末體積核對做準(zhǔn)備，測量員需要工具 來幫助他們輕松、自信地正確管理他們進(jìn)行的數(shù)千次測量。

GEOVIA Minex Survey Edition 包含將現(xiàn)場記錄的勘探數(shù)據(jù)簡化為 XYZ 數(shù)據(jù)所需的所有例程。它支持多種儀器類型和預(yù)訂方法，并將它們和來自其他來源（例如GPS 系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)編目到地圖數(shù)據(jù)庫中。

執(zhí)行所有基本功能的例程，例如創(chuàng)建字符串、網(wǎng)格化表面、創(chuàng)建計(jì)劃和橫截面以及生成報(bào)告都包含在該版本中。

GEOVIA Minex 高級版

對于需求最全面的用戶，GEOVIA Minex Premium Edition 結(jié)合了所有其他版本的功能，支持針對所有類型的分層礦床和采礦方法的地質(zhì)建模和礦山規(guī)劃。

GEOVIA Minex在全球煤炭企業(yè)應(yīng)用十分普遍。以蒙古國為例，自然資源是蒙古的主要出口收入來源，包括煤、銅、鐵、金、鋅、原油等等。蒙古煤炭礦床很復(fù)雜， 在15個(gè)盆地分布有160個(gè)煤礦，蒙古國的煤炭總資源量約為1620億噸，而煤炭總儲量（已探明）約為27.78億噸，是煤炭資源排名前十五名的國家之一。

GEOVIA Minex于2000–2001年在蒙古Baganuur和Shivee Ovoo礦山首次引入，借助于其出色的煤炭建模優(yōu)勢和良好的服務(wù)，到了2013年，90%以上的煤炭產(chǎn)量都是在GEOVIA Minex支持下實(shí)現(xiàn)的。

以下視頻為巴嘎諾爾褐煤礦（Baganuur JSC）應(yīng)用Minex的情況

以下視頻為烏哈胡達(dá)格焦煤礦（Ukhaa Khudag）應(yīng)用Minex的情況。

02、CAE仿真技術(shù)在煤炭礦山的應(yīng)用

接下來我們來探討CAE仿真技術(shù)在煤炭礦山的應(yīng)用，以下是一些常見的應(yīng)用：

• 煤礦井下通風(fēng)仿真：煤礦井下通風(fēng)仿真可以模擬煤礦井下的空氣流動，幫助煤礦企業(yè)優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，提高通風(fēng)效率和安全性。

• 煤礦巷道穩(wěn)定性仿真：煤礦巷道穩(wěn)定性仿真可以模擬煤礦巷道的應(yīng)力和應(yīng)變，幫助煤礦企業(yè)評估巷道的穩(wěn)定性，并制定最佳的巷道支護(hù)方案，提高巷道的安全性和穩(wěn)定性。

• 煤礦采煤機(jī)仿真：煤礦采煤機(jī)仿真可以模擬采煤機(jī)的工作過程，幫助煤礦企業(yè)優(yōu)化采煤機(jī)的工作條件和采煤參數(shù)，提高采煤效率和安全性。

• 煤礦機(jī)械運(yùn)行仿真：煤礦機(jī)械運(yùn)行仿真可以模擬煤礦機(jī)械的運(yùn)行過程，幫助煤礦企業(yè)預(yù)測機(jī)械的壽命和故障率，制定最佳的機(jī)械維護(hù)計(jì)劃，降低機(jī)械維修成本和停機(jī)時(shí)間。

• 煤礦逃生仿真：煤礦逃生仿真可以模擬煤礦事故時(shí)礦工的逃生過程，幫助煤礦企業(yè)評估逃生通道的安全性和有效性，并提供礦工逃生的最佳路線和方法。

總的來說，CAE仿真技術(shù)可以幫助煤礦企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率和安全性，同時(shí)減少環(huán)境污染和能源消耗。

巖石可能含有節(jié)理，力學(xué)響應(yīng)取決于相鄰表面的關(guān)節(jié)方向和粗糙度，采用基于連續(xù)體的模型建立節(jié)理巖石模型，具有獨(dú)立本構(gòu)屬性的三個(gè)獨(dú)立方向，節(jié)理可以打開和關(guān)閉，這可以在宏觀尺度上產(chǎn)生誘導(dǎo)各向異性。

利用達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA，我們可以進(jìn)行露天礦地質(zhì)力學(xué)仿真，來分析斷層穩(wěn)定性，來提升煤礦安全。

S. Arndt和B. Fillery在《模擬在巖土工程和采礦應(yīng)用中的重要性》采用SIMULIA對大型露天礦井進(jìn)行了破壞機(jī)理分析，S.Arndt等人在《采礦仿真進(jìn)展》一文中采用SIMULIA對離散斷層進(jìn)行了分析。

下面來看看SIMULIA對露天礦的分析過程。典型的分析流程如下圖所示，首先通過GEOVIA Surpac來建模，考慮地質(zhì)構(gòu)造、材料特征及采礦構(gòu)筑物。其次定義仿真場景，包括穩(wěn)定性分析、開挖過程分析、地震荷載分析。最后分析的結(jié)果為位移、斷裂帶行為、強(qiáng)度等。

工作流場景從原始地形開始，分析三個(gè)場景：

• 開挖露天坑至高程Z=150米

• 開挖露天坑至Z=100米

• 開挖露天坑至最大深度Z=45米

露天礦的礦坑與斷層結(jié)構(gòu)相交，斷層面是一個(gè)低強(qiáng)度帶，有可能沿?cái)鄬踊瑒?。塊體模型定義了密度的空間分布，假設(shè)密度與巖石強(qiáng)度直接相關(guān)。

仿真計(jì)算的目標(biāo)是首先創(chuàng)建礦坑的有限元模型并用所需的特征來填充，其次對3個(gè)開挖階段進(jìn)行3D仿真，仿真開挖過程中巖石中的應(yīng)力分布。

露天礦山建模采用GEOVIA Surpac，仿真采用SIMULIA Abaqus，兩者需要進(jìn)行數(shù)據(jù)打通。首先從GEOVIA Surpac中進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

對于每個(gè)開挖階段，需要合并地形、礦坑設(shè)計(jì)和邊界，然后使用GEOVIA Surpac建模工具創(chuàng)建閉合實(shí)體，與斷層相交以創(chuàng)建上方和下方的斷層模型。接著需要簡化所有模型以減少三角形的數(shù)量并改進(jìn)其幾何圖形。

接下來是設(shè)置材料屬性、指定和映射。在GEOVIA Surpac體素模型中定義的材料屬性，體素質(zhì)心可以導(dǎo)出為.csv格式，然后通過指定匹配屬性進(jìn)行映射并導(dǎo)入到SIMULIA Abaqus。這個(gè)步驟用于將GEOVIA Surpac材料信息應(yīng)用于SIMULIA Abaqus。

下一步是創(chuàng)建仿真就緒網(wǎng)格。由于GEOVIA Surpac劃分的網(wǎng)格不是為有限元分析而設(shè)計(jì)的，需要使用第三方軟件中的網(wǎng)格清理。

本算例中SIMULIA Abaqus仿真場景詳細(xì)信息包括180萬個(gè)C3D4單元，巖石材料設(shè)置為莫爾-庫侖（Mohr-Coulomb）材料模型，摩擦角設(shè)置為30度，擴(kuò)張角度設(shè)置為20度，在零壓力下的內(nèi)聚力為1.e6 Pa，使用拉伸截止值，單軸拉伸中的屈服應(yīng)力為10 kPa。并假設(shè)材料密度均勻。邊界條件設(shè)置為平面邊界（底部和側(cè)面），地質(zhì)斷層穿過露天礦，摩擦系數(shù)取0.7。

第一階段是穩(wěn)定性分析，采用標(biāo)準(zhǔn)的SIMULIA Abaqus解算器，材料建模為線彈性，程序采用重力荷載的地球靜止分析，沿垂直方向和底部的滾軸邊界條件，UTOL（增量步中允許的孔壓變化最大值）用于自動計(jì)算初始應(yīng)力值。

第二階段是地震荷載分析，采用顯式的SIMULIA Abaqus解算器，材料改為莫爾-庫侖（Mohr-Coulomb）材料模型，應(yīng)用規(guī)定的加速度來表示地震激勵(lì)（使用印度Koyna大壩數(shù)據(jù)）。

03、礦山工程與煤炭工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

"數(shù)字化礦山"是建立在礦山系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上的，以地理坐標(biāo)為參照系，在一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間和空間框架下，科學(xué)合理地組織各種礦山信息，以實(shí)現(xiàn)對海量異構(gòu)礦山信息資源的全面、高效、有序管理和整合。與精確的三維地質(zhì)模型相結(jié)合，"數(shù)字化礦山"是實(shí)現(xiàn)"智慧礦山"的關(guān)鍵前提。

使用3DEXPERIENCE平臺可以建立煤炭礦山和煤炭工廠的虛擬孿生，這些模型可以模擬礦山和工廠的各個(gè)方面，包括設(shè)備、工藝流程、安全措施、能源消耗、排放等。通過對虛擬孿生進(jìn)行分析和優(yōu)化，可以幫助煤炭礦山和工廠實(shí)現(xiàn)更高效的運(yùn)營、更低的能源消耗和排放、更好的安全性能等。

國內(nèi)首個(gè)應(yīng)用BIM的煤炭行業(yè)項(xiàng)目是大柳塔煤礦3DEXPERIENCE BIM項(xiàng)目[7]。

大柳塔煤礦是神華下屬神東煤炭集團(tuán)早期建成的井工礦之一。隨著多年的深化改造，"數(shù)字化礦山"技術(shù)的廣泛應(yīng)用，該礦在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了主要運(yùn)輸系統(tǒng)的膠帶化，輔助運(yùn)輸?shù)臒o軌膠輪化，井巷支護(hù)的錨噴化，生產(chǎn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動化控制以及安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的自動化。

基于這些進(jìn)展，該礦深入應(yīng)用3DEXPERIENCE平臺，建立了真實(shí)的三維井下巷道模型，并基于地理信息數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建了精確的三維地質(zhì)模型，為后期礦山擴(kuò)建、排產(chǎn)、優(yōu)化等方面的設(shè)計(jì)和規(guī)劃提供了實(shí)際參考和依據(jù)。這使得其設(shè)計(jì)流程更加科學(xué)便捷，工程量價(jià)計(jì)算更加細(xì)致準(zhǔn)確，生產(chǎn)管理更加高效到位。

針對煤礦行業(yè)存在的專業(yè)協(xié)同復(fù)雜、井下地質(zhì)條件多變、缺乏精確地質(zhì)模型等問題，以及施工模擬與工藝流程仿真應(yīng)用方面的空白，為解決由此導(dǎo)致的工程變更和預(yù)算造價(jià)數(shù)據(jù)不可控等問題，該礦通過建立基于巖層數(shù)據(jù)庫的精確地質(zhì)模型，并利用三維可視化的設(shè)備布置和多專業(yè)協(xié)同，進(jìn)行施工仿真模擬，從而得以有效解決這些了問題。

大柳塔煤礦3DEXPERIENCE BIM項(xiàng)目中的應(yīng)用系統(tǒng)主要包含以下三部分內(nèi)容：BIM協(xié)同與數(shù)據(jù)管理平臺，主要是3DEXPERIENCE ENOVIA；BIM建模軟件，有CATIA和GEOVIA；BIM模擬仿真與分析，包括DELMIA和SIMULIA。

選煤廠是對煤炭進(jìn)行分選，除去原煤中的礦物雜質(zhì)，將其分成不同規(guī)格的產(chǎn)品的煤炭加工廠，通常也叫洗煤廠。選煤廠的主要產(chǎn)品是精煤和塊煤，此外還有中煤和煤泥等副產(chǎn)品。

根據(jù)《中煤西安設(shè)計(jì)微信公眾號》的報(bào)道，王家?guī)X選煤廠三維協(xié)同設(shè)計(jì)項(xiàng)目是中煤西安設(shè)計(jì)公司BIM技術(shù)應(yīng)用二期導(dǎo)航項(xiàng)目，獲得了中煤建設(shè)集團(tuán)BIM技術(shù)應(yīng)用大賽第一名。

王家?guī)X選煤廠三維協(xié)同設(shè)計(jì)項(xiàng)目采用達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺進(jìn)行BIM正向設(shè)計(jì)，并形成選煤廠BIM整體解決方案，選煤廠設(shè)計(jì)全生命周期在3DEXPERIENCE平臺進(jìn)行管理，各專業(yè)采用CATIA進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，項(xiàng)目及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采用ENOVIA進(jìn)行管理。

王家?guī)X選煤廠三維協(xié)同設(shè)計(jì)項(xiàng)目的目標(biāo)旨在梳理選煤廠BIM正向設(shè)計(jì)的方法，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備庫和工程模板，探索不同專業(yè)的屬性擴(kuò)展工作及模型與動態(tài)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)方法。

在王家?guī)X選煤廠三維協(xié)同設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施之前，中煤西安設(shè)計(jì)BIM團(tuán)隊(duì)首先試點(diǎn)了中天和創(chuàng)污水處理站BIM項(xiàng)目，接下來就正式開始了王家?guī)X選煤廠BIM設(shè)計(jì)。（注：下圖圖片引自《中煤西安設(shè)計(jì)微信公眾號》）

王家?guī)X選煤廠是一個(gè)開采后續(xù)的煤炭深加工項(xiàng)目，建廠目的主要是將煤炭中的一些有害成分通過洗選工藝的處理去除。王家?guī)X選煤廠目前是國內(nèi)最大的煉焦煤洗選能力的選煤廠。原來設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力是400萬噸，這次改造在旁邊加了一個(gè)一模一樣的擴(kuò)展生產(chǎn)線，能力達(dá)到了800萬噸。

王家?guī)X選煤廠是目前國內(nèi)選煤工藝最為復(fù)雜、整個(gè)流程最為繁瑣的選煤廠。它有如下特點(diǎn)：

• 首先，設(shè)備多種多樣。選煤設(shè)備可能和其他一些制造行業(yè)不太一樣，選煤廠的設(shè)備復(fù)用性很低。王家?guī)X選煤廠有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備170臺，這里面170臺大概有120臺是專門定做的，非標(biāo)260臺，沒有一個(gè)是能夠找出來廠家直接拿現(xiàn)成的東西來做的。

• 其次，建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜。整個(gè)選煤廠雖然大體看上去只有五層，但不同的標(biāo)高段又分了大概有十幾個(gè)。每個(gè)標(biāo)高段的空高、進(jìn)高都不一樣。整個(gè)廠房的體積大約有175,000立方米，

• 再次，涉及專業(yè)很多。整個(gè)選煤廠設(shè)計(jì)大概有13個(gè)專業(yè)。所有專業(yè)的Knowledge & Know-how都要采用虛擬孿生進(jìn)行表達(dá)。

項(xiàng)目組全程采用3DEXPERIENCE平臺ENOVIA進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)同和項(xiàng)目管理，整個(gè)設(shè)計(jì)流程從總骨架開始正向研發(fā)，取得了大量開創(chuàng)性的成果。包括：

（一）完成了王家?guī)X選煤廠三維設(shè)計(jì)，實(shí)踐了單一平臺全專業(yè)全生命周期正向設(shè)計(jì)，建立了選煤廠的虛擬孿生。

（二）積累了一部分非標(biāo)的設(shè)備庫和模板庫。

（三）按照選煤廠設(shè)計(jì)的工作要求，把屬性進(jìn)行了一個(gè)比較完整的擴(kuò)展。

（四）實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場模型與數(shù)據(jù)管理相結(jié)合的實(shí)踐。

04、煤炭生命周期評估

LCA是生命周期評估（Life Cycle Assessment）的縮寫，也稱為生命周期分析。它是一種系統(tǒng)性方法，用于評估產(chǎn)品、過程或服務(wù)在其整個(gè)生命周期內(nèi)所產(chǎn)生的環(huán)境影響。

LCA通常由以下四個(gè)步驟組成：目標(biāo)和范圍定義、生命周期庫存分析、生命周期影響評價(jià)和解釋。它可以評估許多不同的環(huán)境影響，如溫室氣體排放、資源消耗、土壤酸化、水污染等。

在LCA的實(shí)踐中，使用數(shù)據(jù)庫是必不可少的，因?yàn)樗鼈儼岁P(guān)于材料、能源、產(chǎn)品等各個(gè)生命周期階段的數(shù)據(jù)。全球現(xiàn)有LCA數(shù)據(jù)庫數(shù)十家，以下是一些知名的LCA數(shù)據(jù)庫：

ecoinvent數(shù)據(jù)庫是一個(gè)全球人類活動庫，代表了在所有工業(yè)部門提供商品和服務(wù)的數(shù)以千計(jì)個(gè)活動。這些活動消耗環(huán)境中的自然資源以及其他人類活動的產(chǎn)品。同時(shí)，它們將排放物釋放到水、土壤和空氣中。

最新版本的ecoinvent v3.9.1于2022年12月發(fā)布，具體而言，最新版ecoinvent數(shù)據(jù)庫包含超過19000個(gè)可靠的生命周期庫存數(shù)據(jù)集，涵蓋一系列工業(yè)部門。其中包括農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)、樓宇和建筑、化學(xué)品和塑料、能源和礦產(chǎn)、林業(yè)和木材、金屬、紡織品、運(yùn)輸、旅游住宿、廢物處理和再循環(huán)以及供水等。

達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺中深度集成了ecoinvent LCA數(shù)據(jù)庫?？梢栽?strong>3DEXPERIENCE平臺中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期評價(jià)（LCA）的功能，其具體用途如下：

• 生產(chǎn)過程優(yōu)化：使用LCA工具可以對生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的評估，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的環(huán)境問題和瓶頸，并通過改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程，降低資源消耗和環(huán)境影響。

• 產(chǎn)品環(huán)境性能評價(jià)：通過LCA工具，可以對產(chǎn)品的整個(gè)生命周期進(jìn)行評估，包括原材料獲取、制造、運(yùn)輸、使用和廢棄等環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中可能對環(huán)境造成的影響，以及如何改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程，降低環(huán)境影響。

• 環(huán)境標(biāo)識和認(rèn)證：通過使用LCA工具，可以評估產(chǎn)品的環(huán)境性能，根據(jù)評估結(jié)果制定環(huán)境標(biāo)識和認(rèn)證體系，提高產(chǎn)品的市場競爭力，滿足消費(fèi)者對環(huán)保產(chǎn)品的需求。

• 可持續(xù)發(fā)展策略：基于LCA工具的評估結(jié)果，制定可持續(xù)發(fā)展策略，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會的協(xié)同發(fā)展。

• 政策支持：使用LCA工具可以為政策制定提供科學(xué)依據(jù)，幫助政府和企業(yè)更好地制定環(huán)保政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

3DEXPERIENCE平臺集成ecoinvent數(shù)據(jù)庫后，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，隨時(shí)查看產(chǎn)品生命周期評價(jià)（LCA）的功能，了解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案對環(huán)境的影響，有助于企業(yè)實(shí)現(xiàn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，提高產(chǎn)品競爭力，滿足消費(fèi)者需求，同時(shí)也可以為政府制定環(huán)保政策提供科學(xué)依據(jù)。

在ecoinvent數(shù)據(jù)庫中，煤炭專項(xiàng)包括硬煤和褐煤（也稱為褐煤）的開采和制備。硬煤生產(chǎn)分為澳大利亞、中國、歐洲、印度尼西亞、印度、俄羅斯、南非、北美和南美等地區(qū)。對于印度和南非，采礦和準(zhǔn)備作為單獨(dú)的活動進(jìn)行建模，而對于其他地區(qū)，這些步驟則包含在一個(gè)數(shù)據(jù)集中。在南非，采礦作業(yè)和準(zhǔn)備步驟更加不同。采礦可分為三種類型：露天采礦、拉鏟或卡車采礦、電鏟和地下采礦、“洗煤”和“破碎和卸料”制備煤炭。

采礦過程本身能源密集，需要重型機(jī)械。在某些情況下，礦場的能源需求由現(xiàn)場發(fā)電廠滿足。這些燃料是用原煤燃燒的，原煤中雜質(zhì)含量高，因此燃燒過程效率低，排放量高，這體現(xiàn)在ecoinvent的活動“煤礦發(fā)電廠的電力生產(chǎn)、硬煤”中。在開采和準(zhǔn)備之后，全球硬煤貿(mào)易以進(jìn)口數(shù)據(jù)集的形式出現(xiàn)在ecoinvent數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)集連接了更大的世界區(qū)域、上述生產(chǎn)區(qū)域和全球硬煤分布。

褐煤產(chǎn)量以歐洲和印度露天開采和制備相結(jié)合的數(shù)據(jù)集表示。褐煤隨后在許多國家用于供熱和發(fā)電。也可以將其加工成褐煤煤塊。這使得其運(yùn)輸更容易。壓塊通常用于工業(yè)爐中。褐煤開采數(shù)據(jù)集包括土地占用后的復(fù)墾、能源和水的使用以及過程中的排放和廢棄物。達(dá)索系統(tǒng)自CATIA 2022x版本開始，增加了 Eco-Design Engineer（生態(tài)設(shè)計(jì)工程師）角色。對于生態(tài)設(shè)計(jì)驅(qū)動的工程，生態(tài)設(shè)計(jì)工程師角色允許使用有關(guān)材料和人類活動（例如提取、包裝和運(yùn)輸、制造等過程）的環(huán)境影響的知識來豐富3DEXPERIENCE 虛擬孿生。這允許執(zhí)行完整的生命周期評估(LCA)，從材料提取到再利用和回收，并選擇最佳替代方案。

一旦組織設(shè)定了環(huán)境績效目標(biāo)，該角色將協(xié)助設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，即從早期設(shè)計(jì)階段開始.生態(tài)設(shè)計(jì)工程師可以在設(shè)計(jì)備選方案和計(jì)算之間進(jìn)行權(quán)衡比較，從而揭示和分析每個(gè)備選方案的環(huán)境費(fèi)用。該分析依賴并整合了ISO 14000、EF 3.0、ReCiPe、IPCC、TRACI 和 EPS 等環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。特別是，它基于ecoinvent 數(shù)據(jù)庫，這是一個(gè)廣泛認(rèn)可的生命周期清單數(shù)據(jù)庫，使用CO2 排放、土地使用、用水等10 多個(gè)KPI 來量化人類活動和材料對環(huán)境的影響印記。達(dá)索系統(tǒng)在《企業(yè)爵士》評選的2018年全球可持續(xù)發(fā)展企業(yè)百強(qiáng)榜單（Global 100）中位列榜首?！镀髽I(yè)爵士》全球百強(qiáng)榜是企業(yè)可持續(xù)性分析領(lǐng)域的全球黃金標(biāo)準(zhǔn)。這一榜單排名綜合參考多項(xiàng)關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo)，包括環(huán)境、社會、財(cái)務(wù)和創(chuàng)新實(shí)力。此外，今年的評選還考慮到企業(yè)產(chǎn)品的可持續(xù)性價(jià)值。

達(dá)索系統(tǒng)對可持續(xù)發(fā)展的承諾和表現(xiàn)得到了外部認(rèn)可，以下評級和排名證明了這一點(diǎn)。達(dá)索系統(tǒng)致力于在全球環(huán)境、社會和治理（ESG）管理方面年復(fù)一年地取得更好的業(yè)績。

附錄：本文參考文獻(xiàn)如下：

*本文素材來源于升華洞察