智能化、机械自动化是未来开采矿产的必经之路

2016-05-16 10:07:48     来源: 贤集网

智能化、机械自动化是未来开采矿产的必经之路

地下矿山向着机械化、自动化、大型化发展。日前世界上地下矿山都在追求安全、高效开采,所以机械化水平、自动化水平不断在提高。以瑞典基鲁纳铁矿为例,设计年产量达到3000万t,1974年曾达到2450万t,以后因销售不畅,年产量维持在1500万-1800万t/a,最近回到3000多万t的年产量。

基鲁纳铁矿开采使用大规格分段崩落法,分段高度由开始的12m,到20世纪90年代分段高度增加到28.5-30m ,同采使用Atlas copco生产的simba w469型遥控凿岩台车,孔径150mm最大孔深55m,该车利用测光系统进行准确的三维定位,该台车无人驾驶,24小时持续作业,年崩矿量可达300万t。

同采凿岩还采用高压水力潜孔冲击式钻机,由G-Drill公司开发,此类钻机工作环境好、无油雾,几乎没有液压油的泄漏,与液压凿岩机相比,其钻杆费用低,它用短的旋转头取代孔外的重型液压凿岩机,其凿岩速度几乎与孔深没有关系,而液压凿岩机是随炮孔加深而显著降低凿岩速度,高压水力潜孔冲击钻机凿岩速度快、钻孔非常直。此种钻机孔径为115mm,大规格分段崩落法对采矿破碎的块度和重力放矿的基本要求是精度极高的凿岩技术,水力与潜孔冲击钻机其有这种能力。扇形孔排间距(抵抗线)3.0-3.5m,一排孔崩矿量在10000-14000t。

对于大直径(115mm)深孔(40-50m)装药,要求炸药粘度高。现在所有向上孔都装填可用泵送的乳化炸药,由于此类炸药有抗水性,可比以前更有效地使用预装药,即使有水的区段也是如此,从环境来看,由于返药量减少,这种方式优于铵油炸药装药。炸药分配和装药系统包括运输车、地下储药仓和7台装药车,用于掘进和同采装药,炮孔偏斜要进行准确的测量,爆破质量要进行监测,特别是在多裂隙和多孔洞岩石中,钻孔作业更需注意,要严格要求。

装载采用电动铲运机,775m水平使用过芬兰Tamrock公司的Toro 510E型铲运机,载重15t,单台能力为320t/h。1045m水平用Tamrock公司新开发的Toro 2500E铲运机,斗容25t,单台能力为500t/h ,每周平均出矿3.0万至3.5万t。这种铲运机无废气排放、低噪音、粉尘少、轮胎寿命长,便于集中维修。

基鲁纳铁矿现在采场凿岩和装运都已实现自动化作业,凿岩台车和铲运机都已实现无人驾驶,在主运输水平,1980年有轨运输线的机车和车辆组成的列车运行就已无人驾驶。1 045m水平是KUJ 2000工程,配备的设备是全新的,矿山的目标一是大规模;二是高度自动化;LKAB公司拥有5台掘进台车和5台撬渣台车,设备型号与过去使用的相同,遥控凿岩车完全是新的8-9台;装载用全自动和遥控的Toro2500E铲运机8-10台;有轨运输系统不增加新机车和车辆,是775m水平原用的,经人修后转到1 045m水平使用。

井下人员共有500人,主要从事掘进、采场凿岩和装运作业。井下作业有的实现了遥控、车辆无人驾驶。井下矿连续生产,由井下提升的原矿,原则上白天送到选厂处理,中间无贮矿场。井下的劳动生产率,若按年产3000万t原矿,工作人员500人计算,则井下人员平均劳动生产率为60000t/a。

国外矿山在地下铲运机、井下矿用自卸汽车和井下钻机的应用上发展非常快,成效显著。

(1)地下铲运机。铲运机是井下采矿主导设备。国外铲运机的载重能力大,整机性能、可靠性、生产效率、舒适度和自动化程度都很高。最近Tamrock公司生产了最大载重25 t的电动铲运机和载重10 t、16t的新型柴油铲运机,不仅工作安全可靠,生产效率高,而且还可在温度55℃左右的条件下工作。

(2)井下矿用自卸汽车。在采矿业发达的国家,如瑞典、美国、德国、芬兰、加拿大,地下矿山已广泛推广应用无轨化采矿技术。这些国家使用铲运机、井下矿用自卸汽车等井下无轨运输设备的出矿量已占总出矿量的80% ~85%。一般日产1000~3000 t的地下矿采用20 ~35 t矿用汽车,日产15000~40000 t则采用45~60 t的汽车, 20 t以下的井下矿用自卸汽车则很少采用。现在瑞典已开始用120 t的7轴大型卡车,取代45 t和65 t卡车。

(3)井下钻机。目前,国外采矿业比较发达的国家基本上实现了中深孔全液压化、深孔大直径高气压化。全液压钻进技术正向大直径深孔方向发展。具有全液压钻进和高气压潜孔钻进技术优点的水力潜孔钻机,前几年在南非已投入使用,并取得前所未有的经济技术效果。国外地下钻机在完善机械、液压技术的同时大量引入了自动控制、程序控制以及无线遥控技术,大大改善了操作环境,提高了设备作业效率。


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