現(xiàn)代化新技術(shù)在露天礦山的應(yīng)用

崔君

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的礦山開采越來越多，露天礦山采用集中化開采、集約化經(jīng)營模式，開采工藝不斷完善，管理工作更加智能化，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。本文對我國露天礦山開采作業(yè)現(xiàn)狀及油電混合動力新技術(shù)、其他新技術(shù)在露天礦山開采中的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：露天礦山；開采作業(yè)；油電混合；新技術(shù)

引言

近年來隨著鋼鐵、煤炭和有色金屬等行業(yè)的快速發(fā)展，露天采礦業(yè)越來越受到人們的重視，尤其是新技術(shù)新設(shè)備的廣泛應(yīng)用，為礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展開辟了新領(lǐng)域：礦山開采的數(shù)字化、智能化。本文主要論述了現(xiàn)代化技術(shù)在國內(nèi)露天礦山的應(yīng)用。

1我國露天礦山開采工藝的現(xiàn)狀和特點(diǎn)

經(jīng)過近40年的引進(jìn)、吸收和發(fā)展，半連續(xù)開采工藝在我國的露天礦山得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用歸納總結(jié)，主要表現(xiàn)出以下兩大特點(diǎn)：①應(yīng)用形式多樣化。各礦山根據(jù)自身的開采運(yùn)輸條件多樣化地組合應(yīng)用不同的半連續(xù)工藝均較好地符合了各自的現(xiàn)實(shí)情況。②設(shè)備大型化和國產(chǎn)化。規(guī)模大、開采能力強(qiáng)是露天礦的顯著特點(diǎn)之一。與之相對應(yīng)的半連續(xù)開采工藝設(shè)備也具有大型化的特點(diǎn)，目前礦山使用的破碎機(jī)能力在3000～7000t/h，有的甚至達(dá)到10000t/h。帶式輸送機(jī)的帶寬也從1000mm提高到1800mm，有的甚至達(dá)到2200mm。在半連續(xù)開采工藝中，單斗挖掘機(jī)及自卸卡車基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，大型破碎設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程也在加快。

2現(xiàn)代化新技術(shù)在露天礦山的應(yīng)用

2.1 3DMine制圖軟件的應(yīng)

3DMine礦業(yè)工程軟件是國內(nèi)第一個通過了國土資源部門評審認(rèn)證的既有傳統(tǒng)幾何圖形法（斷面法、塊段法）也有距離冪次反比法、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法進(jìn)行儲量估算的三維專業(yè)軟件。3DMine軟件是一套用于礦山開采設(shè)計、境界優(yōu)化、采剝總量計算、礦床地質(zhì)管理、方量計算、爆破設(shè)計管理、井下開拓設(shè)計、采掘計劃編制及生產(chǎn)設(shè)施數(shù)據(jù)的三維可視化管理軟件。露天采礦設(shè)計包括：露天境界優(yōu)化、露天采場設(shè)計、中長期采掘計劃編制、短期計劃編制、露天爆破設(shè)計和礦巖二次圈定等。①露天境界優(yōu)化。根據(jù)采礦礦石賦存條件，輸入開采參數(shù)，可以計算得出最優(yōu)的剝采比并輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)及境界圖，方便管理人員直觀的了解露天采場開采設(shè)計。②露天采場設(shè)計。根據(jù)采場現(xiàn)狀，可以通過多種方法進(jìn)行采場運(yùn)輸?shù)缆吩O(shè)計及優(yōu)化，自動生成工作平臺，按照需求設(shè)計所需的工作臺階坡面角、作業(yè)平臺寬度。并能進(jìn)行排土場設(shè)計優(yōu)化。③中長期采掘計劃編制。根據(jù)地質(zhì)賦存條件模型，可以進(jìn)行采場采剝情況分析，并能輸出計算結(jié)果及演算圖形，直觀了解采場生產(chǎn)演化過程。④短期計劃編制。利用該軟件，可以直接進(jìn)行月度、季度及年度采剝計劃編制，且能顯示出每個區(qū)域的礦巖總量及礦石地質(zhì)品位，方便供配礦管理。⑤礦區(qū)公路設(shè)計。路面設(shè)計、坡度設(shè)計、土方工程量計算。⑥露天爆破設(shè)計和礦巖二次圈定。方便快捷的孔網(wǎng)參數(shù)，布孔方式和鉆孔參數(shù)的選擇；自動完成裝藥設(shè)計；可按照爆破方式和導(dǎo)爆雷管延遲時間進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)爆破模擬；在三維狀態(tài)下，快速完成二次礦巖邊界圈定。

2.2無人機(jī)低空遙感

無人機(jī)航測數(shù)據(jù)主要是遙感數(shù)據(jù)，具有較高空間分辨率，同時時效性較強(qiáng)、測繪周期短。無人機(jī)測繪包括一般大比例尺航測、傾斜攝影三維建模等，其中傾斜攝影技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的低空攝影測量技術(shù)，該技術(shù)可對復(fù)雜場景進(jìn)行大范圍、高重疊度、高精度、高分辨率航攝，通過專業(yè)航測軟件進(jìn)行局域網(wǎng)聯(lián)合平差、多視影像匹配等步驟處理，生成實(shí)景三維模型等成果數(shù)據(jù)，可直觀反映地物的外形、位置、高度等屬性信息，為高精度測繪提供保證，可視化效果極佳。無人機(jī)傾斜攝影測繪成果包括：數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字線化圖（DLG）、數(shù)字正射影像（DOM）、實(shí)景三維模型等。利用上述成果可高精度描述露天礦山的幾何特征，全方位展示礦產(chǎn)資源利用現(xiàn)狀，結(jié)合露天礦山礦產(chǎn)資源監(jiān)管的需求，可進(jìn)行數(shù)據(jù)深入分析研究。

2.3RTK的應(yīng)用

使用RTK儀器作業(yè)智能化程度較高，能夠完成各種測量任務(wù)，數(shù)據(jù)處理量也較小，使用的其他輔助工具也較少，作業(yè)方便輕松且誤差小，精度高。減少作業(yè)限制因素。RTK技術(shù)不受光學(xué)因素影響，受測量天氣情況、可視度等因素影響極小，能夠正常測量地形復(fù)雜，通視條件差的地區(qū)，操作簡單方便。測量精度高，沒有累積誤差。傳統(tǒng)的全站儀測量，受地形條件影響，通視困難的區(qū)域需要多次搬站，會存在累積誤差。而RTK不存在上述誤差，RTK在正常工作條件下，誤差均在厘米級以下。提高測量效率。相對于傳統(tǒng)的全站儀測量，RTK不用頻繁的搬站，一人單獨(dú)完成測量工作，且一般5秒鐘以內(nèi)方可測得一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)效率高同時降低勞動強(qiáng)度。

2.4可移式破碎鉆

固定式破碎可移式破碎鉆是由破碎機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、汽車組成，露天礦山在開采過程中，隨著開采深度增加，破碎機(jī)必須快速移動，確保汽車處于最佳運(yùn)距以內(nèi)。

2.5露天采礦GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)

露天采礦GPS卡車調(diào)度系統(tǒng)有效的解決了上述限制因素，極大的提升了生產(chǎn)產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)消耗，杜絕了聯(lián)合作弊、虛報車數(shù)、礦資源外流，偷懶等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了降低生產(chǎn)成本和管理成本的目的。露天礦GPS卡車調(diào)度系統(tǒng)：通過GPS對露天采礦的設(shè)備進(jìn)行位置確定，然后再通過數(shù)學(xué)優(yōu)化算法對系統(tǒng)的各種資源進(jìn)行全局優(yōu)化配置的卡車調(diào)度系統(tǒng)。實(shí)時自動實(shí)現(xiàn)鏟、車等資源的合理配置，可以充分發(fā)揮電鏟的最大裝車能力，保證電鏟滿負(fù)荷工作。優(yōu)化派車，合理分配車流，實(shí)現(xiàn)運(yùn)距最短。充分發(fā)揮卸點(diǎn)、破碎站的最大能力，保證在最高強(qiáng)度作業(yè)。車載智能終端、鏟載智能終端、電源、通訊鐵塔、生產(chǎn)指揮中心設(shè)備。①安全。超速行駛預(yù)警（重載超速、空載超速、下坡超速的超速行駛）。越界行駛預(yù)警（車輛未按系統(tǒng)指定路線行進(jìn)）。違章停車預(yù)警（車輛非法停在道路節(jié)點(diǎn)之上、妨礙生產(chǎn)）。無故停車預(yù)警（車輛停止時間超過指定限定時間并未申報故障）。②生產(chǎn)。智能調(diào)度系統(tǒng)（系統(tǒng)根據(jù)對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化調(diào)度，無需人為干涉）。最優(yōu)調(diào)度系統(tǒng)（系統(tǒng)采用最優(yōu)算法、最近路徑選擇進(jìn)行指揮車輛行進(jìn)路線）。實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)（系統(tǒng)隨時采集各車鏟設(shè)備工作飽和度、動態(tài)實(shí)行調(diào)度）。特殊調(diào)度系統(tǒng)（系統(tǒng)可根據(jù)人為設(shè)定的特殊條件進(jìn)行調(diào)度，如軟路基路面適合指定車輛行進(jìn)、路面較陡較窄適合老司機(jī)行進(jìn)等特殊條件進(jìn)行調(diào)度）。③效益。增加產(chǎn)值（系統(tǒng)將車鏟工作效率提高10%以上，將產(chǎn)量大幅度提高）。降低消耗（降低車輛柴油損耗，大大增加了車輛輪胎使用壽命）。提高工作水平及態(tài)度（避免了員工的偷懶、偷礦、虛報產(chǎn)量等現(xiàn)象）。解放勞動力（將調(diào)度人員從繁瑣的調(diào)度事宜中解放出來）。④管理。提高管理水平（避免了由人為調(diào)度出現(xiàn)的事故，減少了人員調(diào)度水平層次不齊的現(xiàn)象）。簡化管理方式（管理人員只需將當(dāng)班次任務(wù)量及特殊定義條件輸入到系統(tǒng)，系統(tǒng)可自行運(yùn)算進(jìn)行調(diào)度）。

結(jié)束語

綜上所述，礦山在引入上述先進(jìn)技術(shù)之后，能夠有效指導(dǎo)露天采礦生產(chǎn)，在方便統(tǒng)一集中管理的同時，還提高了作業(yè)效率，降低了生產(chǎn)管理成本，值得推廣和應(yīng)用。

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