地下金屬采礦技術及潛孔鉆機的進展與趨勢

孫飛

（海南山金礦業(yè)有限公司，海南 ?？?570100）

通常在進行金屬采礦，尤其是具有較高價值的金屬礦開采時需要采用地下采礦的方法，且隨著近年來采礦技術的提高以及相應穿孔設備水平的提高，以及國內(nèi)引進了先進的采礦工藝。隨著近年來全世界地下采礦設備發(fā)展和趨勢逐漸呈現(xiàn)露天優(yōu)良穿孔設備引入到地下，并能夠呈現(xiàn)節(jié)能化畫，大型化，自動化的方向發(fā)展。

1 下金屬采礦技術和設備

近年來，我國在地下金屬采礦過程中其采礦技術得到了發(fā)展，為順應全球技術發(fā)展趨勢，將先進的采礦技術應用到地下，即發(fā)展地下露天礦開采，相對來看，我國目前采礦技術以及相應的裝備水平已經(jīng)實現(xiàn)了全球領先水平。

（1）留礦采礦。過去我國采用的鉆機型號為TII-4，其直徑為四十毫米，深度為1.5米，而之后我國開始采用重型鑿巖機，鉆直徑為60到80mm，潛孔鉆機鉆直徑為100到120mm，直到上世紀80年代，我國利用這種留礦采礦的方法進行有色金屬采出量占據(jù)總金屬出礦量的34%。（2）崩落采礦。在上世紀50年代，我開始采用YQ-100等多種采礦鉆機，鑿巖為中深孔，利用這種方法采礦量達到35%。而到上世紀80年代，采用了高風壓潛孔鉆機和牙輪鉆機。（3）空場采礦方法。在上世紀70年代，國內(nèi)很多采礦廠均采用這種空場采礦的方法，然而進入80年代后期利用這種方法的采礦量達15%，從上世紀50年代中所使用的是TII-4，中深孔，之后改用YG-40等鉆機。（4）VGR的方法。在上世紀70年代，由L CLang提出了VGR的方法，能夠將露天開采化的設備植入地下進行高效開采，這種方法在美國，加拿大，西班牙等國家廣泛使用。而針對凡口框采用的是瑞典ROC306型號以及我國所研制的DQ-150型潛孔鉆機，其直徑為110到165mm，主要是利用球形藥包從下往上進行逐層落礦，這種方法也被稱為是FDQ的采礦方法。（5）大規(guī)模地下采礦。利用這種方法主要是能夠實現(xiàn)深孔鑿巖和大直徑孔徑的采礦方法，能夠實現(xiàn)空場和大采場階段和連續(xù)機械性的采礦出礦，大規(guī)模地下采礦對于所使用的穿孔設備要求較高，一般來說其直徑需要達到100到250mm，鉆孔深度為50到100米，平行孔斜率為。1%。很多希望國家利用這種采礦技術將露天用潛孔鉆機引入地下，比如法國所研發(fā)的水星14H全液壓采礦車等，利用這種采礦方法，能夠使臺班速度增加兩倍。（6）地下連續(xù)開采的工藝技術。相對來說，我國在地下開采工藝技術和相關設備的研究上比較滯后，在上世紀80年代，有色總公司投資6000萬元，進行大孔徑鑿巖鉆機和相關工藝的技術研究，且取得了一定的成功，能夠為我國進行地下連續(xù)采礦開辟新紀元。

2 對地下金屬采礦潛孔鉆機的發(fā)展

由于目前采礦所采用的潛孔鉆機，體積較小，重量較輕，結構簡便，因此成為了地下采礦的主要成果設備。比如在上世紀70年代所采用的中潛孔鉆機是滑撬式底架，然而由于這種設備效率較低，而且很難移動，沒有實現(xiàn)廣泛應用。之后，加拿大金屬公司針對露天礦潛孔鉆機進行改裝，將其應用于地下采礦，同時與其他公司合作制造了潛孔鉆機的VCR采礦方法。瑞典國家的潛孔鉆機在VCR采礦過程中也取得了顯著的成功。之后陸續(xù)采用的潛孔設備包括蘇聯(lián)所生產(chǎn)的CB-Y6型號潛孔鉆機，瑞典生產(chǎn)的COP6潛孔鉆機，以及我國仿照蘇聯(lián)生產(chǎn)的包括YQ-100B和CYQ-80潛孔臺車等相關設備。

從上世紀80年代開始，隨著地下采礦和潛孔鉆機迅速發(fā)展，研究人員研發(fā)了自行式潛孔鉆車導軌式以及高精度的潛孔鉆機，主要有以下幾種：M188型號潛孔鉆機，這種鉆機是由瑞典公司制造的，配有COP62型號的潛孔沖擊機和柱齒鉆頭，其直徑為165mm，能夠鉆入100米深的下向孔和上向孔。在進行鑿巖平行中通過激光對鉆機進行準確定位，激光器安裝在巷道一端，再傳給右側的兩個靶標作為導向，在鉆機29型號的測斜儀上可以按照鉆孔方向調整推進器的位置，其他設備能夠穩(wěn)定風壓，實現(xiàn)轉速平滑，其鉆鑿聲孔斜率控制在1%的范圍內(nèi)。此外，還有SQZ-1潛孔鉆車。SQZ-1的潛孔鉆車是由我國自主研發(fā)的一種設備，主要應用于深孔分段爆破掘進天井鉆孔，這種潛孔鉆車其中鉆孔斜率能夠控制在1%的范圍內(nèi)，鉆孔直徑為100mm，深度為40到50米，體積較小，能夠通過一次定位之后，在轉到天井范圍中，所有平行深孔造價較低，尤其適用于一些中小型等礦山開采。TYQ-80型號的履帶式潛孔鉆車，配用了YQ-100B潛孔沖擊器，能夠使用于地下開采和露天開采的中深孔鑿巖中，并獲得良好的鑿巖速度，其孔徑為90mm，鑿孔深度高于30米，也是一種比較先進的鑿巖工具。

進入90年代之后，人們高度重視地下金屬潛孔鉆機的性能，并且不斷對產(chǎn)品進行完善，賦予了很多鉆機新的功能。占據(jù)優(yōu)化。加拿大等公司使用多功能鑿巖穿孔設備，能夠滿足為VCR采礦技術高精度深炮孔的要求，根據(jù)連續(xù)采礦系統(tǒng)研發(fā)的CD系列潛孔鉆機是屬于天井鉆機和潛孔有效結合的，既能夠鉆天井，同時還可以進行潛孔鑿巖，能夠實現(xiàn)鉆具的優(yōu)化，為采礦界提供經(jīng)濟高效的鉆孔設備。拓展功能?？梢酝ㄟ^增加新的鉆桿，加大其鉆孔深度，更換高性能的鉆頭和沖擊器進一步擴大鉆孔的范圍和其他鉆具，能夠使?jié)摽足@機性能實現(xiàn)拓展。對于一些中小型的礦山來說目前仍采用的潛孔鉆機型號為YQ-100，由于這種鉆機占地面積較小，重量輕，結構比較簡便，使用便捷，但在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)參數(shù)設置不合理，相配套的旁側排氣沖擊器很容易受到破壞，使其壽命較短，同時在操作過程中鑿巖效率低，而新型研發(fā)出來的潛孔鉆機型號為KDQ-100G，能夠有效改善這些問題，對于已建立空氣壓縮機系統(tǒng)的采礦區(qū)來說也是一種經(jīng)濟高效的鉆孔設備。延長活塞和鉆頭的壽命。使用高風壓墻孔沖擊器活塞式，很容易在使用過程中出現(xiàn)斷裂問題，因而研究學者針對提升沖擊器活塞使用周期進行深入的研究，通過選擇高質量的原材料優(yōu)化結構，制定熱處理工藝，目前已經(jīng)取得了良好的效果，鉆頭消耗的費用占據(jù)炮孔的20%。盡管上世紀我國很多潛孔鉆機已經(jīng)利用柱齒鉆取代了過去的焊片轉頭，然而由于鉆頭使用周期較短，為解決這一問題研究學者從材料，熱處理方式，硬質合金齒性能等多個方面，針對這些問題進行分析。

3 展趨勢分析

目前國內(nèi)積極引進國外先進的設備和技術，實現(xiàn)技術創(chuàng)新，已經(jīng)研發(fā)了多種穿孔設備，部分設備的技術參數(shù)指標已經(jīng)達到世界先進水平，然而從一定程度上來看，在產(chǎn)品品種，使用壽命，使用周期等方面還與西方發(fā)達國家存在一定差距。因此，我國地下金屬穿孔設備在研發(fā)過程中主要趨向于以下方面：促進新產(chǎn)品的開發(fā)，豐富設備品種，能夠適應復雜多變的金屬采礦地質條件，提高采礦和設備制造水平，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量。同時在地下穿孔設備中，微型計算機的應用也是未來設備的發(fā)展趨勢。目前，美國，日本，英國，法國等國家在穿孔設備上利用了微型計算機，能夠提高其鉆孔的精確度和使用壽命，進一步實現(xiàn)自動化，解放人力，在一些地板較滑，照明較差，環(huán)境質量不佳的環(huán)境下，能夠使鉆孔部分實現(xiàn)遠程遙控，可以實時收集顯示和自動記錄鉆孔的參數(shù)變化，未來這種鉆機將會實現(xiàn)自動化和智能化系統(tǒng)，使我國金屬采礦鉆孔穿孔設備實現(xiàn)新的技術革命。

4 結語

在本次研究中，我們針對當前國內(nèi)地下金屬采礦技術發(fā)展歷程進行分析，并針對潛孔鉆機的發(fā)展趨勢進行了探討。