地下大型礦山設(shè)備的現(xiàn)代化裝備與發(fā)展趨勢(shì)

摘要：本文論述了無軌設(shè)備和無人駕駛（或無人操作）技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地減少礦山各個(gè)系統(tǒng)作業(yè)人員，增加生產(chǎn)時(shí)間，提升工作效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大升級(jí);設(shè)備向著大型化、高速化、精密化、電子化、自動(dòng)化和微機(jī)集中控制聯(lián)動(dòng)等方向發(fā)展，設(shè)備管理與維修將隨之改變。

關(guān)鍵詞：地下;礦山;設(shè)備;發(fā)展;趨勢(shì)

1.概述：

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地下礦業(yè)生產(chǎn)工業(yè)設(shè)備裝備水平也不斷提高。各種大型、高效、聯(lián)合作業(yè)的礦山設(shè)備相繼試制成功并投入生產(chǎn)。如地下礦使用的液壓鑿巖機(jī)、全液壓臺(tái)車、電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)礦用汽車和多功能綜合采機(jī)等。這些設(shè)備的總發(fā)展趨勢(shì)是大型化、聯(lián)動(dòng)化和自動(dòng)化，落后的工藝設(shè)備逐步淘汰;各種組合方式的連續(xù)生產(chǎn)工藝日漸增多，礦山生產(chǎn)能力不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率不斷提高。

2.地下礦山生產(chǎn)設(shè)備原狀

地下礦山設(shè)備大致可分為掘進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備、出礦系統(tǒng)設(shè)備、混凝土系統(tǒng)設(shè)備、運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備、提升系統(tǒng)設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、礦山壓氣系統(tǒng)設(shè)備、給排水系統(tǒng)設(shè)備及變配電系統(tǒng)設(shè)備等。

鑿巖工作是金屬礦山的主要生產(chǎn)作業(yè)之一，也是最繁重的體力勞動(dòng)之一。這一作業(yè)需要使用各種鑿巖機(jī)械去完成。

掘進(jìn)系統(tǒng)使用的風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)有手持式、氣腿式、有上向式、導(dǎo)軌式、導(dǎo)軌式獨(dú)立回轉(zhuǎn)式、液壓鑿巖機(jī)、電動(dòng)鑿巖機(jī)、內(nèi)燃機(jī)鑿巖機(jī)。

在井下開采中的裝載工作也是最繁重的體力勞動(dòng)之一。裝載設(shè)備有：風(fēng)動(dòng)式軌輪裝巖機(jī)、電動(dòng)式軌輪裝巖機(jī)、輪臺(tái)式風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)、耙爪式軌輪裝載機(jī)、鏟斗式軌輪裝載機(jī)、振動(dòng)放礦機(jī)等。出礦系統(tǒng)使用的設(shè)備以耙礦絞車為主，耙道出礦裝礦。

混凝土系統(tǒng)的主要設(shè)備有攪拌站、皮帶機(jī)、豎井混凝土管路、電機(jī)車牽引礦車或罐車，濕式噴漿機(jī)、干濕噴漿機(jī)等組成。

運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備有：坑內(nèi)礦石二次倒運(yùn)及主平硐運(yùn)出坑外，主要設(shè)備是電機(jī)車牽引側(cè)翻式礦車、側(cè)卸式礦車、梭式礦車、底卸式礦車、固定式礦車。

提升系統(tǒng)設(shè)備雙罐籠提升、單箕斗提升、罐籠和箕斗混合提升。

通風(fēng)設(shè)備：礦井主要通風(fēng)機(jī)，通常使用離心式和軸流式兩大類，分布在偏遠(yuǎn)地方。

礦山壓氣系統(tǒng)設(shè)備：地下礦大量使用的活塞式壓縮機(jī)為L(zhǎng)型壓縮機(jī)，回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)也在推廣應(yīng)用，集中在地表或局部分散在地下工作面上。

給排水系統(tǒng)設(shè)備：根據(jù)礦井深度，開拓方式以及各水平涌水量大小不同，采用不同的排水系統(tǒng)，如直接排水系統(tǒng)，分段排水系統(tǒng)，多水平同時(shí)開采的排水系統(tǒng)。

變配電系統(tǒng)設(shè)備：總降壓、采區(qū)變電所、運(yùn)輸變電所、防汛硐室排水泵站變電所。

傳統(tǒng)的地下礦山生產(chǎn)方式是設(shè)備能力小，設(shè)備臺(tái)數(shù)多，設(shè)備分散，管理難度大，維修隊(duì)伍小而全。手工操作或半自動(dòng)化生產(chǎn)效率低下，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)成本高。隨著科技的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的繁榮，地下大型礦山設(shè)備的裝備向著現(xiàn)代化自動(dòng)化方向發(fā)展。

3地下大型礦山設(shè)備的現(xiàn)代化裝備與發(fā)展趨勢(shì)

3.1鑿巖臺(tái)車在我國(guó)地下礦山開采中的應(yīng)用

液壓鑿巖臺(tái)車發(fā)展很快，它不僅使鑿巖作業(yè)全盤機(jī)械化，而且擴(kuò)大了導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)的使用范圍，并逐步向鑿巖作業(yè)自動(dòng)化發(fā)展。

國(guó)內(nèi)研制的單個(gè)和2～3個(gè)鉆臂、柴油驅(qū)動(dòng)、輪臺(tái)行走的液壓鑿巖臺(tái)車取代壓氣驅(qū)動(dòng)的的液壓鑿巖臺(tái)車;國(guó)外的常規(guī)鑿巖臺(tái)車已把電子控制裝置用在鑿巖臺(tái)車上，已能作到自動(dòng)校準(zhǔn)空位、自動(dòng)開鉆、自動(dòng)推進(jìn)、自動(dòng)停鉆和自動(dòng)退釬等。這些先進(jìn)的國(guó)內(nèi)外鑿巖臺(tái)車在我國(guó)地下礦中深孔鑿巖作業(yè)中正在大量使用。

鑿巖劈裂臺(tái)車有效地消除采場(chǎng)大塊。

3.2混凝土攪拌運(yùn)輸罐車及濕噴臺(tái)車的應(yīng)用

地下礦山用的流態(tài)混凝土量很大，由于沒有合適的運(yùn)輸車，一般采用的方法是：在斜坡道口按照不同標(biāo)號(hào)的要求配比后，干料攪拌，翻斗運(yùn)到作業(yè)地點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次濕料攪拌，再用混凝土拖泵輸送到澆注地點(diǎn)或再濕噴。工序多，效率低，成本高?；炷翑嚢柽\(yùn)輸罐車如LE600，容積大小合適，轉(zhuǎn)彎半徑小，車體低，四輪驅(qū)動(dòng)，配有勵(lì)磁減速器，制動(dòng)性能和動(dòng)力性能好，備件消耗費(fèi)用較低，是理想的地下礦山的混凝土運(yùn)輸車。向下運(yùn)輸，斜坡道為折線形，坡度-1：7（約-9°），單程約1000m～3000 m。重車行駛速度最高速度5km/h;空車行駛速度： 10km/h。流態(tài)混凝土攪拌運(yùn)輸車和流態(tài)混凝土濕噴車如1050WPC，每班（每班12h）能力100 m3。降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了噴射效率和噴射質(zhì)量，減少混凝土回彈量;混凝土攪拌運(yùn)輸罐車和拖泵配套使用，使得混凝土澆注效率也顯著提高。

3.3鏟運(yùn)機(jī)在我國(guó)地下礦山開采中的應(yīng)用

目前我國(guó)井下礦山已經(jīng)比較廣泛地應(yīng)用內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)的無軌式裝載設(shè)備。擺脫了軌道、風(fēng)管或電纜的束縛，使機(jī)器提高了機(jī)動(dòng)性，從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是，柴油鏟運(yùn)機(jī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣對(duì)人體有危害，尤其是在獨(dú)頭巷道內(nèi)使用（如平巷掘進(jìn)等等）會(huì)給通風(fēng)帶來很大的困難。因此在柴油鏟運(yùn)機(jī)之后出現(xiàn)了電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，用纏繞在卷筒上可收放長(zhǎng)度的電纜向電動(dòng)機(jī)供電?？朔巳加彤a(chǎn)生的廢氣污染，可是拖曳的電纜大大地影響了鏟運(yùn)機(jī)的機(jī)動(dòng)性。

鏟運(yùn)機(jī)的機(jī)型在向大型化發(fā)展的同時(shí)，也增加了寬度小、微型化機(jī)型。大型鏟運(yùn)機(jī)由于其載重量大、功率利用率高、設(shè)備效率高。但大型鏟運(yùn)機(jī)對(duì)井下通道的修建、部件的制造和維修的要求都較高，它限制了大型設(shè)備優(yōu)越性的發(fā)揮。窄小礦脈其礦石的出礦方法是用電耙等出礦，不夠經(jīng)濟(jì)。但由于礦脈很窄，如果用大中型鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采場(chǎng)就不得不破壞脈外圍巖拓寬進(jìn)路，造成礦石品位低、增加廢石運(yùn)輸量和支護(hù)等一系列問題。寬度小、微型化鏟運(yùn)機(jī)的發(fā)展為小型礦山推廣無軌采礦展示了前景。

3.4無人駕駛或無人操作技術(shù)的應(yīng)用

我國(guó)地下礦山采場(chǎng)的礦石倒運(yùn)逐步推廣應(yīng)用無人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸控制技術(shù)。 該技術(shù)適用于所有地下礦山，特別是大水、高巖爆、高海拔的特殊礦山地下開采。無人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸電控系統(tǒng)適用于多列編組、單機(jī)和雙機(jī)牽引、多彎道岔道不同卸載方式等復(fù)雜工況條件，工作效率比傳統(tǒng)運(yùn)輸方式提高25%，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)維護(hù)，減人增效，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)人員的安全。無人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)由智能無人駕駛變頻電機(jī)車，巷道移動(dòng)無線通訊系統(tǒng)，電機(jī)車自動(dòng)調(diào)度、保護(hù)、監(jiān)視系統(tǒng)和電機(jī)車運(yùn)輸供電管控系統(tǒng)四部分組成。無人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)的推廣應(yīng)用將極大減少礦山運(yùn)輸系統(tǒng)作業(yè)人員，增加生產(chǎn)時(shí)間，提升運(yùn)輸效率，降低生產(chǎn)成本。

地下采場(chǎng)變配電硐室、排水泵站、空壓機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、豎井提升、井下粗碎設(shè)備、振動(dòng)放礦機(jī)裝礦及長(zhǎng)距離皮帶斜坡道運(yùn)輸正在逐步完全實(shí)現(xiàn)在中控室微機(jī)集中操作與控制系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)。

4.結(jié)束語(yǔ)

在地下礦山中，無軌設(shè)備和無人駕駛（或無人操作）技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地減少礦山各個(gè)系統(tǒng)作業(yè)人員，增加生產(chǎn)時(shí)間，提升工作效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大升級(jí)。隨著設(shè)備的大型化、高速化、精密化、電子化、自動(dòng)化和微機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)等方向發(fā)展，設(shè)備管理將進(jìn)入全員維修階段，設(shè)備維修將進(jìn)入專業(yè)化和協(xié)作化道路，這就需要建設(shè)高素質(zhì)的職工隊(duì)伍。

參考文獻(xiàn)：

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[4]中國(guó)恩菲網(wǎng).

作者簡(jiǎn)介：郝強(qiáng)（1973-）男 ，漢族，太原重機(jī)學(xué)院畢業(yè)，大學(xué)文化，機(jī)械專業(yè)，機(jī)械高級(jí)工程師，銅礦峪礦設(shè)備科科長(zhǎng)，研究方向是坑下無軌設(shè)備的科學(xué)管理。