吴大川 陈海军 滕海涛
(河北钢铁集团滦县常峪铁矿有限公司,河北唐山 063700)
地下矿床自动开采技术现状及发展
吴大川 陈海军 滕海涛
(河北钢铁集团滦县常峪铁矿有限公司,河北唐山 063700)
随着我国经济的不断发展和社会的进步,我国生产力水平不断提高,而矿产资源的开采和利用对我国经济的发展具有至关重要的意义,地下金属矿床自动开采和无人开采技术对于矿产的开采具有极大的推动作用,在此背景下,本文总结了当前国内外金属矿床地下自动开采技术的现状,并指出未来发展方向。
地下矿床 自动开采 技术 现状 发展
1 引言
随着我国经济的发展和生产力水平的不断提高,全面保障矿产资源开采施工安全,提高矿产资源开采效率已经成为我国未来矿业开采领域的工作者的愿景。未来地下采矿将全面实现无人自动开采,而工作人员只需要在地面或其他安全场所进行遥控和指挥即可,具体的开采工作将全部由智能化、自动化程度相当高的机械设备来完成。而事实上,无轨自动开采设备作为金属矿床地下自动开采技术的核心技术,已经在采矿工业领域有了数十年的发展。例如早在上世纪80年代后期,加拿大诺兰达技术中心就已经为金属矿床地下开采技术进行了开发和研究,并取得了一系列的成果,例如铲运机(LHD)及其自动行走系统、卡车光学导航系统等,这些技术在矿产开采中的应用极大的提高了矿产开采的效率,产量增量一度达到70%~80%。而在我国的一些采矿企业中也已经采用了一些先进的技术和设备,例如遥控凿岩台车的应用,可有效避免在穿孔作业过程中工作人员受到的高强度噪音的危害等。此外,我国国家科技部在“十一五”期间,已经将地下无人自动采矿技术列为863计划的科研攻关课题之一,由此也可看出国家对于矿产开采技术的重视。
2 地下矿床自动开采技术基础
总体来说,目前国内外的无人化自动开采技术还处于一个初级的发展阶段,主要以矿山无人采矿为主,这一发展阶段中,主要的技术核心仍为以数据采集及其监控技术、数字通信技术和采矿设备遥控技术等为主体的自动采矿技术,而未来地下自动采矿技术的发展,必须对采矿工艺设计及巷道布置等方面有所突破,总体来说地下矿床自动开采技术基础主要包括以下几点。
2.1 检测监控及传感技术
矿井下的环境因素主要包括如下几点,例如湿度、温度、地压和空气成份等,这些环境因素对于采矿作业的进行均有着不同程度的影响,故必须采取一些设备对其进行监控和检测。此外还需发展一些定位和导航技术及参数即时分析技术来对矿场的矿岩进行分析,对有用矿物的分布情况进行分析等。
2.2 采矿设备智能化遥控技术
铲运机、凿岩台车、卡车等机械设备是采矿的主要设备,地下无人自动采矿技术如要有所发展,必须从上述设备的自动化程度入手,使其在井下可以自动完成采场定位、爆破穿孔、装运和卸载等,从而避免人工作业的潜在危害,还可以提高开采效率。
2.3 地下自动采矿新工艺
采矿装备技术的发展很大程度上受采矿工艺的发展影响,所以研究和开发新的自动采矿工艺技术对促进地下自动开采技术的进步十分重要。例如在一些特定地下围岩条件下,传统采矿工艺具有一定局限性,故研究并采用了无底柱分段崩落采矿新工艺,该项技术的进一步发展和广泛的应用是在采矿设备技术水平提高的基础上的,无底柱分段崩落采矿后因环境问题而被淘汰,目前又逐渐被新的采矿工艺所取代,如深孔爆破分段空场嗣后充填采矿法。所以,采矿自动控制技术的发展必然会促进采矿工艺的发展和创新,例如井巷布置、采矿规划及设计、井下供电照明通风等辅助技术的运行管理等技术都需要进一步的探索和研究。
3 地下矿床自动开采技术的发展
未来我国地下矿床自动开采技术的发展主要从以下几个方面展开。
3.1 企业主导的技术创新
一些大型与矿产资源开发有关的研究院所要和国有矿产资源开发企业通力合作,在国家中长期发展规划过程中,重点建设一些矿产资源开发领域的研究技术中心或者重点实验室等,然后充分发挥科研院所和大型国企各自的优势,将地下自动采矿技术作为重点攻关的方向之一,然后对其进行针对性的研究和探索及应用和实践,在技术创新过程中,要充分了解矿业企业的实际需要,同时还应充分了解或引进国外已有的先进技术,然后开发具有自主产权的自动采矿技术和装备,提高科研院所的自主创新能力,同时也可提高矿业企业的生产力。
3.2 高校建设相关学科和人才体系
高等院校作为国家科学研究领域的主导力量,尤其是一些科学研究能力强且具有矿业背景的院校,要尤其加强对自动采矿学科的研究,并建立相应的学科体系,在国家高新科技计划例如“973”计划、“863”计划等科研项目的资金支持下,大力研究地下自动采矿技术,同时应注意产学结合,还要建立全面的系统化的地下自动采矿技术研究人才体系,为我国自动采矿技术的发展起到推动作用。
3.3 重视学科间的交叉融合
任何一项科学技术都不能独立的发展和进步,自动采矿技术也是如此,在其发展过程中,要尤其注意与其他学科技术的相互融合和促进,重视学科间的交叉领域,例如与传感、通信、自动化、机械制造和采矿工艺等学科的相互配合,还要关注自动采矿与数字矿山技术和连续采矿等直接相关技术领域的关系等。
4 结语
经济的不断发展和社会的不断进步对我国工业生产的效率有了更高的要求,而大力发展和研究地下矿产自动开采技术对于采矿业的高速发展具有至关重要的意义。本文总结了当前国内外金属矿床地下自动开采技术的现状,然后分析了当前我国发展地下无人自动采矿技术所需的技术基础,最后指出了未来的发展方向。总而言之,未来我国必将全面实现地下矿床的无人自动开采,达到国际先进水平。
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