現代化新技術在露天礦山的應用

崔君

摘要：隨著科學技術的發展，我國的礦山開采越來越多，露天礦山采用集中化開采、集約化經營模式，開采工藝不斷完善，管理工作更加智能化，兼顧經濟效益和環保效益。本文對我國露天礦山開采作業現狀及油電混合動力新技術、其他新技術在露天礦山開采中的具體應用進行了探討。

關鍵詞：露天礦山；開采作業；油電混合；新技術

引言

近年來隨著鋼鐵、煤炭和有色金屬等行業的快速發展，露天采礦業越來越受到人們的重視，尤其是新技術新設備的廣泛應用，為礦業轉型升級，實現創新發展開辟了新領域：礦山開采的數字化、智能化。本文主要論述了現代化技術在國內露天礦山的應用。

1我國露天礦山開采工藝的現狀和特點

經過近40年的引進、吸收和發展，半連續開采工藝在我國的露天礦山得到了廣泛的應用。根據實際應用歸納總結，主要表現出以下兩大特點：①應用形式多樣化。各礦山根據自身的開采運輸條件多樣化地組合應用不同的半連續工藝均較好地符合了各自的現實情況。②設備大型化和國產化。規模大、開采能力強是露天礦的顯著特點之一。與之相對應的半連續開采工藝設備也具有大型化的特點，目前礦山使用的破碎機能力在3000～7000t/h，有的甚至達到10000t/h。帶式輸送機的帶寬也從1000mm提高到1800mm，有的甚至達到2200mm。在半連續開采工藝中，單斗挖掘機及自卸卡車基本實現了國產化，大型破碎設備的國產化進程也在加快。

2現代化新技術在露天礦山的應用

2.1 3DMine制圖軟件的應

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

2.2無人機低空遙感

無人機航測數據主要是遙感數據，具有較高空間分辨率，同時時效性較強、測繪周期短。無人機測繪包括一般大比例尺航測、傾斜攝影三維建模等，其中傾斜攝影技術是近幾年發展起來的低空攝影測量技術，該技術可對復雜場景進行大范圍、高重疊度、高精度、高分辨率航攝，通過專業航測軟件進行局域網聯合平差、多視影像匹配等步驟處理，生成實景三維模型等成果數據，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。無人機傾斜攝影測繪成果包括：數字高程模型（DEM）、數字線化圖（DLG）、數字正射影像（DOM）、實景三維模型等。利用上述成果可高精度描述露天礦山的幾何特征，全方位展示礦產資源利用現狀，結合露天礦山礦產資源監管的需求，可進行數據深入分析研究。

2.3RTK的應用

使用RTK儀器作業智能化程度較高，能夠完成各種測量任務，數據處理量也較小，使用的其他輔助工具也較少，作業方便輕松且誤差小，精度高。減少作業限制因素。RTK技術不受光學因素影響，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雜，通視條件差的地區，操作簡單方便。測量精度高，沒有累積誤差。傳統的全站儀測量，受地形條件影響，通視困難的區域需要多次搬站，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。相對于傳統的全站儀測量，RTK不用頻繁的搬站，一人單獨完成測量工作，且一般5秒鐘以內方可測得一點坐標，作業效率高同時降低勞動強度。

2.4可移式破碎鉆

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

2.5露天采礦GPS卡車智能調度系統

露天采礦GPS卡車調度系統有效的解決了上述限制因素，極大的提升了生產產量，降低了生產消耗，杜絕了聯合作弊、虛報車數、礦資源外流，偷懶等現象，實現了降低生產成本和管理成本的目的。露天礦GPS卡車調度系統：通過GPS對露天采礦的設備進行位置確定，然后再通過數學優化算法對系統的各種資源進行全局優化配置的卡車調度系統。實時自動實現鏟、車等資源的合理配置，可以充分發揮電鏟的最大裝車能力，保證電鏟滿負荷工作。優化派車，合理分配車流，實現運距最短。充分發揮卸點、破碎站的最大能力，保證在最高強度作業。車載智能終端、鏟載智能終端、電源、通訊鐵塔、生產指揮中心設備。①安全。超速行駛預警（重載超速、空載超速、下坡超速的超速行駛）。越界行駛預警（車輛未按系統指定路線行進）。違章停車預警（車輛非法停在道路節點之上、妨礙生產）。無故停車預警（車輛停止時間超過指定限定時間并未申報故障）。②生產。智能調度系統（系統根據對采集數據進行智能化調度，無需人為干涉）。最優調度系統（系統采用最優算法、最近路徑選擇進行指揮車輛行進路線）。實時調度系統（系統隨時采集各車鏟設備工作飽和度、動態實行調度）。特殊調度系統（系統可根據人為設定的特殊條件進行調度，如軟路基路面適合指定車輛行進、路面較陡較窄適合老司機行進等特殊條件進行調度）。③效益。增加產值（系統將車鏟工作效率提高10%以上，將產量大幅度提高）。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）。提高工作水平及態度（避免了員工的偷懶、偷礦、虛報產量等現象）。解放勞動力（將調度人員從繁瑣的調度事宜中解放出來）。④管理。提高管理水平（避免了由人為調度出現的事故，減少了人員調度水平層次不齊的現象）。簡化管理方式（管理人員只需將當班次任務量及特殊定義條件輸入到系統，系統可自行運算進行調度）。

結束語

綜上所述，礦山在引入上述先進技術之后，能夠有效指導露天采礦生產，在方便統一集中管理的同時，還提高了作業效率，降低了生產管理成本，值得推廣和應用。

參考文獻

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