礦山鑿巖設(shè)備的未來發(fā)展

趙金富

（河北張家口宣化華泰礦冶機械有限公司，河北張家口 075100）

0 引言

鑿巖設(shè)備作為傳統(tǒng)的第一產(chǎn)業(yè)——礦山行業(yè)的重要設(shè)備，在萬物互聯(lián)、智能制造的時代背景下，未來也必須是高智能的，同時也必將成為萬物互聯(lián)的一份子。目前正處于設(shè)備更新?lián)Q代的培育與發(fā)展期。

受多種因素限制，礦山鑿巖設(shè)備，五花八門。不少礦山使用非常落后的手持式鑿巖設(shè)備，低效而且非常不安全。個別礦山是手持式和全液控鑿巖設(shè)備并存，不少礦山開始逐漸使用更為先進(jìn)、高效的電控鑿巖設(shè)備，也有極個別大型礦山開始使用遠(yuǎn)程遙控或集中控制的鑿巖、開采設(shè)備。

客觀上，社會、科技的進(jìn)步催生了鑿巖設(shè)備的更新?lián)Q代，也要求鑿巖設(shè)備更先進(jìn)、更智能，鑿巖設(shè)備需要在繼承中不斷創(chuàng)新，以滿足未來現(xiàn)代化礦山需要。同時，礦山的高強度作業(yè)，使得從事該行業(yè)人員越來越少，且年齡偏大，大多以四五十歲為主，30 歲以下年輕人從事這個行業(yè)的很少。這固然和礦山工作環(huán)境惡劣，條件艱苦分不開，同時從事鑿巖工作的勞動強度太大以及現(xiàn)場危險，也是年輕人不愿從事該工作的很大原因。按目前趨勢發(fā)展下去，從事礦山工作的人會越來越少，因此，礦山行業(yè)自身的發(fā)展也需要設(shè)備更高效、智能、安全，從而最大限度地減少井下工人數(shù)量，這樣礦山的安全生產(chǎn)才是本質(zhì)上的安全。如果未來實現(xiàn)無人礦山，那么人員安全問題也就真正從本質(zhì)上安全了。

1 礦山開采

目前礦山開采主要采用的方法是鉆爆法，因為這種方式最為經(jīng)濟(jì)、有效，鉆爆法中關(guān)鍵的設(shè)備就是鑿巖設(shè)備。鑿巖設(shè)備作為礦山設(shè)備中的重要設(shè)備，從發(fā)展歷程來看，主要經(jīng)歷了手持式氣動鑿巖機、全液壓鑿巖臺車、電液控制臺車、全電腦臺車等類型。

從1844 年氣動鑿巖機研制成功，氣動鑿巖設(shè)備歷經(jīng)多次改進(jìn)，目前還有不少小規(guī)模礦山在使用，由于它的低效、高污染、噪聲大等諸多缺點，逐漸被高效、低噪聲、環(huán)保的液壓鑿巖臺車取代。經(jīng)現(xiàn)場觀察、比較，液壓鑿巖設(shè)備的效率是氣動鑿巖設(shè)備的4～5 倍。液壓鑿巖臺車從誕生以來，也經(jīng)歷了全液控，電液控制及遠(yuǎn)程遙控、全電腦控制的不同階段。實踐發(fā)現(xiàn)，全液控臺車效率雖然較氣動鑿巖機有很大提升，但控制原理比較復(fù)雜，尤其是液壓控制系統(tǒng)較為繁瑣，實現(xiàn)邏輯控制難度較大，目前已不是用戶最佳選擇，取而代之的是電液控制鑿巖設(shè)備。電液控制鑿巖設(shè)備最大優(yōu)點是簡化液壓控制系統(tǒng)，將較復(fù)雜的邏輯控制用PLC實現(xiàn)，液壓回路簡單，同時將復(fù)雜的操作手柄簡化，集成到一個操作臺，操作方便、省力。通過增加無線收發(fā)模塊，可以方便地實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。由于簡化了液壓系統(tǒng)，故障率也大大降低，但是對維護(hù)設(shè)備人員的電氣技術(shù)水平要求相對較高。用PLC 控制的鑿巖設(shè)備具有全液控設(shè)備無法實現(xiàn)的優(yōu)點，就是可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控或集中控制，目前是礦山新選型設(shè)備的首選，也是未來實現(xiàn)智能化的前提。越來越多的用戶已開始喜歡使用全液控或電液控制的鑿巖設(shè)備，也有使用更先進(jìn)的電腦控制臺車的。電腦臺車因強大的通信功能，可以附帶各種通信接口，為未來的數(shù)字礦山，萬物互聯(lián)提供了可能，也是未來鑿巖設(shè)備智能化的基礎(chǔ)。

在2000 年以前，比較先進(jìn)的鑿巖設(shè)備大多以國外進(jìn)口為主，像阿特拉斯、山特維克的鑿巖設(shè)備廣泛應(yīng)用在國內(nèi)各大礦山。由于國外設(shè)備一般價格較高，同時后期的維護(hù)費用高昂、備件不及時，國產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過多年升級改造，越來越多的礦山已開始使用國產(chǎn)設(shè)備。歷經(jīng)十幾年的快速發(fā)展，國產(chǎn)鑿巖設(shè)備與國外設(shè)備的差距越來越小，同時由于較高的性價比，目前市場份額逐年增加。在此期間，涌現(xiàn)出不少優(yōu)秀的民營企業(yè)，借助國內(nèi)良好的發(fā)展環(huán)境及政策紅利，將許多先進(jìn)的技術(shù)及方案應(yīng)用到鑿巖設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)中，在操控性、自動控制和遠(yuǎn)程遙控等方面都有重大突破，個別性能上已不遜于進(jìn)口設(shè)備，市場反應(yīng)良好。

目前，在國內(nèi)規(guī)模較大的礦山，如首鋼杏山鐵礦，2014 年開始“地下金屬礦山數(shù)字化建設(shè)示范工程”的探索與應(yīng)用。為實現(xiàn)“機械化換人，自動化減人”的“安全健康，綠色和諧”的一流現(xiàn)代化數(shù)字礦山目標(biāo)，運用了大量國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備。該礦山的開拓區(qū)、采礦區(qū)、井巷區(qū)、碎運區(qū)、提升區(qū)和動力區(qū)等6 個作業(yè)區(qū)都運用了先進(jìn)設(shè)備，且可以與中控室直接通信，這樣就可以實現(xiàn)整體作業(yè)。同時在不同工作區(qū)域安裝攝像裝備，可以及時監(jiān)控工作環(huán)境與工作狀況。鑿巖設(shè)備作為開拓區(qū)、采礦區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備，實現(xiàn)電控、智能控制責(zé)無旁貸。杏山鐵礦就使用了比較先進(jìn)的M4C全自動中深孔采礦臺車，該臺車可以實現(xiàn)自動鉆孔，自動移車。以前2 人操作的設(shè)備，現(xiàn)在只需1 人即可完成，而且1 人可以同時操作同一工作區(qū)域的2 臺設(shè)備，減少了操作人員數(shù)量。同時工作數(shù)據(jù)可以上傳，及時了解設(shè)備信息，這樣既可以大大提高生產(chǎn)效率，同時也更安全，工人勞動強度也大大降低。

2 未來發(fā)展趨勢

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，以及礦山基本通信設(shè)備的大量普及，礦山設(shè)備的智能化升級、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)從以前的遙不可及，到現(xiàn)在開始逐漸應(yīng)用。例如，湖北宜昌興發(fā)集團(tuán)等許多礦山已開始克服種種困難在井下鋪設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)。只要設(shè)備具備數(shù)據(jù)無線傳輸功能，都可以把工作數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔系目刂剖遥阌谠诰狭私庠O(shè)備信息。通過數(shù)據(jù)分析，合理安排生產(chǎn)及處理生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，大大減少井下人員數(shù)量。因此，未來的鑿巖設(shè)備必須是自動化程度非常高的設(shè)備，智能化既是最終發(fā)展趨勢，也是實現(xiàn)數(shù)字礦山的必經(jīng)之路。

華泰礦冶機械有限公司作為國內(nèi)較早涉足鑿巖設(shè)備的廠家，已經(jīng)開始鑿巖設(shè)備的升級換代，從最初的氣動鑿巖機，經(jīng)過全液壓，電液控制的不斷升級改造，現(xiàn)在已開始研發(fā)電腦臺車。2019 年投入市場的半自動采礦臺車，經(jīng)過在鑫源礦業(yè)的8 個月工業(yè)性試驗，已經(jīng)可以實現(xiàn)自動接、卸鉆桿，單孔自動鉆孔完成。2020 年將投放市場，開始到四川拉拉銅礦正式使用。

結(jié)合礦山行業(yè)自身發(fā)展現(xiàn)狀、從業(yè)者年齡、裝備制造企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級的背景以及智能制造、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展。手持式低效鑿巖設(shè)備首先將被淘汰，作為目前主力軍的純液控、電液控制的鑿巖設(shè)備面臨著重大升級和轉(zhuǎn)型機遇，全電腦智能臺車將會占領(lǐng)鑿巖設(shè)備行業(yè)的制高點。誰擁有最先進(jìn)、智能的鑿巖設(shè)備，誰就會在未來鑿巖設(shè)備領(lǐng)域具有最有力話語權(quán)。未來的數(shù)字礦山離不開鑿巖設(shè)備的智能化，萬物互聯(lián)的時代也需要鑿巖設(shè)備升級換代，唯有更智能，才能實現(xiàn)萬物互聯(lián)。