地下大型礦山設備的現代化裝備與發展趨勢

摘要：本文論述了無軌設備和無人駕駛（或無人操作）技術的廣泛應用，極大地減少礦山各個系統作業人員，增加生產時間，提升工作效率，降低生產成本，同時還容易實現生產規模擴大升級;設備向著大型化、高速化、精密化、電子化、自動化和微機集中控制聯動等方向發展，設備管理與維修將隨之改變。

關鍵詞：地下;礦山;設備;發展;趨勢

1.概述：

隨著我國國民經濟的發展，地下礦業生產工業設備裝備水平也不斷提高。各種大型、高效、聯合作業的礦山設備相繼試制成功并投入生產。如地下礦使用的液壓鑿巖機、全液壓臺車、電動鏟運機礦用汽車和多功能綜合采機等。這些設備的總發展趨勢是大型化、聯動化和自動化，落后的工藝設備逐步淘汰;各種組合方式的連續生產工藝日漸增多，礦山生產能力不斷擴大，生產效率不斷提高。

2.地下礦山生產設備原狀

地下礦山設備大致可分為掘進系統設備、出礦系統設備、混凝土系統設備、運輸系統設備、提升系統設備、通風設備、礦山壓氣系統設備、給排水系統設備及變配電系統設備等。

鑿巖工作是金屬礦山的主要生產作業之一，也是最繁重的體力勞動之一。這一作業需要使用各種鑿巖機械去完成。

掘進系統使用的風動鑿巖機有手持式、氣腿式、有上向式、導軌式、導軌式獨立回轉式、液壓鑿巖機、電動鑿巖機、內燃機鑿巖機。

在井下開采中的裝載工作也是最繁重的體力勞動之一。裝載設備有：風動式軌輪裝巖機、電動式軌輪裝巖機、輪臺式風動裝巖機、耙爪式軌輪裝載機、鏟斗式軌輪裝載機、振動放礦機等。出礦系統使用的設備以耙礦絞車為主，耙道出礦裝礦。

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

運輸系統設備有：坑內礦石二次倒運及主平硐運出坑外，主要設備是電機車牽引側翻式礦車、側卸式礦車、梭式礦車、底卸式礦車、固定式礦車。

提升系統設備雙罐籠提升、單箕斗提升、罐籠和箕斗混合提升。

通風設備：礦井主要通風機，通常使用離心式和軸流式兩大類，分布在偏遠地方。

礦山壓氣系統設備：地下礦大量使用的活塞式壓縮機為L型壓縮機，回轉式壓縮機也在推廣應用，集中在地表或局部分散在地下工作面上。

給排水系統設備：根據礦井深度，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，如直接排水系統，分段排水系統，多水平同時開采的排水系統。

變配電系統設備：總降壓、采區變電所、運輸變電所、防汛硐室排水泵站變電所。

傳統的地下礦山生產方式是設備能力小，設備臺數多，設備分散，管理難度大，維修隊伍小而全。手工操作或半自動化生產效率低下，工人的勞動強度大，生產成本高。隨著科技的發展、社會的進步和經濟的繁榮，地下大型礦山設備的裝備向著現代化自動化方向發展。

3地下大型礦山設備的現代化裝備與發展趨勢

3.1鑿巖臺車在我國地下礦山開采中的應用

液壓鑿巖臺車發展很快，它不僅使鑿巖作業全盤機械化，而且擴大了導軌式鑿巖機的使用范圍，并逐步向鑿巖作業自動化發展。

國內研制的單個和2～3個鉆臂、柴油驅動、輪臺行走的液壓鑿巖臺車取代壓氣驅動的的液壓鑿巖臺車;國外的常規鑿巖臺車已把電子控制裝置用在鑿巖臺車上，已能作到自動校準空位、自動開鉆、自動推進、自動停鉆和自動退釬等。這些先進的國內外鑿巖臺車在我國地下礦中深孔鑿巖作業中正在大量使用。

鑿巖劈裂臺車有效地消除采場大塊。

3.2混凝土攪拌運輸罐車及濕噴臺車的應用

地下礦山用的流態混凝土量很大，由于沒有合適的運輸車，一般采用的方法是：在斜坡道口按照不同標號的要求配比后，干料攪拌，翻斗運到作業地點，現場進行二次濕料攪拌，再用混凝土拖泵輸送到澆注地點或再濕噴。工序多，效率低，成本高。混凝土攪拌運輸罐車如LE600，容積大小合適，轉彎半徑小，車體低，四輪驅動，配有勵磁減速器，制動性能和動力性能好，備件消耗費用較低，是理想的地下礦山的混凝土運輸車。向下運輸，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。流態混凝土攪拌運輸車和流態混凝土濕噴車如1050WPC，每班（每班12h）能力100 m3。降低了工人勞動強度，提高了噴射效率和噴射質量，減少混凝土回彈量;混凝土攪拌運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鏟運機在我國地下礦山開采中的應用

目前我國井下礦山已經比較廣泛地應用內燃驅動的無軌式裝載設備。擺脫了軌道、風管或電纜的束縛，使機器提高了機動性，從而大大提高了勞動生產率。但是，柴油鏟運機柴油發動機排放的廢氣對人體有危害，尤其是在獨頭巷道內使用（如平巷掘進等等）會給通風帶來很大的困難。因此在柴油鏟運機之后出現了電動鏟運機，用纏繞在卷筒上可收放長度的電纜向電動機供電。克服了燃油產生的廢氣污染，可是拖曳的電纜大大地影響了鏟運機的機動性。

鏟運機的機型在向大型化發展的同時，也增加了寬度小、微型化機型。大型鏟運機由于其載重量大、功率利用率高、設備效率高。但大型鏟運機對井下通道的修建、部件的制造和維修的要求都較高，它限制了大型設備優越性的發揮。窄小礦脈其礦石的出礦方法是用電耙等出礦，不夠經濟。但由于礦脈很窄，如果用大中型鏟運機進入采場就不得不破壞脈外圍巖拓寬進路，造成礦石品位低、增加廢石運輸量和支護等一系列問題。寬度小、微型化鏟運機的發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的應用

我國地下礦山采場的礦石倒運逐步推廣應用無人駕駛電機車運輸控制技術。 該技術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。無人駕駛電機車運輸電控系統適用于多列編組、單機和雙機牽引、多彎道岔道不同卸載方式等復雜工況條件，工作效率比傳統運輸方式提高25%，可實現設備預維護，減人增效，實現運輸環節人員的安全。無人駕駛電機車運輸系統由智能無人駕駛變頻電機車，巷道移動無線通訊系統，電機車自動調度、保護、監視系統和電機車運輸供電管控系統四部分組成。無人駕駛電機車運輸系統的推廣應用將極大減少礦山運輸系統作業人員，增加生產時間，提升運輸效率，降低生產成本。

地下采場變配電硐室、排水泵站、空壓機、軸流風機、豎井提升、井下粗碎設備、振動放礦機裝礦及長距離皮帶斜坡道運輸正在逐步完全實現在中控室微機集中操作與控制系統設備聯動。

4.結束語

在地下礦山中，無軌設備和無人駕駛（或無人操作）技術的廣泛應用，極大地減少礦山各個系統作業人員，增加生產時間，提升工作效率，降低生產成本，同時還容易實現生產規模擴大升級。隨著設備的大型化、高速化、精密化、電子化、自動化和微機集中控制系統設備聯動等方向發展，設備管理將進入全員維修階段，設備維修將進入專業化和協作化道路，這就需要建設高素質的職工隊伍。

參考文獻：

[1]王榮祥 ?任效乾：礦山機電設備運用管理，冶金工業出版社，1994.

[2]朱嘉安：采掘機械和運輸，冶金工業出版社，1980.

[3]國家經貿委安全生產局組織編寫：鏟運機機司機，氣象出版社，2007.

[4]中國恩菲網.

作者簡介：郝強（1973-）男 ，漢族，太原重機學院畢業，大學文化，機械專業，機械高級工程師，銅礦峪礦設備科科長，研究方向是坑下無軌設備的科學管理。