平江地區金礦井下機械化開采現狀與發展趨勢

王金武，陳 俊

（湖南黃金洞礦業有限責任公司，湖南 平江 410400）

機械化開采，顧名思義是通過機械化設備在礦山井下進行礦石開采的一種方法，隨著時代的不斷進步，機械化開采逐步代替人工開采方法，從而達到增效減員的目的。然而，21世紀的今天，國內礦山的開采水平，仍然處于半人工、半機械化狀態，仍然有許多工序依靠人力來完成，這不僅僅對高質量發展的時代帶來了安全風險，同時也制約了發展效率。現主要針對平江地區金礦井下機械化開采現狀進行研究論述，從而總結金屬礦山井下機械化開采的現狀及存在的問題，并對未來發展趨勢進行展望。

1 金屬礦山機械化開采現狀

相比煤礦，金屬礦山的開采環境和開采條件優越很多，主要因為它不存在可燃氣爆炸風險。因此，金屬礦山有條件創新開采方法，不受根本安全風險的影響。但金屬礦山也有它的弊端，比如礦山開采巷道條件復雜，空間狹窄，移動困難。加之不同礦山狀況不一，很難統一標準，導致市場上缺少礦山開采設備的開發商，尤其是小規格巷道開采設備，更是缺乏專業生產商，市場空間極為有限。

我國礦產資源十分豐富，是世界礦山開采大國，而金屬礦石產量更是居世界前列。但相比國外，國內的礦石開采水平還遠遠落后［1］，由于采礦工業科技落后，采礦裝備發展水平不高，導致國內金屬礦山機械化開采現狀仍然較為落后。現從采礦類型上介紹和分析目前國內開采現狀。

1.1 露天開采狀況

對于資源狀況較好或處于開采早期的一些礦山，可能會采取露天開采方法。露天開采過程中更為容易實現機械化操作。但具體情況仍受礦山的發展狀況決定，對于一些小型露天礦山，仍然表現出開采設備單一，部分工作仍然依靠體力勞動進行完成。少數大型露天礦山，則會充分發揮它的資源優勢，優化開采工藝，引進國外先進開采設備，從而實現機械化開采。金屬礦山露天機械化開采，涉及到的設備一般有電鏟、潛孔鉆機、牙輪鉆機、翻斗車、電機車、推土機、裝載車等相關重型設備。

目前，國內露天開采礦山少于地下開采礦山，主要因為礦產資源在地表層數量有限，需要深入開采，所以對于地下資源，都需轉為地下開采方法。

1.2 地下開采狀況

金屬礦山地下開采方法，主要包含礦石開采、礦石裝運、礦石提升等，而其中最為關鍵和困難的工序，便是礦石開采。結合國內礦石開采現狀分析，當前金屬礦山仍然普遍使用穿孔爆破開采法，即通過傳統的氣動鑿巖機和潛孔鉆架完成巷道端頭鉆孔工序，然后再填裝炸藥，通過爆破實現礦石開采。這種開采方式由于需要使用危險爆炸品，安全風險高，同時采掘進度極為受限，往往采取上一班穿孔放炮，等煙霧消退后，下一班才能裝運礦石，開采工藝上限制了采掘進度。目前國外已廣泛使用高效液壓鑿巖機，國內也逐步引進和推廣高氣壓潛孔鉆機。

礦石開采后，下道工序為礦石裝運，這包含礦石裝車和礦石運輸，俗稱出礦工序［2］。目前國內金屬礦山在出礦工序上仍然十分落后，這種采礦局面，主要由于金屬礦山資源很難富集，大多分布疏散且復雜，為控制采礦成本，在進行采礦和掘進設計時，盡量做到沿著礦脈開挖，避免無用開挖巷道浪費生產成本。這必然造成金屬礦山井下巷道條件艱難，表現為采礦巷道狹窄，夾雜上下山滑坡，同時伴隨各種彎道，極大程度影響到機械化開采的使用與推廣。

對于部分較為寬敞的采礦面或掘進面，國內金屬礦山也廣泛使用電耙絞車完成出礦工作，狀況更好的也有使用裝巖機（有軌設備）和扒渣機（無軌設備）等較大型設備［3］，可以一次性完成出礦工作，直接將礦石通過耙斗耙至電動三輪車或礦車桶內，大大提高出礦效率，減輕勞動強度。在完成礦石裝運的前半工序后，后半工序則為礦石運輸，因為礦石運輸一般到了井下的主要巷道，大都采用有軌設備完成運輸工作。對于在地表水平面的寬敞巷道，也有直接采用鏟運機和地下卡車配合完成出礦運輸工作。

礦石提升則一般通過提升機和提升容器配合完成，目前該工序基本全面機械化，豎井礦山則通過提升機和罐籠完成提升，斜井礦山則通過提升機和普通礦車或箕斗等設備完成提升。

1.3 平江地區金礦開采現狀

國有金屬礦山企業黃金洞礦業坐落于平江地區，目前，礦石開采全部集中在地下，因此井下機械化開采現狀總體與上述1.2類似，但由于從2017年開始加大了創新發展力度，加大了科研投入、技術引進和新設備、新技術試驗成本投入。因此在2017年后井下機械化開采狀況有了重大突破。

首先，黃金洞礦業首次引進了鑿巖臺車成套設備，該設備及配套附屬設備規格尺寸較大，主要應用于大規格的掘進巷道，鑿巖臺車主要代替傳統氣動鑿巖機完成鉆孔作業，經現場測算，該設備可在2～3 min時間完成一個2.5 m深的鉆孔工序，效率幾乎達到傳統鑿巖機的10倍。由于時間上的節約，井下采掘1 d可以增加1個班次，從而提高掘進速度和生產效率。經統計，鑿巖臺車搭配裝載機，液壓礦車，1個月可實現150 m的掘進進尺，超過傳統掘進速度的兩倍。但鑿巖臺車僅僅是代替了傳統的氣動鑿巖機的鑿巖方法，鑿巖完成后，仍然需要通過傳統的爆破方法進行礦石崩落，這仍然制約了連續性生產的組織安排，并沒有達到根本性的突破。

其次，黃金洞首次引進了EBZ160Z型巷道掘進機設備，該設備外形尺寸達到11 m×1.8 m×1.8 m，機重38 t，并配備履帶式行走機構，由于尺寸較大，只適用于較大規格的巷道。不同于鑿巖臺車設備，該掘進機自帶切割頭、裝載部、輸送機等系統，因此可以一氣呵成完成巷道巖石的攪碎、崩落和轉運等工序，它的截割頭以62 r／min、運轉功率160 kW的強勁力度，可輕松對強度60 MPa以下的巖石進行截割。該設備工作能力達到15～20 t／h，遠超人工開采產能（最大約40 t／d），所以它的優勢在于出礦效率高，人工強度低，可連續作業，避免頻繁爆破造成巖層破壞和時間耽擱。但該設備也存在一定的弊端，設備過于笨重，井下運行不夠靈活，設備故障率頻繁，檢修技術要求高、難度大，設備對配套設施要求嚴謹，系統性復雜。由于金礦礦脈的厚度往往較低，因此很難投入較高的成本去挖掘大規格巷道，因此大重型機械化設備仍然無法普及到各采礦面。

除黃金洞礦業外，平江地區還匯集了諸多中小型私營礦山企業，但由于企業體制不同，導致私營金礦往往面臨更為棘手的系統問題，金屬礦山行業在歷經了較長的萎靡時期后，大多私營礦山企業為了生存和短期效益，便控制了生產成本投入，限制了系統建設，壓縮了井下機械化開采水平。通過對平江地區幾大私營金礦進行了解，目前機械化水平仍然停留在提升和運輸兩個環節，掘進和開采仍然全是以人工鑿巖和傳統爆破的常規操作模式進行，因此機械化水平較低，系統工藝落后。

2 機械化開采存在的困難

分析國內金屬礦山和平江地區金礦企業機械化開采現狀，可以看出要全面實現機械化開采，仍存在許多困難。這不僅因為國內機械生產水平落后，限制了各類開采設備的研發與生產，同時也因為金屬礦山井下條件艱難，空間狹窄，設備行動困難，同時設備在井下轉運與修復同樣十分困難，大大制約了機械化開采工作。主要有以下幾方面困難：

1.機械化開采設備的研發與生產缺失標準體系。目前，國內金屬礦山條件復雜，且狀況不一，一定程度上制約了相應設備的研發與生產，而歸根究底，仍是因為國內在這方面缺失標準體系，大部分標準還是在計劃經濟時代制定，與現有狀況完成不符，因此采礦設備機械標準現狀己較難適應現有的發展水平。而對于金屬礦山企業，在無標準體系的情況下，自然開采方式各有千秋，狀況不一。

2.國內采礦設備生產技術落后，無強勁的主導品牌。由于國內采礦設備質量差，技術落后，配套件發展滯后；設計、開發能力差，好的設備多是仿制或與國外合作制造；產品結構不合理，管理機制存在弊端。這些實際因素，制約了金屬礦山機械化開采的發展。

3.市場機遇表現不夠明顯，缺乏實力研發商。由于井下條件特殊，大部分開采設備需要單獨設計、單獨研發，才能生產適用的產品，這一因素導致設備生產商需要完成一段時間的研發和試驗階段，短時間內不能產生經濟效益。而正因為如此，導致市場機遇不明顯，缺少實力研發商。

3 未來發展趨勢

要實現礦山企業機械化開采，在政策方面需要大力支持。首先，國家將借此礦產資源行業發生經濟危機之際，逐步調整資源管理模式，制定以“安全生產、以人為本”為前提的方針政策，創新和改進礦產資源開采方式，關閉和整合零星資源點，極力鼓舞企業做強做優。其次，國家也需通過宏觀調控，保護資源性企業正常運營，將牽頭主導開采創新，開采改造，通過政策扶持，大力推動采礦設備的研發、創新、試驗和投產等相關工作。

就機械化開采設備而言，其發展趨勢將朝著數字化、自動化、精細化、高效化、人性化方面不斷發展。主要在以下幾方面實現發展和突破：

1.金屬礦山開采端頭無軌機械化設備的發展將有所突破。當今國內勞動力非常緊張，隨著人口不斷老齡化，年輕勞動力比例不斷縮減，因此傳統的人工采礦模式必然會受到極大阻礙，這種現狀也將促進礦山企業轉型，朝著機械化開采方向進行調整。而開采端頭的設備主要為無軌設備，這其中包含裝巖機、耙渣機、鏟運機、劈裂機等一些列設備，未來，這些設備將不斷優化性能、提高適應能力和可靠性、安全性、舒適性，各方面將突破目前的各種困境。

2.高效連續采礦設備將得到加速發展。目前，金屬礦山絕大部分采礦采取鉆孔爆破方式，這種一班一炮的開采模式極大程度上限制了開采進度。為此，不少礦山企業逐步引進和使用連續出礦設備，如黃金洞礦業近年引進的掘進機設備，其生產工藝和技術性能已經較為成熟，可以滿足井下較大段面的連續開采和掘進需求，在煤礦井下，這種掘進機設備已經使用廣泛。未來，針對金屬礦山，高效連續采礦設備、出礦設備及運輸設備將得到飛速發展。

3.其它新型特效性能采礦設備的發展。隨著礦產資源不斷緊缺，各種容易開采的富礦床、淺表礦床和高品位礦脈將逐步開采枯竭，接下來各類難采礦和貧礦床資源都將進行攻關開采。為滿足資源市場的需求，各類機械設備生產商、技術研發機構以及金屬礦山企業本身，都將極盡全力研制出適應當前實際的新型采礦方法、采礦工藝和技術，相信未來各種數字化，自動化、精細化和高效化設備、裝備技術都將誕生［4］，促進金屬礦山穩步發展。

4 結 論

21世紀的今天，我國金屬礦山剛遭受過經濟下滑的沖擊，這給金屬礦山機械化開采的進程帶來極大制約，對機械制造行業而言，采礦設備的研發與生產同樣遭受嚴峻的挑戰，但同時也帶來了新的發展機遇和革新浪潮。

2021年，在國家政策的驅動下，各地礦產資源進行了有效整合，平江地區在湖南省國資委、湖南黃金集團及當地政府的運作下，實現了金屬礦山資源的有效整合。目前大多私營金礦實現了化零為整，未來平江地區金礦也將搭建更大的舞臺，發揮更強的資源優勢。有了這個基礎，企業也將從更長遠、更高效、更先進的思維角度來謀劃未來的發展藍圖，平江地區井下機械化開采狀況也將面臨前所未有的革新和突破，為建設真正的數字型、智慧型、綠色型礦山企業不斷前行。