銅礦采礦運輸設(shè)備可持續(xù)發(fā)展分析

王曉雪

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司，北京 100071）

0 引言

礦物資源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源支撐，隨著社會日新月異的發(fā)展，人們對金屬材料和礦物資源的需求日益增長。長期來看，礦山、煤炭、銅礦等資源型企業(yè)的開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，由于煤炭開采難度的不斷加大，露天煤礦開采的穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率和減排問題越來越受到重視。江銅集團(tuán)是江西省唯一的世界500強企業(yè)。江銅集團(tuán)旗下的銅礦開采是亞洲最大的露天銅礦。隨著采礦量的增加，運輸困難及開采成本也隨之增加，以德興銅礦礦場的一輛電動輪式自卸車為例，其載重從108 t逐漸提高到220 t，設(shè)備逐漸實現(xiàn)大型化。隨著設(shè)備大型化，故障率降低，穩(wěn)定性和安全性提高，設(shè)備可持續(xù)利用率提高，生產(chǎn)效率大大提高，生產(chǎn)成本得到有效控制。

1 德興銅礦露天采礦場設(shè)備現(xiàn)狀

1.1 采礦運輸設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

在運輸過程中，露天采區(qū)作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，惡劣的環(huán)境是影響運輸成本的最大因素，需要不斷提高設(shè)備的質(zhì)量和性能，為了降低成本和能耗，1995年至2018年，德興銅礦電動卸車的情況、用途和噸位分類如下：日本小松630E，美國Ukulile R170 t；日本日立EH3500，美國尤克里德Yuri R190，小松730E，185T；日本小松830E，礦山運輸裝備的發(fā)展向高質(zhì)量、大型化方向發(fā)展。隨著生產(chǎn)能力和生產(chǎn)技術(shù)的提高，為了降低成本，國產(chǎn)設(shè)備被逐步引進(jìn)到礦業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。目前，礦山電動車有15輛為國產(chǎn)，明年還將有8輛電動車引入。

1.2 露天采礦成本分析

在德興銅礦采礦場，每天采出13 t左右的礦石，采礦規(guī)模很大，設(shè)備和運營成本也很高。2017年采礦成本為9.823億元，其中最主要的是爆破炸藥和運輸電動自卸車的成本。挖掘機(jī)和渦輪鉆機(jī)費用、道路養(yǎng)護(hù)設(shè)備費、大修費等費用為4.75億元人民幣，其中48.35%用在了電動自卸車運輸上，主要成本為柴油和輪胎的消耗（全年分別為46%和47%），具體金額分別為2.178億元和2.235億元。由于采區(qū)深部開采和運輸距離的增加，電動輪式自卸車的柴油成本以每年2.1%的速度增長，因此目前的采煤設(shè)備需要向高性能和低能耗方向發(fā)展。

2 露天采礦場運輸設(shè)備發(fā)展策略

2.1 大型化采礦運輸設(shè)備

由于采礦業(yè)的發(fā)展和對安裝設(shè)備的需求不斷增加，隨著采礦區(qū)作業(yè)面的下降，電動汽車對坡道和坡道制動的需求越來越大。LES的主平臺只有國產(chǎn)NTE200產(chǎn)品，日本小松730重量185 t；小松830E，開采的MCC400A標(biāo)稱重量為220 T.L。由于其他設(shè)備年久失修，報廢設(shè)備較多，而使用大噸位的電動輪不斷更新和升級采礦設(shè)備，為加速礦山開采提供了設(shè)備保障。

2.2 強化采礦運輸管理

加強人員管理，提高作業(yè)水平，保證卸料輪的正常運行，合理調(diào)整車輛，以適應(yīng)叉車的維修時間和操作，減少因機(jī)動車輛、卡車等的移動而造成的設(shè)備和柴油的意外損失，德興礦區(qū)的采礦技術(shù)和銅礦運輸管理在國內(nèi)已經(jīng)比較先進(jìn)，有助于將采礦事業(yè)推向自動化、智能化。

2.3 建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)

礦運設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是用于對礦車運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并提供維修信息的重要設(shè)備。其主要組成部分包括負(fù)荷計算、ITU、車輛配置、電動輪運行記錄和360°實時監(jiān)測、胎壓檢測和故障監(jiān)測。通過無線通信技術(shù)，對電動輪汽車進(jìn)行實時監(jiān)控，促進(jìn)了電動輪汽車的生產(chǎn)和銷售。提高了企業(yè)的經(jīng)營效率，降低了維修成本，減少了燃料浪費，如該系統(tǒng)的故障監(jiān)測功能包括與其他裝置配合和連接液壓報警器。使用程序監(jiān)控卡車發(fā)動機(jī)和電源故障。

2.4 加強礦用運輸設(shè)備安全管理

安全第一、預(yù)防為主是安全生產(chǎn)的目標(biāo)。電動輪設(shè)備的主要部件均設(shè)有滅火裝置，以保證應(yīng)用安全。特別是自動駕駛室的設(shè)計為防翻滾設(shè)計，周圍有12個120 mm的方形鋼架。可以防止發(fā)生事故時駕駛艙變形，保證駕駛員的安全。隨著礦山采區(qū)深度不斷加深，電動車輪卡車在上坡下坡及滿載和高速下能產(chǎn)生較大動能。電動輪大車在車輛發(fā)生故障或道路發(fā)生突發(fā)情況時，必須在最短距離內(nèi)停止作業(yè)。拿MCC400A來說，電動車車體自重185 t，標(biāo)準(zhǔn)載重220 t，公司采用液壓制動系統(tǒng)，最大車速為64 km/h。制動盤6個，制動器12組，與電動制動共同投入運行，有效保障車輛安全停車。在下坡過程中，即使發(fā)生異常情況，也可避免對人員和設(shè)備造成損害。

3 露天礦山設(shè)備的未來發(fā)展趨勢

對礦產(chǎn)資源的開采，安全第一，因此對設(shè)備的依賴性越來越強。隨著技術(shù)水平的不斷提高和設(shè)計的不斷創(chuàng)新，設(shè)備的性能和效率都會得到提升和完善，從而滿足礦山生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

3.1 加強采礦設(shè)備的研究和開發(fā)

研究與開發(fā)人員在設(shè)備的改造與更新中扮演著重要的角色，從露天到井下，從陸地到海洋，環(huán)境越惡劣，開采越來越困難，但生產(chǎn)能力必須保持穩(wěn)定，除管理因素外，對采礦設(shè)備的技術(shù)要求也越高。裝備要更好、更快地研發(fā)出來，既要加大投入，又要重視研發(fā)人員，提高他們的素質(zhì)水平，使工作質(zhì)量和效率得到提高，更好地滿足當(dāng)前資源的開發(fā)。

首先，它能滿足提高研發(fā)人員工資水平的需要，提高研發(fā)人員的工作積極性；可以為項目提供一批高水平的研發(fā)人員；其次，對研發(fā)人員進(jìn)行定期的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)活動，可以提高他們的技術(shù)水平和觀念，更新他們的觀念。創(chuàng)新的模式和理念有利于行業(yè)的發(fā)展。

3.2 露天礦運輸方式創(chuàng)新

目前，礦石運輸由電力驅(qū)動完成。隨著開采的深入，重型貨車的陡坡速度降低，影響了生產(chǎn)效率。同時，也增加了柴油的消耗，增加了每噸礦石的運輸成本，另外發(fā)動機(jī)排放也給露天采礦區(qū)帶來嚴(yán)重的污染。目前德興礦業(yè)公司在電傳動方面的運距和高度都有所提高，成本也有所提高。德興銅礦面臨著效率不高、難操作、高能耗等問題。未來可采用電動自卸車、翻斗車柔性框架線進(jìn)行改造，并可選擇更具性價比的碎帶（膠帶運輸系統(tǒng)）運輸方式，通過減少燃油的消耗和設(shè)備的損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.1 采用破碎式礦石膠帶運輸?shù)膬?yōu)點

在德興銅礦的富家塢采礦區(qū)，廢石剝落最大高度為550 m，現(xiàn)階段礦石開采的最低點為135 m的廢石排土場，最低海拔265 m，根據(jù)勘探開采的礦石儲量，為海拔負(fù)200 m左右。采區(qū)落差大，運輸距離遠(yuǎn)，因此在后期的開采中，可以根據(jù)運輸情況將運輸系統(tǒng)改為膠帶破碎運輸系統(tǒng)。將中轉(zhuǎn)站設(shè)置到運輸帶中間，然后開啟運輸模式，這種方式能夠很大程度上降低運輸成本，達(dá)到提高運輸效率、節(jié)省運輸開支的作用。并且它具有不受霧大影響、不受道路影響、不會造成設(shè)備損壞等優(yōu)點，耗電成本高于耗油成本，成本預(yù)算和可控性高。

3.2.2 電動輪自卸貨車架線改造優(yōu)點

如果貨運車輛使用輔助電源，則功率增加和反向驅(qū)動更快，生產(chǎn)率最大化，運行循環(huán)次數(shù)加快，耗電量低于柴油。通過改造，電動輪自卸貨車架線不再依靠發(fā)動機(jī)的動力，而是依靠外部電源，減輕了發(fā)動機(jī)、自卸車發(fā)動機(jī)等的負(fù)荷，降低了卡車的維修成本，延長了設(shè)備的使用壽命。如果提供輔助動力，發(fā)動機(jī)基本上處于勻速狀態(tài)，廢氣排放和噪音都會顯著降低，從而降低環(huán)境負(fù)荷。

4 露天采礦設(shè)備的未來發(fā)展前景

江銅戰(zhàn)略資源日益豐富，為保證露天開采的效率和水平，可在采礦設(shè)備上逐步實現(xiàn)自動化、國產(chǎn)化，以達(dá)到少用人、降本增效。

4.1 采礦設(shè)備國產(chǎn)化

在采礦設(shè)備生產(chǎn)中，由于部分制造部件的技術(shù)壟斷和購買價格居高不下的問題。江銅集團(tuán)在積極推進(jìn)設(shè)備備件國產(chǎn)化的同時，還與國內(nèi)大型設(shè)備制造商簽署了長期協(xié)議，建立了長期合作機(jī)制，并通過信用橋梁實現(xiàn)了互利共贏。

本土化的項目推進(jìn)帶來了如下效果：減少了設(shè)備庫存，縮短了采購周期，國產(chǎn)設(shè)備可以先用后付，能夠減輕采礦企業(yè)的成本壓力。另外在設(shè)備國產(chǎn)化之后，合理的使用和選擇配件還能夠使零配件的成本降低30%～40%，這對于實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展的減本增效具有積極效果。可見，礦業(yè)裝備國產(chǎn)化將成為礦業(yè)裝備發(fā)展的重要方向。

4.2 采礦設(shè)備的智能發(fā)展

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動了礦業(yè)設(shè)備研發(fā)與微電子技術(shù)的結(jié)合，采礦設(shè)備逐漸實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和自動化控制技術(shù)，提高了設(shè)備安全性，使得設(shè)備生產(chǎn)效率增加，在較為危險的區(qū)域進(jìn)行作業(yè)的安全性也得到提高。

現(xiàn)階段的地下采礦工作已經(jīng)實現(xiàn)了鏟運機(jī)的遙控作業(yè)，在未來可以實現(xiàn)遙控裝車技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前，公司正在研制電動輪無人卸貨車，并將其成功應(yīng)用于礦山實踐，解決了卸貨人員不足、卸貨效率低等問題，提高了露天礦的開采效率。將智能技術(shù)與采礦設(shè)備的制造相結(jié)合，使采礦設(shè)備具備智能化的功能，能夠有效降低設(shè)備的功耗，實現(xiàn)故障的實時預(yù)警，提高工作人員的故障發(fā)現(xiàn)效率，縮短故障維修時間，提高礦產(chǎn)開采效率。

5 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，露天采礦工藝與設(shè)備不斷更新，生產(chǎn)效率和產(chǎn)量大幅度提高，對礦業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了有力的推動作用。在露天采礦工藝技術(shù)不斷創(chuàng)新、高新技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，露天采礦事業(yè)發(fā)展進(jìn)步迅速，它使我國的經(jīng)濟(jì)水平得到有力提高，使國內(nèi)與國外發(fā)達(dá)國家的差距進(jìn)一步縮小。