地下大型矿山设备的现代化装备与发展趋势

摘要：本文论述了无轨设备和无人驾驶（或无人操作）技术的广泛应用，极大地减少矿山各个系统作业人员，增加生产时间，提升工作效率，降低生产成本，同时还容易实现生产规模扩大升级;设备向着大型化、高速化、精密化、电子化、自动化和微机集中控制联动等方向发展，设备管理与维修将随之改變。

关键词：地下;矿山;设备;发展;趋势

1.概述：

随着我国国民经济的发展，地下矿业生产工业设备装备水平也不断提高。各种大型、高效、联合作业的矿山设备相继试制成功并投入生产。如地下矿使用的液压凿岩机、全液压台车、电动铲运机矿用汽车和多功能综合采机等。这些设备的总发展趋势是大型化、联动化和自动化，落后的工艺设备逐步淘汰;各种组合方式的连续生产工艺日渐增多，矿山生产能力不断扩大，生产效率不断提高。

2.地下矿山生产设备原状

地下矿山设备大致可分为掘进系统设备、出矿系统设备、混凝土系统设备、运输系统设备、提升系统设备、通风设备、矿山压气系统设备、给排水系统设备及变配电系统设备等。

凿岩工作是金属矿山的主要生产作业之一，也是最繁重的体力劳动之一。这一作业需要使用各种凿岩机械去完成。

掘进系统使用的风动凿岩机有手持式、气腿式、有上向式、导轨式、导轨式独立回转式、液压凿岩机、电动凿岩机、内燃机凿岩机。

在井下开采中的装载工作也是最繁重的体力劳动之一。装载设备有：风动式轨轮装岩机、电动式轨轮装岩机、轮台式风动装岩机、耙爪式轨轮装载机、铲斗式轨轮装载机、振动放矿机等。出矿系统使用的设备以耙矿绞车为主，耙道出矿装矿。

混凝土系统的主要设备有搅拌站、皮带机、竖井混凝土管路、电机车牵引矿车或罐车，湿式喷浆机、干湿喷浆机等组成。

运输系统设备有：坑内矿石二次倒运及主平硐运出坑外，主要设备是电机车牵引侧翻式矿车、侧卸式矿车、梭式矿车、底卸式矿车、固定式矿车。

提升系统设备双罐笼提升、单箕斗提升、罐笼和箕斗混合提升。

通风设备：矿井主要通风机，通常使用离心式和轴流式两大类，分布在偏远地方。

矿山压气系统设备：地下矿大量使用的活塞式压缩机为L型压缩机，回转式压缩机也在推广应用，集中在地表或局部分散在地下工作面上。

给排水系统设备：根据矿井深度，开拓方式以及各水平涌水量大小不同，采用不同的排水系统，如直接排水系统，分段排水系统，多水平同时开采的排水系统。

变配电系统设备：总降压、采区变电所、运输变电所、防汛硐室排水泵站变电所。

传统的地下矿山生产方式是设备能力小，设备台数多，设备分散，管理难度大，维修队伍小而全。手工操作或半自动化生产效率低下，工人的劳动强度大，生产成本高。随着科技的发展、社会的进步和经济的繁荣，地下大型矿山设备的装备向着现代化自动化方向发展。

3地下大型矿山设备的现代化装备与发展趋势

3.1凿岩台车在我国地下矿山开采中的应用

液压凿岩台车发展很快，它不仅使凿岩作业全盘机械化，而且扩大了导轨式凿岩机的使用范围，并逐步向凿岩作业自动化发展。

国内研制的单个和2～3个钻臂、柴油驱动、轮台行走的液压凿岩台车取代压气驱动的的液压凿岩台车;国外的常规凿岩台车已把电子控制装置用在凿岩台车上，已能作到自动校准空位、自动开钻、自动推进、自动停钻和自动退钎等。这些先进的国内外凿岩台车在我国地下矿中深孔凿岩作业中正在大量使用。

凿岩劈裂台车有效地消除采场大块。

3.2混凝土搅拌运输罐车及湿喷台车的应用

地下矿山用的流态混凝土量很大，由于没有合适的运输车，一般采用的方法是：在斜坡道口按照不同标号的要求配比后，干料搅拌，翻斗运到作业地点，现场进行二次湿料搅拌，再用混凝土拖泵输送到浇注地点或再湿喷。工序多，效率低，成本高。混凝土搅拌运输罐车如LE600，容积大小合适，转弯半径小，车体低，四轮驱动，配有励磁减速器，制动性能和动力性能好，备件消耗费用较低，是理想的地下矿山的混凝土运输车。向下运输，斜坡道为折线形，坡度-1：7（约-9°），单程约1000m～3000 m。重车行驶速度最高速度5km/h;空车行驶速度： 10km/h。流态混凝土搅拌运输车和流态混凝土湿喷车如1050WPC，每班（每班12h）能力100 m3。降低了工人劳动强度，提高了喷射效率和喷射质量，减少混凝土回弹量;混凝土搅拌运输罐车和拖泵配套使用，使得混凝土浇注效率也显著提高。

3.3铲运机在我国地下矿山开采中的应用

目前我国井下矿山已经比较广泛地应用内燃驱动的无轨式装载设备。摆脱了轨道、风管或电缆的束缚，使机器提高了机动性，从而大大提高了劳动生产率。但是，柴油铲运机柴油发动机排放的废气对人体有危害，尤其是在独头巷道内使用（如平巷掘进等等）会给通风带来很大的困难。因此在柴油铲运机之后出现了电动铲运机，用缠绕在卷筒上可收放长度的电缆向电动机供电。克服了燃油产生的废气污染，可是拖曳的电缆大大地影响了铲运机的机动性。

铲运机的机型在向大型化发展的同时，也增加了宽度小、微型化机型。大型铲运机由于其载重量大、功率利用率高、设备效率高。但大型铲运机对井下通道的修建、部件的制造和维修的要求都较高，它限制了大型设备优越性的发挥。窄小矿脉其矿石的出矿方法是用电耙等出矿，不够经济。但由于矿脉很窄，如果用大中型铲运机进入采场就不得不破坏脉外围岩拓宽进路，造成矿石品位低、增加废石运输量和支护等一系列问题。宽度小、微型化铲运机的发展为小型矿山推广无轨采矿展示了前景。

3.4无人驾驶或无人操作技术的应用

我国地下矿山采场的矿石倒运逐步推广应用无人驾驶电机车运输控制技术。 该技术适用于所有地下矿山，特别是大水、高岩爆、高海拔的特殊矿山地下开采。无人驾驶电机车运输电控系统适用于多列编组、单机和双机牵引、多弯道岔道不同卸载方式等复杂工况条件，工作效率比传统运输方式提高25%，可实现设备预维护，减人增效，实现运输环节人员的安全。无人驾驶电机车运输系统由智能无人驾驶变频电机车，巷道移动无线通讯系统，电机车自动调度、保护、监视系统和电机车运输供电管控系统四部分组成。无人驾驶电机车运输系统的推广应用将极大减少矿山运输系统作业人员，增加生产时间，提升运输效率，降低生产成本。

地下采场变配电硐室、排水泵站、空压机、轴流风机、竖井提升、井下粗碎设备、振动放矿机装矿及长距离皮带斜坡道运输正在逐步完全实现在中控室微机集中操作与控制系统设备联动。

4.结束语

在地下矿山中，无轨设备和无人驾驶（或无人操作）技术的广泛应用，极大地减少矿山各个系统作业人员，增加生产时间，提升工作效率，降低生产成本，同时还容易实现生产规模扩大升级。随着设备的大型化、高速化、精密化、电子化、自动化和微机集中控制系统设备联动等方向发展，设备管理将进入全员维修阶段，设备维修将进入专业化和协作化道路，这就需要建设高素质的职工队伍。

参考文献：

[1]王荣祥  任效乾：矿山机电设备运用管理，冶金工业出版社，1994.

[2]朱嘉安：采掘机械和运输，冶金工业出版社，1980.

[3]国家经贸委安全生产局组织编写：铲运机机司机，气象出版社，2007.

[4]中国恩菲网.

作者简介：郝强（1973-）男 ，汉族，太原重机学院毕业，大学文化，机械专业，机械高级工程师，铜矿峪矿设备科科长，研究方向是坑下无轨设备的科学管理。