矿山采矿设备

采矿设备大型化与智能化,国土资源工程学院2010年4月,1现代采矿设备的发展,1.1采矿设备支撑着采矿技术的发展1.1.1地下矿山1）依靠大孔径的潜孔钻机、牙轮钻机、凿岩台车、铲运机、装载机、井下矿用汽车、装药机械、锚杆台车等采矿机械，VCR法、高分段崩落采矿法、自然崩落采矿法、水平和缓倾斜厚大矿体的房柱法等高效采矿方法和工艺相继诞生。,2）充填采矿方法采矿设备的进步极大地改变了充填采矿方法和工艺的面貌，大幅度地提高了充填采矿法的效率，扩大了应用范围。创造了许多充填采矿方法的变形方法：块石胶结充填采矿方法、膏体胶结充填采矿方法和高浓度全尾砂胶结充填采矿方法3）采矿装备的进步使一些以前无法开采或难以开采的复杂难采矿体得到了有效开采和利用。,国外：瑞典的基律纳铁矿（Kruna)1983年，分段崩落法，分段高度12m，凿岩：阿特拉斯科普柯（AtllasCopco)公司钻孔直径57mm的Simba323型风动凿岩设备，装载：8t斗容的Cat980型柴油装载机。目前：分段崩落高度30m，钻孔主要用重型液压凿岩机或潜孔液压钻机，钻孔直径115mm。主要采用斗容1525t的电动装载机装载,国内：黑色：梅山铁矿有色：凡口铅锌矿、金川公司近30年来，地下矿山依靠装备技术进步，大约使生产效率提高了35倍。研制和开发适合连续开采的采矿装备，以期进一步提高采矿效率,1.1.2露天矿数量明显减少，规模急速增大世界最大的露天矿的年采剥总量已达到20亿吨美国：年采剥总量达到1亿吨的矿山较多，铜矿，钼矿、铁矿我国：江西的德兴铜矿、鞍钢齐大山铁矿现代大型露天矿：规模大、采矿设备的总台数少、采矿作业的人员少等优势,1.2采矿设备大型化及其智能化,1.2.1采矿设备大型化1）露天：近年来，随着露天开采的不断发展，矿用挖掘机及矿用卡车也在向“大型、高效”方向发展。装载设备大型电铲仍为露天矿山的主要装载设备（约占48%）。目前主要的制造公司有美国的BE公司、PH公司、Marion公司。这些公司不断地推出新型设备，其产品几乎垄断了全球电铲市场。,世界大型露天矿山使用装载设备中，液压挖掘机约占26%P&H5700XPA型电铲的工作重量达1500多吨，最大电机功率4000kw；RH400型液压挖掘机的工作重量达800t，柴油机功率2500kw；L-1800轮式装载机的工作重量217t，柴油机功率近1500kw；Cat797型矿用汽车的工作重量达558t，功率2400kw,2）地下矿铲运机1963年美国瓦格纳（Wagner）公司Grandview矿试验成功第一台ST-5型铲运机。1.1.120世纪6070年代：地下铲运机发展和推广的年代在地下矿山的苛刻作业环境中，由于铲运机具有高效、灵活、机动、多用和生产费用低等突出优点，随着无轨化采矿技术的推广，而得到了广泛的应用。,进入20世纪70年代，国外地下铲运机技术已渐趋成熟，形成了系列化产品。1.1.220世纪8090年代：地下铲运机迅速发展和技术进步的年代20世纪80年代，常用铲运机的装载重量一般为610t，斗容0.41.0m3目前，大型地下矿常用铲运机的装载重量一般为1520t，装载重量25t的Toro2500型铲运机也在矿山获得实际应用,按动力源来分，可分为以柴油机为动力的内燃机和以电动机为动力的电动铲运机。按斗容来分，大致可分为：小型铲运机：斗容1.5m3及以下的铲运机；中型铲运机：斗容24m3及以下的铲运机；大型铲运机：斗容4m3以上的铲运机。井下汽车：常用井下运输汽车的基本吨位已从2030t提高到50t,例如：Toro50D、WagnerMT5000汽车，额定载重量均为50t，已成为大型地下矿山优先考虑采用的井下运输汽车Tamrock公司推出的Super0012H型载重量达100120t凿岩台车钻孔深度60m以上的SimbaW469型凿岩台车，基律纳铁矿分段崩落法的高度从12m提高到2730m,1.2.2采矿设备智能化随着微电子技术和卫星通讯技术的飞速发展，采矿设备在开发和应用方面逐步开始了自动化和智能化进程。GPS（3S）遥控设备：井下遥控铲运机集中控制设备,1.3露天穿孔设备牙轮钻机,露天穿孔设备：潜孔钻：中、小型矿山牙轮钻：大、中型矿山，钻孔直径大、穿孔效率高目前世界上生产牙轮钻机的主要三家公司都在美国：1）布塞路斯-伊利公司：49-R、65-R、67-R,2）英格索兰公司：主要生产全液压牙轮、潜孔两用钻机3）哈尼希费格（HarnischFeger)公司：P&H120A型，轴压力达68t，孔径最大达559mm国内：江西采矿机械厂、衡阳有色冶金机械厂KY系列：国产，KY250、KY310YZ系列：组装达到美国20世纪80年代初的技术水平，总体水平与世界先进水平相比还有较大差距,1.4露天装载设备,现代大型露天矿使用的主要装载设备主要有电铲、液压挖掘机和轮式装载机目前生产大型电铲的公司主要有美国的哈尼希费格（HarnischFeger)公司、Bucyrus-Erie(B-E)公司和马里恩（Marion)公司，其产品几乎垄断了全球电铲市场。P&H公司推出的P&H5700型是目前最大的矿用电铲，53.5m3,生产矿用挖掘机的主要为美国、德国、日本的厂家。德国O&K公司推出的RH400是目前最大的挖掘机，自重749t，斗容m3目前批量生产矿用轮式装载机的厂家主要为美国、日本我国：批量生产的露天大型装载设备WK-10电铲主要靠引进：电铲P&H2300XP、P&H2800,1.5露天矿用汽车,汽车运输机动灵活，特别适合需要均衡配矿和多点作业的矿山。汽车还具有爬坡能力大、转弯半径小的优点。使汽车取代火车运输，成为现代露天矿的主要运输方式。矿用汽车的有效载重不断提高，275、300、327t目前，国际上著名的大型矿用汽车制造商主要有美国、日本（小松Komatsu-Dresser),目前最大的机械传动汽车是Cat797，有效载重326t；最大的电动轮汽车是T282，有效载重327t我国矿用汽车制造企业的水平和能力与国际水平相比差距非常大。目前，主要通过引进技术或技贸合作生产108、154t电动轮矿用汽车和2085t载重级别的机械传动矿用汽车。,1.6露天矿间断连续运输设备,间断连续运输系统是现代大型露天矿输送方式的主要发展方式之一，该运输系统由矿用汽车（或装载设备）、破碎站、胶带机等组成。间断连续运输系统间断连续开采系统包括三个功能分系统：采场内的集运分系统、从露天采场运出的干线运输系统及两个运输系统之间的破碎转载系统。,发展趋势随着露天矿开采深度加大，破碎胶带运输工艺在国内外金属露天矿的应用越来越广，而且规模越来越大。采用可移式破碎站的间断连续运输工艺将成为国内外金属露天矿的重要发展方向。工作面比较集中的矿山，多采用直接放置在工作面的移动式破碎机，由大型装载设备直接供料；采矿工作面比较分散的矿山，自卸汽车输送,破碎转运机站分类：1）按移动能力可分成：固定式（fixedcrusher)、半固定式或半移动式、可移动式和全移动式或自行式。固定式：整个服务年限一般不动，如德兴铜矿半固定式或半移动式：移设时间不超过10年，移设工作几周，如鞍钢大孤山铁矿可移动式破碎站：12年移设一次，移设时间3天,全移动式或自行式：具有行走装置履带、轮胎、液压和轨道等2）按破碎机种类分成：旋回式破碎站：处理硬岩能力大、但安装高度大颚式破碎站：重量轻、体积小、但对硬岩处理能力较低对棍式破碎站3）按处理能力大小：小型（1001000t/h）、中型（10003000t/h）、大型（300010000t/h）。,采场破碎站在硬岩矿山的应用,胶带运输机普通带式输送机（倾角18）深凹露天矿，大倾角输送机：1986年首台。世界知名的制造商：美国大陆输送机设备公司（ContinentalConveyorEquipmentCompany)。用上下两层胶带夹持物料，承载交代用普通的槽形托棍支承。,1.7露天开采设备的智能化,发展现状及趋势20世纪80年代以后，随着微电子技术和卫星无线通讯技术的飞速发展，露天矿设备在开发和应用方面开始了自动化和智能化进程。1）车载监控技术：监控设备的完好状态、提供相关维护信息。目前国外生产的露天矿大型穿孔、装载和运输设备一般都配有车载监控分析系统。,2）矿山调度系统：人工调度自动调度监控目标：重点设备全矿范围如美国模块采矿系统（ModularMiningSystems）公司推出Dispatch的矿山管理系统：全面提供实时数据和前期生产数据，进行实时的设备监控。3）视线范围内的机器远距离控制趋势：在集中控制室内进行远距离操作,自动化与智能化的全面开采系统（TMSTotalMiningSystem)车载监控和定位系统（以GPS为基础）生产控制系统专用软件集成化数据库系统矿山模型建立系统和地理信息系统（GIS）采矿计划系统双向车载通信网络,全球卫星定位系统,钻机,电铲,汽车,推土机,采矿计划系统,中央调度设施,采矿作业控制,GPS,GPS,GPS,GPS,1.8地下采矿设备,受开采空间的生产条件限制，地下采矿设备要求机动灵活、适合各种开采条件。趋势：发展智能化、提高设备自动化作业水平铲运机（Load-Haul-Dump)世界知名的厂商主要有芬兰的SandvikTamrock公司Toro铲运机分公司、美国的AtlasCopcoWagner公司及德国的HFH公司,20世纪60年代以来，铲运机的工作是从采场出矿并转运到阶段溜井。随着井下汽车的发展，目前在国外现代化的矿山一般是将汽车开到采场或采区，接受铲运机的装载。井下运输汽车铲运（装载）机的完善和发展带动了井下汽车（UndergroundHaulTruck)的进步与应用。在澳大利亚大约只有1/3的地下矿山使用竖井提升；,KanownaBelle矿在第4期工程中，选用斜坡道和WagnerMT5000汽车的运输系统，与竖井提升系统相比可节省5000万澳元。世界知名的专业生