地下礦山開采工藝中機械化應用淺論

趙海兵　鄭成英

摘 要：該文主要從技術性、經濟性和實用性等方面出發，對我國地下非煤礦山開采工藝中機械化應用情況進行了探討，同時還對地下非煤礦山開采工藝中機械化的系統知識進行了普及，結果顯示，機械化對我國地下非煤礦山開采具有十分重要的作用，希望對我國地下非煤礦山開采事業有所幫助。

關鍵詞：礦山開采 機械化 應用

中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（c）-0038-02

在地下非煤礦山開采中，開采工藝的好壞直接影響到整個礦山的生產能力，因此，要選用最先進的開采工藝，才能達到地下非煤礦山高效高產的目的。將機械化技術用于地下非煤礦山開采中，絕對是我國非煤礦山開采史中一次重要變革，隨著我國工業自動化技術的不斷發展，地下非煤礦山開采工藝中機械化的應用也越來越多，由于礦山開采是高危行業，提高機械設備自身的自動化程度和可靠程度，最大限度的減少開采人員，是實現地下非煤礦山長治久安的關鍵所在，因此，地下非煤礦山開采工藝中機械化應用有力的推動了企業的安全、高效、又快又好發展。機械化礦山開采具有高效、高產、高安全、低能耗的特點，這種具有高度時代氣息的方式完美的頂替了過往的人力開采，給礦山開采技術提供了無限的活力。

1 地下非煤礦山開采中機械化發展趨勢

1.1 鉆孔設備

目前，長沙礦山研究院與宣化采掘機械廠共同研制的CBH-10型和SC-165E型潛孔鉆機，已將氣壓升高至1.6～1.8 Pa，能夠實現遠程監控管理、誤動作保護、故障自動診斷和自動作業，我國衡陽有色冶金機械總廠與長沙研究院共同研制的YZ-55型牙輪鉆機，鉆孔孔徑為280～380 mm，其技術性能和結構參數已經趕超美國60RⅢ型牙輪鉆機，從礦山鉆孔設備設計研發階段來看，國內技術水平已經基本能夠與國際先進技術水平接軌。

從國內礦山企業運用礦山機械設備的現狀來看，大多數的露天礦山已經基本實現潛孔鉆穿孔進行中深孔爆破和機械鏟裝等機械化采礦，但是地下礦山特別是礦體賦存較薄的礦山仍然主要采用手風鉆進行淺孔留礦開采方式。從我國地下礦山開采鉆孔設備的現狀來看，我國地下礦山開采鉆孔技術水平與國際先進水平還有較大的差距，造成這種差距的主要原因是由于國內礦山未使用與之相配套的更為先進的采礦方法。

礦山鉆孔設備的發展應該逐漸向著機械設備精度化、自動化和大型化的趨勢發展，并逐漸采用與之相配套的采礦方法。

1.2 裝運設備

礦山裝運設備包括鏟裝設備和運輸設備兩部分，從地下開采的裝運設備與露天開采的裝運設備相比來看，地下礦山主要是受到地下運輸巷道的圍巖巖性和尺寸大俠等因素的影響，而露天礦山裝運設備的發展與更新則取得了更為長足的發展。

地下開采的主要裝運設備有電機車（柴油機車）、井下自卸機車和鏟運機三種，目前，我國有許多地下礦山仍然采用有軌運輸，有軌運輸在一定程度上降低了運輸效率，像美國、加拿大、瑞典、芬蘭等采礦業比較發達的國家，地下礦山已經廣泛推廣無軌化采礦技術，他們采用的井下自卸汽車、鏟運機等井下無軌運輸設備的出礦量已經占據總出礦量的80%～85%。一般來說，日產1000～3000 t的地下礦采用20～35 t的礦用汽車，日產15000～40000 t的地下礦采用45～60 t的汽車，20 t以下的井下礦用自卸汽車很少采用。

地下無軌運輸方式的優勢已經逐步吸引絕大多數大中型地下礦山企業的目光，無軌運輸必將會取代有軌運輸成為國內地下礦山運輸方式的主流，同時與之相適應的井下裝運設備也呼之欲出。

1.3 大能力的新型綜合開采裝備

大能力的新型綜合開采裝備的運用也是未來地下非煤礦山采礦機械化的發展方向，大能力的新型綜合開采裝備的主要特點是能力大，破碎機、轉載機和運輸機每小時的生產能力在500～2000 t，大功率點牽引采礦機每小時的生產能力在1000～1200 t以上，自動化水平較高，機電一體化得到實現。為了適應采礦機快速采礦的需要，液壓支架采用電液進行控制，采礦機具有自動調高等功能，實現了液壓支架、刮板輸送機和采礦機的自動控制，大能力的新型綜合開采裝備可靠性高，設備性能好。隨著機械化程度的不斷提高，地下礦山開采效率也達到了一個嶄新的水平，機械化采礦的世界平均效率可以達到13.327 t/工，而普采工作效率只有4.761 t/工，機械化采礦效率是普采工作效率的2.8倍。機械化在地下礦山開采的多個環節都存在著明顯的優勢，機械化開采不僅大幅度提高了工作面產量，還減輕了采礦工人的體力勞動。

2 地下非煤礦山開采中機械化工作面的各種設備及生產系統

2.1 機械化非煤礦山開采設備作用解析

地下礦山開采工藝中所包括設備主要包括生產系統和工作面中的電氣設備和機械設備，主要包括液壓支架、乳化液泵站、采礦機、輸送機、端頭支架、可彎曲刮板輸送機、破碎機、橋式轉載機、單軌吊車、移動變電站、牽引絞車、照明設備、移動變電站、電纜車、可伸縮膠帶運輸機、冷卻滅塵泵、低壓防爆磁力起動器等。

2.1.1 乳化液泵站

乳化液泵站由乳化液箱和乳化液泵兩部分組成，乳化液泵站是機械化中液壓支架和其他液壓裝置的動力源，可以向外輸送壓力液。

2.1.2 液壓支架

液壓支架就像是采礦機械系統的外殼，主要用于管理工作面頂板，為地下采礦作業提供一個安全可靠的工作空間，液壓支架的前移和升降都能夠將液壓轉為動力，通過推移千斤頂能夠推移工作面移液壓支架和可彎曲跨版輸送機。

2.1.3 輸送機

輸送機的主要作用是運礦，除此之外，輸送機還可以作為液壓支架前移的支點和采礦機的導航，電纜槽內設置有水管和電纜。

2.1.4 采礦機

現代地下非煤礦山開采中采用的都是雙滾筒采礦機，雙滾筒采礦機可以在工作面可彎曲刮板輸送機上沿著工作面進行工作。

2.2 地下非煤礦山開采生產系統簡介

地下非煤礦山開采生產系統是由許多分系統組成的，在生產過程中，只有不同分系統正常運行，工作面才能夠順利生產。

2.2.1 供水系統

國內有很多地下非煤礦山噴霧滅塵都是用地面水池提供靜壓水，一方面供給采礦機的冷卻滅塵泵，在加壓之后供給采礦機進行滅塵和冷卻；另一方面用來給運輸順槽的各轉載點供水滅塵。

2.2.2 運礦系統

運礦系統是由可伸縮交代輸送機、順槽橋式轉載機和可彎曲刮板輸送機組成的，將工作面上開采出來的礦物進行運輸至倉庫。

2.2.3 信號、通訊系統

信號、通訊系統是有控制臺、通訊電纜和電源箱等組成的，控制臺控制順槽轉載機和工作面輸送機的啟動，順槽、工作面或者是控制臺控制順槽轉載機和工作面輸送機的停止。

3 機械化地下非煤礦山開采的工序分析

3.1 采礦

采礦的工序包括破礦和裝礦兩部分，采礦機是完成采礦工序的主要機械設備，采礦的一般方法是采用前滾筒在上割頂礦，后面滾筒在下割底礦和裝剩礦。

3.2 運礦

完成運礦工序的主要設備是工作面可彎曲刮板輸送機，由于工作面可彎曲刮板輸送機的一側裝有鏟礦板，所以采礦機在割過礦之后再推移給輸送機時，余下的礦就已經被輸送機運走了。

3.3 支護區和采空區

地下非煤礦山采礦工藝機械化中一個非常重要的機械設備便是液壓支架，工作面上的前移、護幫、切頂、支撐和推移等多項工作都需要利用液壓支架來完成。

4 結語

在我國經濟迅速發展，機械自動化水平不斷提高的大背景下，地下非煤礦山開采工藝中機械化的應用是企業生存和發展的必經之路，將機械化技術用于地下礦山開采中，絕對是我國礦山開采史中一次重要變革，綜合機械化在地下礦山開采中的應用取得了巨大的經濟效益和良好的社會效益，地下礦山開采工藝中機械化的應用還有利于降低安全事故的發生率，是企業進行可持續發展的基本途徑，也是企業提高企業整理競爭力的根本保證，實現了地下礦山開采的高產高效和現代化。

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