地下金屬采礦技術(shù)及潛孔鉆機(jī)的進(jìn)展與趨勢(shì)

孫飛

（海南山金礦業(yè)有限公司，海南 海口 570100）

通常在進(jìn)行金屬采礦，尤其是具有較高價(jià)值的金屬礦開采時(shí)需要采用地下采礦的方法，且隨著近年來采礦技術(shù)的提高以及相應(yīng)穿孔設(shè)備水平的提高，以及國(guó)內(nèi)引進(jìn)了先進(jìn)的采礦工藝。隨著近年來全世界地下采礦設(shè)備發(fā)展和趨勢(shì)逐漸呈現(xiàn)露天優(yōu)良穿孔設(shè)備引入到地下，并能夠呈現(xiàn)節(jié)能化畫，大型化，自動(dòng)化的方向發(fā)展。

1 下金屬采礦技術(shù)和設(shè)備

近年來，我國(guó)在地下金屬采礦過程中其采礦技術(shù)得到了發(fā)展，為順應(yīng)全球技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，將先進(jìn)的采礦技術(shù)應(yīng)用到地下，即發(fā)展地下露天礦開采，相對(duì)來看，我國(guó)目前采礦技術(shù)以及相應(yīng)的裝備水平已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全球領(lǐng)先水平。

（1）留礦采礦。過去我國(guó)采用的鉆機(jī)型號(hào)為TII-4，其直徑為四十毫米，深度為1.5米，而之后我國(guó)開始采用重型鑿巖機(jī)，鉆直徑為60到80mm，潛孔鉆機(jī)鉆直徑為100到120mm，直到上世紀(jì)80年代，我國(guó)利用這種留礦采礦的方法進(jìn)行有色金屬采出量占據(jù)總金屬出礦量的34%。（2）崩落采礦。在上世紀(jì)50年代，我開始采用YQ-100等多種采礦鉆機(jī)，鑿巖為中深孔，利用這種方法采礦量達(dá)到35%。而到上世紀(jì)80年代，采用了高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)和牙輪鉆機(jī)。（3）空?qǐng)霾傻V方法。在上世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)很多采礦廠均采用這種空?qǐng)霾傻V的方法，然而進(jìn)入80年代后期利用這種方法的采礦量達(dá)15%，從上世紀(jì)50年代中所使用的是TII-4，中深孔，之后改用YG-40等鉆機(jī)。（4）VGR的方法。在上世紀(jì)70年代，由L CLang提出了VGR的方法，能夠?qū)⒙短扉_采化的設(shè)備植入地下進(jìn)行高效開采，這種方法在美國(guó)，加拿大，西班牙等國(guó)家廣泛使用。而針對(duì)凡口框采用的是瑞典ROC306型號(hào)以及我國(guó)所研制的DQ-150型潛孔鉆機(jī)，其直徑為110到165mm，主要是利用球形藥包從下往上進(jìn)行逐層落礦，這種方法也被稱為是FDQ的采礦方法。（5）大規(guī)模地下采礦。利用這種方法主要是能夠?qū)崿F(xiàn)深孔鑿巖和大直徑孔徑的采礦方法，能夠?qū)崿F(xiàn)空?qǐng)龊痛蟛蓤?chǎng)階段和連續(xù)機(jī)械性的采礦出礦，大規(guī)模地下采礦對(duì)于所使用的穿孔設(shè)備要求較高，一般來說其直徑需要達(dá)到100到250mm，鉆孔深度為50到100米，平行孔斜率為。1%。很多希望國(guó)家利用這種采礦技術(shù)將露天用潛孔鉆機(jī)引入地下，比如法國(guó)所研發(fā)的水星14H全液壓采礦車等，利用這種采礦方法，能夠使臺(tái)班速度增加兩倍。（6）地下連續(xù)開采的工藝技術(shù)。相對(duì)來說，我國(guó)在地下開采工藝技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的研究上比較滯后，在上世紀(jì)80年代，有色總公司投資6000萬(wàn)元，進(jìn)行大孔徑鑿巖鉆機(jī)和相關(guān)工藝的技術(shù)研究，且取得了一定的成功，能夠?yàn)槲覈?guó)進(jìn)行地下連續(xù)采礦開辟新紀(jì)元。

2 對(duì)地下金屬采礦潛孔鉆機(jī)的發(fā)展

由于目前采礦所采用的潛孔鉆機(jī)，體積較小，重量較輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，因此成為了地下采礦的主要成果設(shè)備。比如在上世紀(jì)70年代所采用的中潛孔鉆機(jī)是滑撬式底架，然而由于這種設(shè)備效率較低，而且很難移動(dòng)，沒有實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。之后，加拿大金屬公司針對(duì)露天礦潛孔鉆機(jī)進(jìn)行改裝，將其應(yīng)用于地下采礦，同時(shí)與其他公司合作制造了潛孔鉆機(jī)的VCR采礦方法。瑞典國(guó)家的潛孔鉆機(jī)在VCR采礦過程中也取得了顯著的成功。之后陸續(xù)采用的潛孔設(shè)備包括蘇聯(lián)所生產(chǎn)的CB-Y6型號(hào)潛孔鉆機(jī)，瑞典生產(chǎn)的COP6潛孔鉆機(jī)，以及我國(guó)仿照蘇聯(lián)生產(chǎn)的包括YQ-100B和CYQ-80潛孔臺(tái)車等相關(guān)設(shè)備。

從上世紀(jì)80年代開始，隨著地下采礦和潛孔鉆機(jī)迅速發(fā)展，研究人員研發(fā)了自行式潛孔鉆車導(dǎo)軌式以及高精度的潛孔鉆機(jī)，主要有以下幾種：M188型號(hào)潛孔鉆機(jī)，這種鉆機(jī)是由瑞典公司制造的，配有COP62型號(hào)的潛孔沖擊機(jī)和柱齒鉆頭，其直徑為165mm，能夠鉆入100米深的下向孔和上向孔。在進(jìn)行鑿巖平行中通過激光對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，激光器安裝在巷道一端，再傳給右側(cè)的兩個(gè)靶標(biāo)作為導(dǎo)向，在鉆機(jī)29型號(hào)的測(cè)斜儀上可以按照鉆孔方向調(diào)整推進(jìn)器的位置，其他設(shè)備能夠穩(wěn)定風(fēng)壓，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速平滑，其鉆鑿聲孔斜率控制在1%的范圍內(nèi)。此外，還有SQZ-1潛孔鉆車。SQZ-1的潛孔鉆車是由我國(guó)自主研發(fā)的一種設(shè)備，主要應(yīng)用于深孔分段爆破掘進(jìn)天井鉆孔，這種潛孔鉆車其中鉆孔斜率能夠控制在1%的范圍內(nèi)，鉆孔直徑為100mm，深度為40到50米，體積較小，能夠通過一次定位之后，在轉(zhuǎn)到天井范圍中，所有平行深孔造價(jià)較低，尤其適用于一些中小型等礦山開采。TYQ-80型號(hào)的履帶式潛孔鉆車，配用了YQ-100B潛孔沖擊器，能夠使用于地下開采和露天開采的中深孔鑿巖中，并獲得良好的鑿巖速度，其孔徑為90mm，鑿孔深度高于30米，也是一種比較先進(jìn)的鑿巖工具。

進(jìn)入90年代之后，人們高度重視地下金屬潛孔鉆機(jī)的性能，并且不斷對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行完善，賦予了很多鉆機(jī)新的功能。占據(jù)優(yōu)化。加拿大等公司使用多功能鑿巖穿孔設(shè)備，能夠滿足為VCR采礦技術(shù)高精度深炮孔的要求，根據(jù)連續(xù)采礦系統(tǒng)研發(fā)的CD系列潛孔鉆機(jī)是屬于天井鉆機(jī)和潛孔有效結(jié)合的，既能夠鉆天井，同時(shí)還可以進(jìn)行潛孔鑿巖，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆具的優(yōu)化，為采礦界提供經(jīng)濟(jì)高效的鉆孔設(shè)備。拓展功能。可以通過增加新的鉆桿，加大其鉆孔深度，更換高性能的鉆頭和沖擊器進(jìn)一步擴(kuò)大鉆孔的范圍和其他鉆具，能夠使?jié)摽足@機(jī)性能實(shí)現(xiàn)拓展。對(duì)于一些中小型的礦山來說目前仍采用的潛孔鉆機(jī)型號(hào)為YQ-100，由于這種鉆機(jī)占地面積較小，重量輕，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)便，使用便捷，但在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置不合理，相配套的旁側(cè)排氣沖擊器很容易受到破壞，使其壽命較短，同時(shí)在操作過程中鑿巖效率低，而新型研發(fā)出來的潛孔鉆機(jī)型號(hào)為KDQ-100G，能夠有效改善這些問題，對(duì)于已建立空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的采礦區(qū)來說也是一種經(jīng)濟(jì)高效的鉆孔設(shè)備。延長(zhǎng)活塞和鉆頭的壽命。使用高風(fēng)壓墻孔沖擊器活塞式，很容易在使用過程中出現(xiàn)斷裂問題，因而研究學(xué)者針對(duì)提升沖擊器活塞使用周期進(jìn)行深入的研究，通過選擇高質(zhì)量的原材料優(yōu)化結(jié)構(gòu)，制定熱處理工藝，目前已經(jīng)取得了良好的效果，鉆頭消耗的費(fèi)用占據(jù)炮孔的20%。盡管上世紀(jì)我國(guó)很多潛孔鉆機(jī)已經(jīng)利用柱齒鉆取代了過去的焊片轉(zhuǎn)頭，然而由于鉆頭使用周期較短，為解決這一問題研究學(xué)者從材料，熱處理方式，硬質(zhì)合金齒性能等多個(gè)方面，針對(duì)這些問題進(jìn)行分析。

3 展趨勢(shì)分析

目前國(guó)內(nèi)積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，已經(jīng)研發(fā)了多種穿孔設(shè)備，部分設(shè)備的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，然而從一定程度上來看，在產(chǎn)品品種，使用壽命，使用周期等方面還與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距。因此，我國(guó)地下金屬穿孔設(shè)備在研發(fā)過程中主要趨向于以下方面：促進(jìn)新產(chǎn)品的開發(fā)，豐富設(shè)備品種，能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的金屬采礦地質(zhì)條件，提高采礦和設(shè)備制造水平，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)在地下穿孔設(shè)備中，微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也是未來設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。目前，美國(guó)，日本，英國(guó)，法國(guó)等國(guó)家在穿孔設(shè)備上利用了微型計(jì)算機(jī)，能夠提高其鉆孔的精確度和使用壽命，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，解放人力，在一些地板較滑，照明較差，環(huán)境質(zhì)量不佳的環(huán)境下，能夠使鉆孔部分實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，可以實(shí)時(shí)收集顯示和自動(dòng)記錄鉆孔的參數(shù)變化，未來這種鉆機(jī)將會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化系統(tǒng)，使我國(guó)金屬采礦鉆孔穿孔設(shè)備實(shí)現(xiàn)新的技術(shù)革命。

4 結(jié)語(yǔ)

在本次研究中，我們針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)地下金屬采礦技術(shù)發(fā)展歷程進(jìn)行分析，并針對(duì)潛孔鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。