礦山鑿巖設備的未來發展

趙金富

（河北張家口宣化華泰礦冶機械有限公司，河北張家口 075100）

0 引言

鑿巖設備作為傳統的第一產業——礦山行業的重要設備，在萬物互聯、智能制造的時代背景下，未來也必須是高智能的，同時也必將成為萬物互聯的一份子。目前正處于設備更新換代的培育與發展期。

受多種因素限制，礦山鑿巖設備，五花八門。不少礦山使用非常落后的手持式鑿巖設備，低效而且非常不安全。個別礦山是手持式和全液控鑿巖設備并存，不少礦山開始逐漸使用更為先進、高效的電控鑿巖設備，也有極個別大型礦山開始使用遠程遙控或集中控制的鑿巖、開采設備。

客觀上，社會、科技的進步催生了鑿巖設備的更新換代，也要求鑿巖設備更先進、更智能，鑿巖設備需要在繼承中不斷創新，以滿足未來現代化礦山需要。同時，礦山的高強度作業，使得從事該行業人員越來越少，且年齡偏大，大多以四五十歲為主，30 歲以下年輕人從事這個行業的很少。這固然和礦山工作環境惡劣，條件艱苦分不開，同時從事鑿巖工作的勞動強度太大以及現場危險，也是年輕人不愿從事該工作的很大原因。按目前趨勢發展下去，從事礦山工作的人會越來越少，因此，礦山行業自身的發展也需要設備更高效、智能、安全，從而最大限度地減少井下工人數量，這樣礦山的安全生產才是本質上的安全。如果未來實現無人礦山，那么人員安全問題也就真正從本質上安全了。

1 礦山開采

目前礦山開采主要采用的方法是鉆爆法，因為這種方式最為經濟、有效，鉆爆法中關鍵的設備就是鑿巖設備。鑿巖設備作為礦山設備中的重要設備，從發展歷程來看，主要經歷了手持式氣動鑿巖機、全液壓鑿巖臺車、電液控制臺車、全電腦臺車等類型。

從1844 年氣動鑿巖機研制成功，氣動鑿巖設備歷經多次改進，目前還有不少小規模礦山在使用，由于它的低效、高污染、噪聲大等諸多缺點，逐漸被高效、低噪聲、環保的液壓鑿巖臺車取代。經現場觀察、比較，液壓鑿巖設備的效率是氣動鑿巖設備的4～5 倍。液壓鑿巖臺車從誕生以來，也經歷了全液控，電液控制及遠程遙控、全電腦控制的不同階段。實踐發現，全液控臺車效率雖然較氣動鑿巖機有很大提升，但控制原理比較復雜，尤其是液壓控制系統較為繁瑣，實現邏輯控制難度較大，目前已不是用戶最佳選擇，取而代之的是電液控制鑿巖設備。電液控制鑿巖設備最大優點是簡化液壓控制系統，將較復雜的邏輯控制用PLC實現，液壓回路簡單，同時將復雜的操作手柄簡化，集成到一個操作臺，操作方便、省力。通過增加無線收發模塊，可以方便地實現遠程遙控。由于簡化了液壓系統，故障率也大大降低，但是對維護設備人員的電氣技術水平要求相對較高。用PLC 控制的鑿巖設備具有全液控設備無法實現的優點，就是可以實現遠程遙控或集中控制，目前是礦山新選型設備的首選，也是未來實現智能化的前提。越來越多的用戶已開始喜歡使用全液控或電液控制的鑿巖設備，也有使用更先進的電腦控制臺車的。電腦臺車因強大的通信功能，可以附帶各種通信接口，為未來的數字礦山，萬物互聯提供了可能，也是未來鑿巖設備智能化的基礎。

在2000 年以前，比較先進的鑿巖設備大多以國外進口為主，像阿特拉斯、山特維克的鑿巖設備廣泛應用在國內各大礦山。由于國外設備一般價格較高，同時后期的維護費用高昂、備件不及時，國產設備經過多年升級改造，越來越多的礦山已開始使用國產設備。歷經十幾年的快速發展，國產鑿巖設備與國外設備的差距越來越小，同時由于較高的性價比，目前市場份額逐年增加。在此期間，涌現出不少優秀的民營企業，借助國內良好的發展環境及政策紅利，將許多先進的技術及方案應用到鑿巖設備的設計、生產中，在操控性、自動控制和遠程遙控等方面都有重大突破，個別性能上已不遜于進口設備，市場反應良好。

目前，在國內規模較大的礦山，如首鋼杏山鐵礦，2014 年開始“地下金屬礦山數字化建設示范工程”的探索與應用。為實現“機械化換人，自動化減人”的“安全健康，綠色和諧”的一流現代化數字礦山目標，運用了大量國內外先進設備。該礦山的開拓區、采礦區、井巷區、碎運區、提升區和動力區等6 個作業區都運用了先進設備，且可以與中控室直接通信，這樣就可以實現整體作業。同時在不同工作區域安裝攝像裝備，可以及時監控工作環境與工作狀況。鑿巖設備作為開拓區、采礦區的關鍵設備，實現電控、智能控制責無旁貸。杏山鐵礦就使用了比較先進的M4C全自動中深孔采礦臺車，該臺車可以實現自動鉆孔，自動移車。以前2 人操作的設備，現在只需1 人即可完成，而且1 人可以同時操作同一工作區域的2 臺設備，減少了操作人員數量。同時工作數據可以上傳，及時了解設備信息，這樣既可以大大提高生產效率，同時也更安全，工人勞動強度也大大降低。

2 未來發展趨勢

隨著工業物聯網的飛速發展，以及礦山基本通信設備的大量普及，礦山設備的智能化升級、工業物聯網的應用已經從以前的遙不可及，到現在開始逐漸應用。例如，湖北宜昌興發集團等許多礦山已開始克服種種困難在井下鋪設通信網絡、無線網絡。只要設備具備數據無線傳輸功能，都可以把工作數據傳輸到地面上的控制室，便于在井上了解設備信息。通過數據分析，合理安排生產及處理生產過程中出現的問題，大大減少井下人員數量。因此，未來的鑿巖設備必須是自動化程度非常高的設備，智能化既是最終發展趨勢，也是實現數字礦山的必經之路。

華泰礦冶機械有限公司作為國內較早涉足鑿巖設備的廠家，已經開始鑿巖設備的升級換代，從最初的氣動鑿巖機，經過全液壓，電液控制的不斷升級改造，現在已開始研發電腦臺車。2019 年投入市場的半自動采礦臺車，經過在鑫源礦業的8 個月工業性試驗，已經可以實現自動接、卸鉆桿，單孔自動鉆孔完成。2020 年將投放市場，開始到四川拉拉銅礦正式使用。

結合礦山行業自身發展現狀、從業者年齡、裝備制造企業戰略轉型升級的背景以及智能制造、工業物聯網的飛速發展。手持式低效鑿巖設備首先將被淘汰，作為目前主力軍的純液控、電液控制的鑿巖設備面臨著重大升級和轉型機遇，全電腦智能臺車將會占領鑿巖設備行業的制高點。誰擁有最先進、智能的鑿巖設備，誰就會在未來鑿巖設備領域具有最有力話語權。未來的數字礦山離不開鑿巖設備的智能化，萬物互聯的時代也需要鑿巖設備升級換代，唯有更智能，才能實現萬物互聯。