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国内外露天矿山开采技术发展趋势

发布日期:2013-8-26 16:14:44  点击数:2216

 

 
 
    国内外露天矿开采技术发展总的趋势是开采规模大型化、生产连续化、装备现代化。智能矿山的研究与开发,是露天矿科技进步的发展方向,采矿技术正向液压化、联动化、自动化发展。
  1、水泥原料矿山开采规模大型化
  建设大型矿山,可以采用大型设备,提高劳动生产,降低矿石开采成本。随着预分解窑熟料生产线5000~10000t/d的投产,涌现一批年产100~500万t级矿石的大型矿山,而年产50~100万t矿石已属中型矿山。目前,矿石年产量>500万t级的超大型矿山已开始显现。
  2、选用大型、高效、耐用的采矿工艺设备
  水泥矿山在矿山设备大型化基础上,向节能型、自动化、标准化方向发展。黑色和有色金属矿山为提高开采强度,提高设备利用效率,一般采用连续工作制。
  2.1钻孔设备
  水泥矿山应淘汰钻速低、排渣难的低风压潜孔钻机;淘汰送风管道长、耗能高、效率低的低风压固定式空压机。
  中、高风压潜孔钻机和全液压露天钻机将是水泥矿山未来的主力钻机。固定式低风压(0.5~0.7Mpa)空压机正逐步淘汰,仅适应中硬以下岩石穿孔的切削回转钻机和穿凿坚硬、极坚硬的牙轮钻机也将逐步淡化出水泥矿山市场。
 
2.1.1中、高风压露天潜孔钻机
  钻机使用中风压(1.O~1.4MPa)和高风压(1.7-2.4MPa)的压缩空气作动力,由压缩空气直接驱动冲击器和钻头选行钻孔作业,钻具回转采用液压马达,滑架起落应用液压缸支撑。目前国内外一些矿山采用钻机和压缩机分开的分体式配置,但一体化钻机,即钻机、柴油机风冷空压机和柴油机液压泵组三位一体,是钻机配置的发展方向。
  2.1.2全液压露天钻机
  钻机自动凿岩系统能保持到贯穿孔底的最大凿岩效率,通过自动调节冲击力、推进力、旋转和双重缓冲器装置,不断适应不同岩层和岩性的变化,从而提高凿岩性能,降低能耗并延长钻具使用寿命,凿岩能量得以充分传递,并使钻进中的反射冲击波降低到最小。
  全液压露天钻机采用高排量的空气压缩机,增大了排尘风量,尽快地将凿岩的粉尘颗粒分离出来,提高钻孔速度,减少钻头磨损。使用高排量空气压缩机,也加大了钻孔口径。
  2.2装载设备
  液压挖掘机在水泥矿山进一步得到推广使用,并将在铲装设备中占据主导位置。
  与机械挖掘机比较,液压挖掘机自重轻,三维自由度赋于液压挖掘机机动灵活,可在陡坡上挖掘,便于选别开采。
  水泥矿山装载设备,宜选用4~8m3液压挖掘机和30~60t设的矿用汽车。
  3、走矿产资源开发利用和地质生态环境协调发展的绿色矿业道路
  建立低生态危害的采矿工艺系统,做到无废少废、零排放,国外一些矿山注重自然景观的保有度,在矿山开采中坚持低能耗、短流程、高效率、无废、少污的原则,保持矿区周围景观的和谐度。
  4、矿山生产不断溶入新科技
  优化矿山生产,提高采矿工艺环节中高科技比重。应用自动控制技术、电子信息技术、网络技术,从整体上提高设备技术效能,提高生产过程中综合自动化水平,提高生产信息化程度,实现控制智能化、连续生产过程自动化、管理信息化和系统化。
  智能数字矿山,是信息技术在矿山应用的集中表现。以计算机及其网络为手段,把矿山三维空间和有属性数据实现数字化存储、传输、表达和加工,建立全方位生产管理系统,随着“数字化矿山”发展,矿山开采开始进入智能化控制时代。
  5、开拓方式、采矿工艺多样化
  开采顺序由单一的纵向布置向横向布置方式发展,施行强化开采,提高工作线推进速度,为矿石均化搭配创造条件。采用组合台阶、分期开采、陡帮开采,以便均衡生产剥采比。
  6、运用汽车一带式半连续运输系统,是近年来发展的高效运输技术
  该系统充分发挥汽车运输适应性强、机动灵活、短途运输经济的优势,有利于强化开采,同时又显现带式运输机运力大、爬坡能力强、运营成本低的长处,汽车、胶带两种运输优势互补。首钢水厂铁矿,1998~2003年,汽车一带式运输成本为0.65元/吨,仅为单一汽车运输成本1.35元/t的48%,15年内将创收经济效益16亿元。
  部份水泥矿山正在或行将进入露天凹陷开采,采用半移动式破碎机的汽车一半移动破碎机一胶带运输机的半连续开采工艺是一种行之有效采矿工艺系统。
  7、矿山辅助作机械机化
  目前,矿山辅助作业不配套、机械化程度低,是矿山生产的薄弱环节。随着开采规模的扩大,为保证主机正常作业,提高设备效率,必须提高矿山辅助作业水平。在清理工作平台、矿体内夹石分采分运、铲装工作面的准备、运输道路的维护、边坡整理,大块的二次破碎、炮孔装药和炮孔填塞工作中,配备必要的前端式装载机、推土机、平道机、压路机、洒水车、装载车,炮孔填塞机等辅助矿山机械,从整体上提高矿山装备效能。
  8、铣刨机采矿是一种有发展前途的采矿方法
  应用铣刨机(又称机械犁)采矿,代替传统穿孔爆破采矿方法,有以下优点:
  (1)无爆破地震、空气冲击波、飞石等危害;
  (2)扩大开采境界,不受爆破安全境界的限制;
  (3)连续作业,不受爆破干扰;
  (4)要求作业场地相对小;
  (5)可根据矿层和矿石不同品级,分采分运,可有效剔除有害夹层,可选别回采;
  (6)采矿成本可降低20~50%;
  (7)不需粗碎,可调整开采粒度,有利于带式输送机长距离运输。
  铣刨机采矿,集采、装、碎为一体,有效简化生产流程,作业工作平台、釆场道路平整,减少轮胎消耗,刨铣矿石粒径可控在30~80mm,可根据需要,生产<30mm的粒径的矿石,为振动放矿,竖井溜矿石,缓冲矿仓磨损创造条件。
  铣刨采矿法,从根本上保证矿山边坡的安全,从而增大边坡安全角度,增加可采矿量,减少边坡工程量和维护量。
  德国维特根Wirtgen表采机,在南斯拉夫Serbia石灰石矿,应用SM-2600,切削(铣刨)、破碎装料一次完成,矿石平均单轴抗压强度为25MPa,产量在600t/h,约90%粒径<16mm,最大粒径为150mm。
  法国纽来宁根石灰石矿,美国、印度、巴西、墨西哥应用表采机开采石灰石取得一定效果。
  维特根表采机在切削矿石中同时将矿石破碎。可据粒径要求,选用不同切削刀具及切削转子,清洁、平整稳定作业表面,给装载机平稳行驶创最佳条件。