這個(gè)世界最大地下礦山是如何做到“無(wú)人智能采礦”？
21世紀(jì)，礦業(yè)引入了一種全新理念，就是構(gòu)建一種新的智能模式，實(shí)現(xiàn)資源與開(kāi)采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過(guò)程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化。無(wú)論是國(guó)家最新發(fā)布的《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016-2020)》還是去年提出的《中國(guó)制造2025》，智能化均被重點(diǎn)提及，智能化也成為礦山行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然之路。
目前，國(guó)內(nèi)礦山主要處于自動(dòng)化向智能化過(guò)渡階段，而部分國(guó)外礦山已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人礦山，如瑞典的基律納鐵礦，今天《礦業(yè)匯》就帶大家了解世界最大地下礦山基律納鐵礦的智能采礦技術(shù)。
一、基律納鐵礦
基律納鐵礦位于瑞典北部，深入北極圈內(nèi)200km，是世界上緯度最高的礦產(chǎn)基地之一，全年中有一大半時(shí)間被大雪覆蓋，嚴(yán)寒難耐。同時(shí)，基律納鐵礦以產(chǎn)高品位鐵礦石著名，其鐵礦蘊(yùn)藏量約18 億 t，礦山井下巷道寬闊，采礦設(shè)備十分先進(jìn)，是目前世界上最大的鐵礦山之一。
基律納鐵礦設(shè)計(jì)原礦年生產(chǎn)能力為2200萬(wàn)t，采用高分段無(wú)底柱崩落采礦法采礦，豎井斜坡道聯(lián)合開(kāi)拓，是世界上最大的地下礦山之一，全礦共有4100多名員工。按照礦山生產(chǎn)安排，計(jì)劃在2018年前完成系統(tǒng)改造和產(chǎn)能提升，屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)3500--4000萬(wàn)t的生產(chǎn)能力。
二、智能高效采礦技術(shù)
1、開(kāi)拓
基律納鐵礦采用豎井+斜坡道聯(lián)合開(kāi)拓，礦山有3條豎井，用于通風(fēng)、礦石和廢石的提升，人員、設(shè)備和材料主要用無(wú)軌設(shè)備從斜坡道運(yùn)送。主提升豎井位于礦體的下盤(pán)，到目前為止，采掘面和主運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)下移了6次，目前的主要運(yùn)輸水平在1045m水平。
主斜坡道位于礦體北部的下盤(pán)，坑口在工業(yè)場(chǎng)地附近，標(biāo)高為+230m，在進(jìn)口段為單車(chē)道、雙巷，延伸至420m水平時(shí)合并成為一條雙車(chē)道的單巷斜坡道，直線(xiàn)折返形式向下延深與各生產(chǎn)水平、輔助水平聯(lián)結(jié)。斜坡道的坡度為1∶10，巷道局部采用噴錨網(wǎng)支護(hù)，路面均進(jìn)行了硬化處理。
2、采礦
1965年，基律納鐵礦由露天轉(zhuǎn)入地下開(kāi)采后，一直采用特大規(guī)模無(wú)底柱分段崩落法開(kāi)采并沿用至今，分段高一般為50- 55m。
分段崩落法采礦方法
基律納鐵礦多年的安全高效開(kāi)采得益于分段崩落法的成功應(yīng)用，這種采礦方法的優(yōu)點(diǎn)主要有:
(1) 有利于大規(guī)模、機(jī)械化、高強(qiáng)度開(kāi)采;
(2) 井下作業(yè)場(chǎng)所比較安全;
(3) 采礦工藝靈活，開(kāi)采工作面易靈活調(diào)整，可多個(gè)作業(yè)面同時(shí)回采;
(4) 回采工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)設(shè)備和開(kāi)采工序可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
缺點(diǎn)和不足主要為礦石貧化較大，以及采場(chǎng)底部出礦時(shí)，多在獨(dú)頭的巷道中作業(yè)，通風(fēng)難度較大。
井下開(kāi)采從采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)、采場(chǎng)鉆孔、爆破、采場(chǎng)裝載出礦、運(yùn)輸、卸礦至礦倉(cāng)、膠帶輸送至箕斗、豎井提升、礦石成品運(yùn)輸?shù)拈_(kāi)采工藝流程如下圖。
圖2 開(kāi)采工藝流程
3、鉆孔裝藥及爆破
巷道掘進(jìn)采用鑿巖臺(tái)車(chē)，臺(tái)車(chē)裝有三維電子測(cè)定儀，可實(shí)現(xiàn)鉆孔精確定位。巷道掘進(jìn)采用深孔掏槽，孔深一般為7. 5m，孔徑64mm。采場(chǎng)鑿巖采用瑞典阿特拉斯公司生產(chǎn)的SimbaW469型遙控鑿巖臺(tái)車(chē)，孔徑115mm，最大孔深55m，該臺(tái)車(chē)采用激光系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，無(wú)人駕駛，可24h連續(xù)循環(huán)作業(yè)。
采場(chǎng)大直徑( 115mm) 深孔( 40~ 50m) 裝藥使用山特維克公司的裝藥臺(tái)車(chē)，炸藥為抗水性好、粘度高的乳化炸藥，可以預(yù)裝藥，不受孔內(nèi)積水影響，返藥量少。爆破網(wǎng)絡(luò)為人工連接，一般采用分段導(dǎo)爆管雷管、導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索網(wǎng)絡(luò)。
4、礦石遠(yuǎn)程裝載和運(yùn)輸與提升
基律納鐵礦采場(chǎng)鑿巖、裝運(yùn)和提升都已實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化作業(yè)，鑿巖臺(tái)車(chē)和鏟運(yùn)機(jī)都已實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。礦石裝載采用阿特拉斯公司生產(chǎn)的Toro2500E型遙控鏟運(yùn)機(jī)，斗容25t，單臺(tái)效率為500t/h，周平均出礦量約3.0~ 3.5萬(wàn)t。這種鏟運(yùn)機(jī)無(wú)廢氣排放、粉塵少、低噪音、使用壽命長(zhǎng)，便于集中維修。
井下運(yùn)輸系統(tǒng)有膠帶運(yùn)輸和有軌自動(dòng)運(yùn)輸兩種類(lèi)型，膠帶運(yùn)輸主要負(fù)責(zé)井下破碎站至提升箕斗段運(yùn)輸，有軌自動(dòng)運(yùn)輸一般由8列礦車(chē)組成，礦車(chē)為連續(xù)裝、卸載的自動(dòng)化底卸車(chē)。
膠帶輸送機(jī)自動(dòng)將礦石從破碎站運(yùn)送到計(jì)量裝置中，豎井箕斗在指定位置停穩(wěn)后，礦石自動(dòng)裝入箕斗，工作人員按下手柄提升機(jī)隨即起動(dòng)，將箕斗提升至地表卸載站后，箕斗底門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，完成卸礦。裝載和卸載過(guò)程為遠(yuǎn)程控制。
2010年，為了提高產(chǎn)量，提高設(shè)備的可靠性和效率，礦山對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模改造，對(duì)用于停車(chē)和緊急制動(dòng)的液壓盤(pán)式制動(dòng)器進(jìn)行了檢修，安裝了新型傳感器。通過(guò)技術(shù)改造，提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化。
三、遙控砼噴射技術(shù)支護(hù)加固技術(shù)
巷道支護(hù)采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。噴射混凝土厚度一般為3-10mm，由遙控混凝土噴射機(jī)完成，錨桿和鋼筋網(wǎng)安裝使用錨桿臺(tái)車(chē)。大量智能遙控機(jī)械設(shè)備的投入使用，大大減少了支護(hù)工作量和成本，提高了支護(hù)效果。
遙控混凝土噴射機(jī)
錨桿和鋼筋網(wǎng)安裝
四、總結(jié)
基律納鐵礦基本實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人智能采礦”，僅依靠遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)，工人和管理人員就可實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)操作。在井下作業(yè)面除了檢修工人在檢修外，幾乎看到其他工人。這一切都得益于大型機(jī)械設(shè)備、智能遙控系統(tǒng)的投入使用，以及現(xiàn)代化的管理體系，高度自動(dòng)化和智能化的礦山系統(tǒng)和設(shè)備是確保安全高效開(kāi)采的關(guān)鍵。
新常態(tài)下，我們應(yīng)站在新的高度，去探索和開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，高效開(kāi)發(fā)利用有限的礦產(chǎn)資源，任重道遠(yuǎn)!
