地下矿山开采工艺中机械化应用浅论

赵海兵　郑成英

摘 要：该文主要从技术性、经济性和实用性等方面出发，对我国地下非煤矿山开采工艺中机械化应用情况进行了探讨，同时还对地下非煤矿山开采工艺中机械化的系统知识进行了普及，结果显示，机械化对我国地下非煤矿山开采具有十分重要的作用，希望对我国地下非煤矿山开采事业有所帮助。

关键词：矿山开采 机械化 应用

中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0038-02

在地下非煤矿山开采中，开采工艺的好坏直接影响到整个矿山的生产能力，因此，要选用最先进的开采工艺，才能达到地下非煤矿山高效高产的目的。将机械化技术用于地下非煤矿山开采中，绝对是我国非煤矿山开采史中一次重要变革，随着我国工业自动化技术的不断发展，地下非煤矿山开采工艺中机械化的应用也越来越多，由于矿山开采是高危行业，提高机械设备自身的自动化程度和可靠程度，最大限度的减少开采人员，是实现地下非煤矿山长治久安的关键所在，因此，地下非煤矿山开采工艺中机械化应用有力的推动了企业的安全、高效、又快又好发展。机械化矿山开采具有高效、高产、高安全、低能耗的特点，这种具有高度时代气息的方式完美的顶替了过往的人力开采，给矿山开采技术提供了无限的活力。

1 地下非煤矿山开采中机械化发展趋势

1.1 钻孔设备

目前，长沙矿山研究院与宣化采掘机械厂共同研制的CBH-10型和SC-165E型潜孔钻机，已将气压升高至1.6～1.8 Pa，能够实现远程监控管理、误动作保护、故障自动诊断和自动作业，我国衡阳有色冶金机械总厂与长沙研究院共同研制的YZ-55型牙轮钻机，钻孔孔径为280～380 mm，其技术性能和结构参数已经赶超美国60RⅢ型牙轮钻机，从矿山钻孔设备设计研发阶段来看，国内技术水平已经基本能够与国际先进技术水平接轨。

从国内矿山企业运用矿山机械设备的现状来看，大多数的露天矿山已经基本实现潜孔钻穿孔进行中深孔爆破和机械铲装等机械化采矿，但是地下矿山特别是矿体赋存较薄的矿山仍然主要采用手风钻进行浅孔留矿开采方式。从我国地下矿山开采钻孔设备的现状来看，我国地下矿山开采钻孔技术水平与国际先进水平还有较大的差距，造成这种差距的主要原因是由于国内矿山未使用与之相配套的更为先进的采矿方法。

矿山钻孔设备的发展应该逐渐向着机械设备精度化、自动化和大型化的趋势发展，并逐渐采用与之相配套的采矿方法。

1.2 装运设备

矿山装运设备包括铲装设备和运输设备两部分，从地下开采的装运设备与露天开采的装运设备相比来看，地下矿山主要是受到地下运输巷道的围岩岩性和尺寸大侠等因素的影响，而露天矿山装运设备的发展与更新则取得了更为长足的发展。

地下开采的主要装运设备有电机车（柴油机车）、井下自卸机车和铲运机三种，目前，我国有许多地下矿山仍然采用有轨运输，有轨运输在一定程度上降低了运输效率，像美国、加拿大、瑞典、芬兰等采矿业比较发达的国家，地下矿山已经广泛推广无轨化采矿技术，他们采用的井下自卸汽车、铲运机等井下无轨运输设备的出矿量已经占据总出矿量的80%～85%。一般来说，日产1000～3000 t的地下矿采用20～35 t的矿用汽车，日产15000～40000 t的地下矿采用45～60 t的汽车，20 t以下的井下矿用自卸汽车很少采用。

地下无轨运输方式的优势已经逐步吸引绝大多数大中型地下矿山企业的目光，无轨运输必将会取代有轨运输成为国内地下矿山运输方式的主流，同时与之相适应的井下装运设备也呼之欲出。

1.3 大能力的新型综合开采装备

大能力的新型综合开采装备的运用也是未来地下非煤矿山采矿机械化的发展方向，大能力的新型综合开采装备的主要特点是能力大，破碎机、转载机和运输机每小时的生产能力在500～2000 t，大功率点牵引采矿机每小时的生产能力在1000～1200 t以上，自动化水平较高，机电一体化得到实现。为了适应采矿机快速采矿的需要，液压支架采用电液进行控制，采矿机具有自动调高等功能，实现了液压支架、刮板输送机和采矿机的自动控制，大能力的新型综合开采装备可靠性高，设备性能好。随着机械化程度的不断提高，地下矿山开采效率也达到了一个崭新的水平，机械化采矿的世界平均效率可以达到13.327 t/工，而普采工作效率只有4.761 t/工，机械化采矿效率是普采工作效率的2.8倍。机械化在地下矿山开采的多个环节都存在着明显的优势，机械化开采不仅大幅度提高了工作面产量，还减轻了采矿工人的体力劳动。

2 地下非煤矿山开采中机械化工作面的各种设备及生产系统

2.1 机械化非煤矿山开采设备作用解析

地下矿山开采工艺中所包括设备主要包括生产系统和工作面中的电气设备和机械设备，主要包括液压支架、乳化液泵站、采矿机、输送机、端头支架、可弯曲刮板输送机、破碎机、桥式转载机、单轨吊车、移动变电站、牵引绞车、照明设备、移动变电站、电缆车、可伸缩胶带运输机、冷却灭尘泵、低压防爆磁力起动器等。

2.1.1 乳化液泵站

乳化液泵站由乳化液箱和乳化液泵两部分组成，乳化液泵站是机械化中液压支架和其他液压装置的动力源，可以向外输送压力液。

2.1.2 液压支架

液压支架就像是采矿机械系统的外壳，主要用于管理工作面顶板，为地下采矿作业提供一个安全可靠的工作空间，液压支架的前移和升降都能够将液压转为动力，通过推移千斤顶能够推移工作面移液压支架和可弯曲跨版输送机。

2.1.3 输送机

输送机的主要作用是运矿，除此之外，输送机还可以作为液压支架前移的支点和采矿机的导航，电缆槽内设置有水管和电缆。

2.1.4 采矿机

现代地下非煤矿山开采中采用的都是双滚筒采矿机，双滚筒采矿机可以在工作面可弯曲刮板输送机上沿着工作面进行工作。

2.2 地下非煤矿山开采生产系统简介

地下非煤矿山开采生产系统是由许多分系统组成的，在生产过程中，只有不同分系统正常运行，工作面才能够顺利生产。

2.2.1 供水系统

国内有很多地下非煤矿山喷雾灭尘都是用地面水池提供静压水，一方面供给采矿机的冷却灭尘泵，在加压之后供给采矿机进行灭尘和冷却；另一方面用来给运输顺槽的各转载点供水灭尘。

2.2.2 运矿系统

运矿系统是由可伸缩交代输送机、顺槽桥式转载机和可弯曲刮板输送机组成的，将工作面上开采出来的矿物进行运输至仓库。

2.2.3 信号、通讯系统

信号、通讯系统是有控制台、通讯电缆和电源箱等组成的，控制台控制顺槽转载机和工作面输送机的启动，顺槽、工作面或者是控制台控制顺槽转载机和工作面输送机的停止。

3 机械化地下非煤矿山开采的工序分析

3.1 采矿

采矿的工序包括破矿和装矿两部分，采矿机是完成采矿工序的主要机械设备，采矿的一般方法是采用前滚筒在上割顶矿，后面滚筒在下割底矿和装剩矿。

3.2 运矿

完成运矿工序的主要设备是工作面可弯曲刮板输送机，由于工作面可弯曲刮板输送机的一侧装有铲矿板，所以采矿机在割过矿之后再推移给输送机时，余下的矿就已经被输送机运走了。

3.3 支护区和采空区

地下非煤矿山采矿工艺机械化中一个非常重要的机械设备便是液压支架，工作面上的前移、护帮、切顶、支撑和推移等多项工作都需要利用液压支架来完成。

4 结语

在我国经济迅速发展，机械自动化水平不断提高的大背景下，地下非煤矿山开采工艺中机械化的应用是企业生存和发展的必经之路，将机械化技术用于地下矿山开采中，绝对是我国矿山开采史中一次重要变革，综合机械化在地下矿山开采中的应用取得了巨大的经济效益和良好的社会效益，地下矿山开采工艺中机械化的应用还有利于降低安全事故的发生率，是企业进行可持续发展的基本途径，也是企业提高企业整理竞争力的根本保证，实现了地下矿山开采的高产高效和现代化。

参考文献

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