浅谈关于矿山采掘中的技术应用

艾 华

（云南冶金集团盛鑫源矿业有限公司，云南 昆明 654199）

矿产资源的开发与利用是维护社会经济稳定发展的基础，也是国民建设急需的原材料之一，因此，如何提高矿产资源开采效率是矿山企业亟待解决的问题。随着科学技术的快速发展，现代化自动化技术逐步广泛的应用于各领域中，使得矿山开采设备得到了显著的改进，明显提高了资源的开发利用效益[1]。本文以矿山采掘过程中常见的技术为研究对象，进行较为全面的总结分析，为推动新技术的广泛应用提供帮助。

1 矿山开采中常见问题分析

矿产资源的开发与利用一般是以井下开采为主，开采环境极为复杂，容易发生安全事故，如涌水、冒顶等。本文以某矿山为例，分析了井下开采过程中常见的问题。

（1）灾害事故发生率高。井下开采的环境极为复杂，地质条件复杂多变，工作环境狭小，透气性差，无法进行自然光照，空气仅靠通风系统进行交换，且粉尘含量极高，恶劣的工作环境容易导致安全事故的发生，尤其是国内一部分矿山企业为了减少投入而尽可能的减少安全防护措施。此外，在矿产资源的开发过程中，常遇到火灾、突水、中毒、片帮冒顶等灾害，是人为因素和自然因素双重作用的结果。因此，矿山井下开采过程中具有较高的安全事故发生率。

（2）开采过程中存在严重的资源浪费问题。资源利用率是决定矿山经济效益的一个重要指标，如何提高矿产资源的综合利用率和降低开采损失率是矿山企业急需面对的问题之一。虽然我国资源储量大，品种多，但富矿大矿相对较少，中小型矿山分布广，开发管理相不规范，受开采技术条件及市场价格等因素影响，导致开采过程中出现资源浪费的现象极为常见，降低了资源的综合利用率，缩短了矿山服务年限，间接的增加了矿山企业的开发运营成本。

（3）开采技术整体偏低的问题。虽然说我国的开采技术日新月异，取得了巨大的成果，但是井下开采环境极为复杂，国内先进的技术尚不能完全满足基本需求，采矿技术仍然无法顺应社会经济市场的变化[2]。此外，由于我国中小型矿山规模数量庞大，受矿山资源储量、开采条件、老旧生产系统复杂等因素影响，大多数民企矿山任使用陈旧的开采设备，先进的自动化设备利用率较低，不仅降低了矿山资源开发利用效率，而且在工作中各类故障频发，导致开采成本显著增加。

综上所述，由于矿产企业对开采技术的不重视或者为了“减少”成本投入而依旧使用旧的开采技术、装备，导致资源开发成本显著上升。基于此，总结推广先进的矿山开采技术就显得十分必要。

2 矿山常见开采技术

（1）采掘规划技术。采掘前的规划是提高资源开采效率的重要途径之一，与传统的采掘规划技术相比而言，新兴的采掘规划技术不仅提高了技术的智能化程度，而且可以实现无人采矿的技术难点，逐渐实现了以自动化技术为主的控制技术。因此，在开采之前进行采掘规划，有助于后期采掘中无人采矿技术等先进技术的搭配使用，可以显著的提高矿产资源的开发利用率。特别是对于矿体规模大，矿山开采条件佳的大型矿山，采掘规划技术的充分应用显得尤为重要。

（2）装备自动控制技术。随着自动化技术和智能化程度的不断提高，采矿设备也以自动化技术为主，显著的提升了采矿效益。

如在采矿卡车中安装耦合脉冲激光校准制导系统以及GPS系统，可以有效的防止采矿卡车的运行路线发生偏离，一旦运行轨迹出现偏差，相应的警报系统就会触动，进而终止采矿车的运行。随着现代化自动控制技术的应用，明显的提高了开采设备的自动化程度，能够及时的处理一些常见的易发生的开采故障。此外，通讯技术的应用可以实现控制数据的传递，可以实现自动化控制井下铲运机工作和装卸等工作，还可以通过自动化的监控设备，提高井下开采全方位监控，特别是空场采用遥控无人凿岩、铲装作业等技术的推广应用，有效的降低了安全事故的发生率。

（3）装备定位及导航控制技术。随着自动化技术的发展，无人采矿技术的实现不再是设想，以自动化控制技术为核心的无人采矿技术结合自动导航技术可以实现无人开矿的目的。将激光雷达技术应用到移动机器人中可以实现目标物位置的准确定位，可以实现井下跟踪和检测障碍物的基本功能，能够显著的提高井下开矿设备的稳定性和精确度。激光雷达技术与传统的GPS技术相比，能够适用于井下能见度低、空气稀少、粉尘多的复杂环境，可以避免因卫星信号接收不良而使得GPS定位效果差的局面。此外，将电磁引导技术应用到采矿设备中，可以提高采矿设备的灵敏度和精确度，能够实现导航控制和自动定位的目的，进而显著的提高设备的采矿效率。

（4）跟踪采矿目标技术。实现井下无人开采的基础是准确的跟踪开采目标，即不仅要确保开采设备能够精确的按照设定路线进行开采，而且能够实现追踪目标的功能。现阶段，无线射频技术能够实现非接触的双向通信，完全满足井下开采中设备静止、移动、跟踪等目的的实现，因此将该技术应用于采矿设备中，能够提高设备的跟踪能力，也可以实现井下无人采矿过程中精确定位的目的。该技术的应用仅需通过地面控制中心的远程操控就可以实现，不仅提高了井下开采的准确度，而且减少了安全事故发生率。

（5）运动控制技术。井下采矿过程中机械设备是处于不断的运动状态中，因此，如何加强运动中的机械设备控制是亟待解决的问题之一。机械设备的运动控制中心为执行器，是由若干移动部件组合而成，将激光扫描测距仪糅合至执行器中，可以有效的控制开采设备的运动控制，能够实现开矿设备的自动识别等，可以实现对岩石等精确挖掘的目的，进而提高了矿产资源的开发效率。

3 结语

综上所述，在矿产资源的开发利用过程中，井下开采是主要的采掘方式，而井下复杂的生产环境严重的限制了开采效率。面对资源需求量日益庞大的基本局面，如何提高资源开采效率是影响资源开发的主要因素。基于此，本文以某矿山开采为例，讲述了在矿山开采过程中常见的采掘技术。本文从采掘规划、装备自动控制、装备定位及导航控制、跟踪采矿目标和运动控制技术5个方面分析了常见的采掘技术，为推动上述技术的广泛应用提供帮助。