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中國采礦鑿巖技術及設備研發趨勢觀察

日期:2017-03-27 / 人氣:

      鑿巖裝備是采礦生產過程中的主體設備,從其技術發展來看,國內外的露天鑿巖裝備均遠遠領先于地下鑿巖裝備,許多露天礦山所使用的鑿巖設備智能化程度遠高于地下礦山。
      鑿巖智能化趨勢凸顯
      隨著科技的不斷發展,世界各國研究采礦鑿巖裝備技術逐漸向更加智能化、人性化、綠色化和安全化的方向發展。而智能化技術的不斷提高,為智能鑿巖裝備的快速發展奠定了基礎。
      近年來,數字化通訊技術、網絡技術的日益完善,國際采礦業越來越多地開始在地下礦山生產過程應用數字化化網絡技術。瑞典、加拿大等國開始研制并使用具備網絡通訊和智能化作業功能的新一代智能化鑿巖裝備,這些裝備普遍具有鑿巖參數回傳、與地下礦山數字化網絡互聯通訊等先進功能,實現了設備的網絡化遠程控制、智能化調度。
      鑿巖設備智能化程度的不斷提高,令地下礦山的生產效率、設備的利用率以及完好率也大幅提高。以加拿大國際鎳公司Stobie礦為例,該礦使用tomrock公司的鑿巖機器人進行采礦鑿巖作業,在鑿巖地點用一臺電視攝像機監視工作,通過寬頻帶將圖像傳輸到地表控制室的大電視屏幕上,僅憑一個變焦裝置便可使操作人員監視鑿巖機器人的任何部位,并借助遙控臺車操作鑿巖機器人工作。生產實踐表明,每班平均鑿巖進度為132米,比傳統液壓鑿巖臺車工人勞動生產率提高63%,同時每班多運轉1.5小時,設備利用率提高了19%。世界大型的地下礦山之一的澳大利亞的Olympic Dam 銅礦,在擴建中從Atlas Copco公司購置了兩臺鑿巖機器人,并投入使用,鑿巖速度達到35m/h,設備完好率94.2%,設備平均利用率82%。
      國內研發尚存“升值區”
      我國采礦鑿巖技術的研發起步較早,其發展經歷了以下三個階段:
      第一個階段是改革開放之前,我國在井下鑿巖裝備的研究主要采用多家單位聯合攻關的模式,裝備的整體技術性能基本上以仿制蘇聯的鑿巖裝備,研制的鑿巖產品以簡單的氣動鑿巖設備為主。
      第二個階段是改革開放之后一直到上世紀末,我國鑿巖設備的發展是以引進、消化、吸收國際先進鑿巖裝備技術為主。在此期間,國內企業大量引進國外設備,其中以引進歐洲技術研制的CT360、T150等裝備為代表。在引進設備和技術的基礎上,我國研發出多種型號的鑿巖臺車,產品以低氣壓潛孔鉆機居多。
      第三個階段是本世紀,我國采礦領域的研究院所以自主創新為根本,突破了多項鑿巖關鍵技術,相繼研發出了高風壓潛孔鑿巖臺車、全液壓鑿巖臺車,在鑿巖設備智能化技術方面進行了卓有成效的探索。其中由長沙礦山研究院與湖南有色重型機器有限責任公司聯合研制的CS100D地下高氣壓環形潛孔鉆機、CSY50全液壓鑿巖臺車為代表,這兩種型號的鑿巖設備均采用了先進的CANbus技術,實現了部分自動化作業,有效地提高了鑿巖效率,同時高度集成的液壓系統使能耗大大降低,代表了國內目前地下礦山鑿巖裝備的最高水平。
      目前,國外對于地下全智能化的鑿巖裝備的研究已經取得了相當的成果,并逐步投入到實用階段。然而,這些研究和嘗試與當前國際上最先進的鑿巖技術之間仍然存在相當大的差距,后續發展空間較大。
      大規模開發需過“三關”
      與國外先進的智能化鑿巖設備相比,我國的鑿巖設備存在以下三個主要問題:
      首先是在安全和簡易操作方面的設計考慮有待完善。我國鑿巖設備的設計應堅持以人為本,努力研究開發新一代裝備,確保駕駛環境舒適、安全、操作方便、勞動強度低并配置多種輔助機構,在動力頭與鉆架上裝有指示箭頭,使接卸桿的到位情況一目了然,操作快捷方便,工作效率高,并在接卸桿處都裝有急停拉線與控制傳感器,能及時防止事故的發生及擴大,防止人員的傷害及機器的損壞,安全保護措施到位。
       其次是結構及參數沒有合理匹配。我國的鑿巖設備在系統匹配、熱平衡、油溫及可靠性等方面尚存在問題,外購、外協件質量難以保證,時常會發生漏油、滲油等現象,應該系統地從根本上解決這些問題,從而大幅提升我國鑿巖設備的質量。
       此外,缺乏自動化程度高、智能高效的鑿巖設備正成為影響國內工程進度的主要制約因素之一。由于對井下鑿巖的要求越來越高,加之一些國家重點工程要求工期短,因此既能降低人力成本、又能提高勞動效率的高質量智能鑿巖設備越來越受到親睞。
       對此,國內制造企業下一步應開發機動靈活、適應性強的臂架式一體化液壓潛孔鉆機,進一步開發液壓露天鉆車以及礦井下使用的潛孔鉆機與液壓鉆車。
 

編輯:管理員


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