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基本实现“无人智能采矿”,世界最大地下矿山基律纳铁矿的智能采矿技术简介

发表于: 2016-12-20 15:55:02.0|    浏览次数: 1058

21世纪,矿业引入了一种全新理念,就是构建一种新的智能模式,实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。无论是国家最新发布的《全国矿产资源规划(2016-2020)》还是去年提出的《中国制造2025》,智能化均被重点提及,智能化也成为矿山行业转型升级的必然之路。

目前,国内矿山主要处于自动化向智能化过渡阶段,而部分国外矿山已经实现了无人矿山,如瑞典的基律纳铁矿,今天就带大家了解世界最大地下矿山基律纳铁矿的智能采矿技术。

一、基律纳铁矿

基律纳铁矿位于瑞典北部,深入北极圈内200km,是世界上纬度最高的矿产基地之一,全年中有一大半时间被大雪覆盖,严寒难耐。同时,基律纳铁矿以产高品位铁矿石著名,其铁矿蕴藏量约18 亿 t,矿山井下巷道宽阔,采矿设备十分先进,是目前世界上最大的铁矿山之一。

基律纳铁矿设计原矿年生产能力为2200万t,采用高分段无底柱崩落采矿法采矿,竖井斜坡道联合开拓,是世界上最大的地下矿山之一,全矿共有4100多名员工。按照矿山生产安排,计划在2018年前完成系统改造和产能提升,届时将实现3500--4000万t的生产能力。

二、智能高效采矿技术

1、开拓

基律纳铁矿采用竖井+斜坡道联合开拓,矿山有3条竖井,用于通风、矿石和废石的提升,人员、设备和材料主要用无轨设备从斜坡道运送。主提升竖井位于矿体的下盘,到目前为止,采掘面和主运输系统已经下移了6次,目前的主要运输水平在1045m水平。

主斜坡道位于矿体北部的下盘,坑口在工业场地附近,标高为+230m,在进口段为单车道、双巷,延伸至420m水平时合并成为一条双车道的单巷斜坡道,直线折返形式向下延深与各生产水平、辅助水平联结。斜坡道的坡度为1∶10,巷道局部采用喷锚网支护,路面均进行了硬化处理。

2、采矿

1965年,基律纳铁矿由露天转入地下开采后,一直采用特大规模无底柱分段崩落法开采并沿用至今,分段高一般为50- 55m。

分段崩落法采矿方法

基律纳铁矿多年的安全高效开采得益于分段崩落法的成功应用,这种采矿方法的优点主要有:

(1) 有利于大规模、机械化、高强度开采;

(2) 井下作业场所比较安全;

(3) 采矿工艺灵活,开采工作面易灵活调整,可多个作业面同时回采;

(4) 回采工艺简单,生产设备和开采工序可实现标准化。

缺点和不足主要为矿石贫化较大,以及采场底部出矿时,多在独头的巷道中作业,通风难度较大。

井下开采从采准巷道掘进、采场钻孔、爆破、采场装载出矿、运输、卸矿至矿仓、胶带输送至箕斗、竖井提升、矿石成品运输的开采工艺流程如下图。

图2 开采工艺流程


3、钻孔装药及爆破

巷道掘进采用凿岩台车,台车装有三维电子测定仪,可实现钻孔精确定位。巷道掘进采用深孔掏槽,孔深一般为7. 5m,孔径64mm。采场凿岩采用瑞典阿特拉斯公司生产的SimbaW469型遥控凿岩台车,孔径115mm,最大孔深55m,该台车采用激光系统进行准确定位,无人驾驶,可24h连续循环作业。

采场大直径( 115mm) 深孔( 40~ 50m) 装药使用山特维克公司的装药台车,炸药为抗水性好、粘度高的乳化炸药,可以预装药,不受孔内积水影响,返药量少。爆破网络为人工连接,一般采用分段导爆管雷管、导爆管和导爆索网络。

4、矿石远程装载和运输与提升

基律纳铁矿采场凿岩、装运和提升都已实现智能化和自动化作业,凿岩台车和铲运机都已实现无人驾驶。矿石装载采用阿特拉斯公司生产的Toro2500E型遥控铲运机,斗容25t,单台效率为500t/h,周平均出矿量约3.0~ 3.5万t。这种铲运机无废气排放、粉尘少、低噪音、使用寿命长,便于集中维修。

井下运输系统有胶带运输和有轨自动运输两种类型,胶带运输主要负责井下破碎站至提升箕斗段运输,有轨自动运输一般由8列矿车组成,矿车为连续装、卸载的自动化底卸车。

胶带输送机自动将矿石从破碎站运送到计量装置中,竖井箕斗在指定位置停稳后,矿石自动装入箕斗,工作人员按下手柄提升机随即起动,将箕斗提升至地表卸载站后,箕斗底门自动打开,完成卸矿。装载和卸载过程为远程控制。

2010年,为了提高产量,提高设备的可靠性和效率,矿山对提升系统进行了大规模改造,对用于停车和紧急制动的液压盘式制动器进行了检修,安装了新型传感器。通过技术改造,提升系统实现了智能化。

三、遥控砼喷射技术支护加固技术

巷道支护采用喷锚网联合支护。喷射混凝土厚度一般为3-10mm,由遥控混凝土喷射机完成,锚杆和钢筋网安装使用锚杆台车。大量智能遥控机械设备的投入使用,大大减少了支护工作量和成本,提高了支护效果。

遥控混凝土喷射机

锚杆和钢筋网安装


四、总结

基律纳铁矿基本实现了“无人智能采矿”,仅依靠远程计算机集控系统,工人和管理人员就可实现在远程执行现场操作。在井下作业面除了检修工人在检修外,几乎看到其他工人。这一切都得益于大型机械设备、智能遥控系统的投入使用,以及现代化的管理体系,高度自动化和智能化的矿山系统和设备是确保安全高效开采的关键。

新常态下,我们应站在新的高度,去探索和开发新的技术,高效开发利用有限的矿产资源,任重道远!

(来源:论文《基律纳铁矿智能采矿技术考察报告》)



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