露天采礦技術(shù)及其采礦設(shè)備的發(fā)展思考

陳 莉

（甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸趨于穩(wěn)定，國(guó)家的科研技術(shù)也伴隨著穩(wěn)定進(jìn)入高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而各行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)礦產(chǎn)資源的使用，目前的礦產(chǎn)資源已經(jīng)不再僅限于奢侈品方面，而是向更多產(chǎn)業(yè)提供材料。例如計(jì)算機(jī)技術(shù)，就需要一部分的金礦做某一零件的原材料。伴隨著各行業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，露天采礦技術(shù)的更新與轉(zhuǎn)型迫在眉睫，加強(qiáng)傳統(tǒng)的采礦模式，不斷推陳出新成為了當(dāng)下礦產(chǎn)企業(yè)的主要工作內(nèi)容。

1 露天采礦技術(shù)概述

經(jīng)過(guò)我國(guó)礦產(chǎn)企業(yè)的多年的發(fā)展，目前正在投入使用的礦產(chǎn)開(kāi)采技術(shù)主要分為四種，分別是膠結(jié)充填采礦技術(shù)、陡幫開(kāi)采技術(shù)、爆破技術(shù)以及排土技術(shù)，其應(yīng)用于不同的礦產(chǎn)開(kāi)采環(huán)境中。

1.1 膠結(jié)充填采礦技術(shù)

膠結(jié)充填采礦技術(shù)相較于其他幾種開(kāi)采技術(shù)擁有較高的普及度，該種開(kāi)采技術(shù)可以極大程度的提高礦石企業(yè)的開(kāi)采效率，保障開(kāi)采質(zhì)量[1]。同時(shí)也能夠在開(kāi)采的過(guò)程中，減少對(duì)土質(zhì)以及周遭環(huán)境的破壞，這種開(kāi)采技術(shù)相較于其他的開(kāi)采模式，擁有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是，膠結(jié)充填采礦技術(shù)存在一定的操作難度，在實(shí)際的采礦工作中開(kāi)采難度較高，無(wú)法良好的運(yùn)用到所有的礦石開(kāi)采工作中。其中，在開(kāi)采的過(guò)程中，如何調(diào)配充填和開(kāi)采的比例是膠結(jié)充填采礦技術(shù)的難點(diǎn)之一。在開(kāi)采的過(guò)程中，需要工作人員做好開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的勘驗(yàn)工作，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，設(shè)計(jì)相應(yīng)的開(kāi)采方案，但是充填和開(kāi)采的比例設(shè)計(jì)一直是當(dāng)下礦產(chǎn)開(kāi)采的難點(diǎn)之一，在開(kāi)采的過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)槌涮钆c開(kāi)采不能做好平衡，導(dǎo)致礦洞坍塌或者礦石受損等情況，嚴(yán)重影響了礦產(chǎn)開(kāi)采質(zhì)量以及效率。但是，當(dāng)下我國(guó)科研技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)逐漸改善了這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)設(shè)備的更迭，為開(kāi)采工作提供保障，并且加強(qiáng)設(shè)備的操控性，讓設(shè)備操控更加簡(jiǎn)單，不但如此，膠結(jié)充填采礦技術(shù)逐漸展現(xiàn)出智能化發(fā)展趨勢(shì)，讓該技術(shù)的操作愈發(fā)簡(jiǎn)便，開(kāi)采質(zhì)量得到保障。

（1）盤區(qū)高分層充填采礦技術(shù)。盤區(qū)高分層充填采礦技術(shù)具備著明顯的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)，在開(kāi)采的過(guò)程中，該開(kāi)采技術(shù)具備較大的開(kāi)采范圍，能夠適應(yīng)大型礦場(chǎng)的開(kāi)采工作，并且能夠?yàn)榇笮筒傻V設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障，并提高大型礦產(chǎn)的開(kāi)采效率[2]。在大型礦場(chǎng)的開(kāi)采工作中，標(biāo)準(zhǔn)采礦量高達(dá)每天840噸，可以極大程度的保障整個(gè)礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及礦產(chǎn)開(kāi)采產(chǎn)量。其缺點(diǎn)也有其明顯，該種采礦技術(shù)不的分層高度過(guò)小，僅能承受三米以內(nèi)的分層開(kāi)采，嚴(yán)重影響了礦產(chǎn)開(kāi)采的效率。目前，各礦產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過(guò)盤區(qū)高分層充填采礦技術(shù)與爆炸技術(shù)相結(jié)合，有效改善了這個(gè)問(wèn)題，在開(kāi)采的過(guò)程中，將各個(gè)盤區(qū)進(jìn)行細(xì)分，并且將整個(gè)礦區(qū)的設(shè)備進(jìn)行合理的布置，在大型礦場(chǎng)中布置礦房以及礦柱采場(chǎng)，將爆破技術(shù)結(jié)合到其中，以此彌補(bǔ)盤區(qū)高分層充填采礦技術(shù)存在的弊端。

（2）分段充填采礦技術(shù)。充填采礦技術(shù)的核心思路是分層回采。在采礦的過(guò)程中，分層回采技術(shù)對(duì)礦體有著較為嚴(yán)格的要求，如果分層是縱向并從上至下的走勢(shì)，就會(huì)極大的增加分層回采的成本，因此，并不不適用分層回采技術(shù)[3]。但是，如果分層是向上的走勢(shì)，就要求礦體需要有較高的穩(wěn)定性，如果礦體的穩(wěn)定性較低，就極易導(dǎo)致回采過(guò)程中出現(xiàn)坍塌等問(wèn)題。以上都是充填采礦技術(shù)存在的問(wèn)題以及開(kāi)采難點(diǎn)，分段充填采礦技術(shù)可以有效的彌補(bǔ)充填采礦技術(shù)的不足，在開(kāi)采的過(guò)程中，可以將分層礦場(chǎng)暴露在空氣中的部分進(jìn)行不規(guī)則斷面處理，大幅度降低礦物的暴露程度，不僅如此，該類技術(shù)對(duì)礦體的要求也更低，適用于各種礦體之中。開(kāi)采的過(guò)程中，操作也更為簡(jiǎn)單，可以將礦體分為多個(gè)不同的礦層，并在開(kāi)采的過(guò)程中，以段為單位，循序漸進(jìn)的進(jìn)行開(kāi)采，進(jìn)行某一段的開(kāi)采過(guò)程中，可以讓工作人員提前做好下段礦體開(kāi)采的準(zhǔn)備，不但大幅度降低了整個(gè)礦產(chǎn)開(kāi)采的難度，還有效提高了礦產(chǎn)開(kāi)采的安全度，避免礦體出現(xiàn)坍塌造成人員傷亡以及設(shè)備的損害。

1.2 陡幫開(kāi)采技術(shù)

目前，伴隨著經(jīng)濟(jì)與科研技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)對(duì)礦產(chǎn)的需求逐漸增加，礦產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)的礦坑也逐漸看向一些自然環(huán)境惡劣的礦坑開(kāi)采中。惡劣的環(huán)境為礦產(chǎn)開(kāi)采工作帶來(lái)的直接影響就是開(kāi)采效率低下，開(kāi)采質(zhì)量差，開(kāi)采人員的人身安全無(wú)法保障。所謂的陡幫開(kāi)采技術(shù)，就是應(yīng)對(duì)于礦坑所在環(huán)境較為惡劣的開(kāi)采作業(yè)中，其主要特點(diǎn)為工程量較小，該種技術(shù)的工期較短，可以有效應(yīng)對(duì)各種惡劣自然環(huán)境，可以有效地保障礦產(chǎn)開(kāi)采的質(zhì)量。與此同時(shí)，由于陡幫開(kāi)采技術(shù)具備較高的開(kāi)采效率以及建設(shè)周期，被廣泛的運(yùn)用在惡劣環(huán)境下的礦坑開(kāi)采作業(yè)中，切實(shí)提高了我國(guó)礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 排土技術(shù)

排土技術(shù)，是當(dāng)下露天礦產(chǎn)開(kāi)采作業(yè)中較為重要的內(nèi)容，該項(xiàng)技術(shù)的順利實(shí)施將直接決定礦場(chǎng)是否能夠繼續(xù)擴(kuò)大。排土技術(shù)不同于上述幾種技術(shù)，更注重開(kāi)采過(guò)程中的運(yùn)輸以及排土場(chǎng)，在開(kāi)采過(guò)程中，如果排土場(chǎng)的狀態(tài)優(yōu)良，土質(zhì)較硬，就可以將其堆置為坡形，值得一提的是，該種排土場(chǎng)線路較為簡(jiǎn)單，可以極大程度的改善運(yùn)輸效率，資金的投入也更少，可以有效保障整個(gè)礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 露天采礦設(shè)備的發(fā)展形勢(shì)

2.1 露天采礦設(shè)備的大型化發(fā)展

礦產(chǎn)資源是一種不可再生資源，合理的開(kāi)發(fā)并運(yùn)用礦產(chǎn)資源，成了當(dāng)下礦產(chǎn)企業(yè)的重要內(nèi)容。但是，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)奢侈品的需求以及各個(gè)行業(yè)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需求逐漸增加，為我國(guó)的礦產(chǎn)企業(yè)增加了壓力，在礦場(chǎng)開(kāi)采的方面，礦產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始注重礦產(chǎn)資源的開(kāi)采效率以及開(kāi)采質(zhì)量，并且急于提高自身的開(kāi)采技術(shù)[3]。目前，我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)采已經(jīng)從人工開(kāi)采轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械開(kāi)采，又從機(jī)械開(kāi)采發(fā)展至大型機(jī)械開(kāi)采，一步步走向高效率低成本的開(kāi)采趨勢(shì)。

（1）露天鉆孔設(shè)備直徑增大。我國(guó)的露天采礦機(jī)械鉆孔設(shè)備一直處于不斷發(fā)展的階段，從最初效率低下，開(kāi)采質(zhì)量查的“磕頭鉆”再到后來(lái)的噴火鉆、沖擊鉆，直到現(xiàn)如今的牙輪鉆，鉆孔設(shè)備的不斷地更迭換代，并且鉆孔設(shè)備的直徑也逐漸變大，鉆孔效率也得到了提升。鉆孔效率最高，質(zhì)量最好的鉆孔設(shè)備是由美國(guó)Harnischfeger生產(chǎn)的P&H120A型鉆頭，該鉆孔的軸壓高達(dá)67噸，能夠應(yīng)對(duì)多數(shù)鉆孔作業(yè)。目前，我國(guó)主要使用的鉆孔設(shè)備型號(hào)的YZ—55型鉆孔，該鉆孔設(shè)備的鉆孔直徑為310～380（mm），鉆孔深度為19（m），外形尺寸為27.03×6.11×7.55（mm），重量達(dá)140（t）在過(guò)去的鉆孔設(shè)備中，屬于龐然大物。

（2）露天裝載運(yùn)輸設(shè)備內(nèi)容大。在露天礦產(chǎn)開(kāi)采工作中，需要裝載的設(shè)備較多，例如電鏟等設(shè)備，都需要良好的裝載設(shè)備為其提供良好的運(yùn)行平臺(tái)。在國(guó)外，最大斗容量的電鏟型號(hào)為Harnischfeger生產(chǎn)的P＆H5700型，該類電鏟斗容高達(dá)53.5m33，值得一提的是，目前我國(guó)的電鏟斗容最高可達(dá)到55m3，是世界最大斗容電鏟，由我國(guó)太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司自主開(kāi)發(fā)研制的WK—55型電鏟，為我國(guó)的設(shè)備裝載提供了良好保障。

（3）露天運(yùn)輸設(shè)備噸位大。在露天礦空開(kāi)采中，設(shè)備以及礦物的運(yùn)輸尤為重要，目前的運(yùn)輸設(shè)備也逐漸向大型化發(fā)展，目前露天礦坑開(kāi)采工程中，運(yùn)輸作業(yè)通常由專門的運(yùn)礦車完成，其中利勃海爾公司生產(chǎn)的T282電動(dòng)輪礦用汽車的最高載重，高達(dá)327噸，為礦產(chǎn)運(yùn)輸提供了保障。

2.2 露天采礦設(shè)備的智能化發(fā)展

伴隨著我國(guó)電子信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在露天礦坑開(kāi)采作業(yè)中，也得到了良好的應(yīng)用，開(kāi)采設(shè)備也展現(xiàn)出自動(dòng)化和智能化發(fā)展趨勢(shì)，并且被切實(shí)的應(yīng)用到日常的礦產(chǎn)開(kāi)采作業(yè)中。

首先，是車載監(jiān)控系統(tǒng)的智能化，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)礦車的監(jiān)控尤為重要，需要保障礦車在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)事故。同時(shí)，也可以加強(qiáng)礦車的管理工作，通過(guò)無(wú)線電設(shè)備，將礦車的運(yùn)輸狀況以及礦車本身的運(yùn)行狀況匯報(bào)給礦產(chǎn)企業(yè)的管理部門，以此加強(qiáng)對(duì)礦車運(yùn)輸狀態(tài)的掌控。其次，是在卡車調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用，顧名思義，卡車調(diào)度系統(tǒng)就是通過(guò)無(wú)線電技術(shù)，從管理部門發(fā)送相應(yīng)的命令給卡車司機(jī)，再由卡車司機(jī)完成命令，智能化系統(tǒng)可以讓管理人員更為直觀的看到整個(gè)礦場(chǎng)中卡車的使用情況以及停放狀態(tài)，可以有效提高調(diào)度效率。

2.3 GPS定位系統(tǒng)被廣泛使用

GPS定位基于我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展逐漸完善，GPS系統(tǒng)可以有效觀測(cè)整個(gè)礦場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境以及生態(tài)黃靜，GPS系統(tǒng)的高精度，可以為礦產(chǎn)開(kāi)采提供良好的地表測(cè)量和露天開(kāi)采作業(yè)設(shè)備控制以及優(yōu)化工作。同時(shí)GPS技術(shù)也能夠應(yīng)用于礦車的運(yùn)輸以及卡車的調(diào)度方面，讓礦車能夠通過(guò)精準(zhǔn)的定位，準(zhǔn)確到達(dá)有運(yùn)輸需求的位置，縮小運(yùn)輸效率。

2.4 注重低能耗設(shè)備研發(fā)

露天開(kāi)采作業(yè)往往會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的影響，伴隨著國(guó)家對(duì)可持續(xù)發(fā)展理念的呼吁，礦產(chǎn)開(kāi)采作業(yè)也逐漸向低耗減排開(kāi)啟，在開(kāi)采的過(guò)程中，盡量采用低耗能開(kāi)采方法，減輕礦產(chǎn)開(kāi)采對(duì)環(huán)境造成的污染。

3 結(jié)語(yǔ)

伴隨著國(guó)家各個(gè)行業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于礦產(chǎn)的需求也越來(lái)越高，礦產(chǎn)的應(yīng)用不再局限于人們的奢侈品，各個(gè)行業(yè)中都需要礦產(chǎn)資源的加持，因此，增加開(kāi)采效率，保障開(kāi)采質(zhì)量就成了當(dāng)下礦產(chǎn)企業(yè)的重要任務(wù)。目前我國(guó)的礦產(chǎn)開(kāi)采技術(shù)仍然有較大的進(jìn)步空間，希望本文能夠?yàn)槲覈?guó)未來(lái)的礦產(chǎn)開(kāi)采作業(yè)提供一定的建議，為我國(guó)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供幫助。