非煤矿山机械设备大型化与智能化发展趋势研究
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学习国外先进经验，努力实现我国采 矿工艺与采矿设备智能化，提高矿山安全 生产度和劳动效率。首先，加快建立矿山 设备智能化体系，结合运用网络、相关软 件、矿山数据和模型及调度优化和全球卫 星定位系统(G PS)技术，构成了矿山生产 智能化采矿系统；其次，逐步发展智能采 矿机器人系统技术，使采矿机器人进行开 采过程的联合作业，形成矿山开采作业完 整体系。
从世界范围来看，瑞典的基律纳铁矿 和加拿大国际镍公司的矿山是两个依靠 采矿装备进步来提高采矿效率和促进矿 山稳步发展的典型代表。以基律纳铁矿为 例，尽管长期开采使得该矿的开采条件逐 渐变差，但其年生产能力一直维持在千万 吨以上，其中虽有管理水平的因素，但装 备和采矿技术的进步是最基本和最重要 的因素。在 1983 年，基律纳铁矿分段崩落 法的分段高度为 12m ，使用阿特拉斯·科 普 柯 (Atlla s C o p c o ) 公 司 钻 孔 直 径 57m m 的 Sim b a 323 型风动凿岩台车钻 孔 、8t 斗 容 的 C a t980 型 柴 油 装 载 机 装 载。目前分段崩落高度已增加到 30m ，钻 孔主要用重型液压凿岩机或潜孔液压钻 机，钻孔直径 115m m ，85%的矿量采用斗 容为 15～25t 的电动装载机装载，装载作 业也由每周 5 个工作日改为 7 天，有些采 区还采用夜班工作制。在我国，凡口铅锌 矿和金川公司是两个依靠装备进步、改进 采矿技术与工艺来提高生产效率的典型 地下金属矿山。
近 30 年来，地下矿山依靠装备进步，
使生产效率提高了 3～5 倍或更高。目前， 人们又在努力研制和开发适合连续开采 的采矿装备，以期进一步提高采矿效率。 在露天矿，依靠装备进步改进生产工艺、 提高经济效益、扩大开采边界的效果更为 明显。
纵观采矿技术的发展，可以看到矿 山机械的革新是源动力，因此大力发展 矿山机械设备是目前国内矿山生产规模 化发展的重要保障。本文从矿山机械设 备发展趋势入手，重点分析矿山机械大 型化和智能化的意义，对国内矿山机械 发展进行探讨。 三、矿山机械大型化发展趋势
机 、Biso n 电 动 铲 运 机 及 更 大 的 To ro 2500E 型铲运机也在矿山获得实际应用。 常用井下运输汽车的基本吨位已从 20～ 30t 提高到 50t. 最近 Ta m ro c k 公司又推 出了 Sup e r 系列井下运输汽车，其中的 Sup e r 0012H 型载重可达 100～120t。钻 孔 深 度 可 达 60m 以 上 的 Sim b a W469 型凿岩台车，已使得基律纳铁矿分段崩落 法的分段高度从 12m 提高到近 30m 。
研究探讨
非煤矿山机械设备大型化与智能化发展趋势研究
蔡宣全 1，潘 东 2，李 晨 2 （1.龙岩市评安安全技术咨询有限公司，福建龙岩 36400；2.福建省安全生产科学研究院，福建福州 350003）
【摘 要】 随 着 机 械 设 备 制 造 工 艺 和 研 究 的不断进步， 应用于矿山实际生产的机 械设备也取得了日新月异的发展。 在我 国新世纪探索工业化、信息化的道路上， 对资源开采技术及设备提出了发展要 求， 故发展矿山机械设备作为推动采矿 技术革新的重要力量正面临着重大考 验。 本文对比国内外矿山机械设备的特 点和差距， 探讨矿山机械设备的大型化 和智能化发展趋势。 【关键词】非 煤 矿 山 机 械 发 展 趋 势 大 型 化 智能化 一、前言
近 20 多年来，采矿设备大型化的趋 势十分明显，特别是没有作业空间限制的 露天矿设备，工作质量达数百上千吨、乃 至 数 千 吨 的 设 备 种 类 繁 多 。 例 如 P&H 5700XPA 型电铲的工作重量达 1500 多 吨，最大电机功率近 4000kW；RH400 型 液压挖掘机的工作重量达 800 吨，柴油机 功率 2500kW；L-1800 轮式装载机的工作 重 量 217 吨 ， 柴 油 机 功 率 近 1492kW； Ca t797 型矿用汽车的工作重量达 558 吨（满载），功率 2404kW；T282 型矿用汽 车的工作重量为 528 吨 （满载），功率 2000kW；而小时生产能力为 10000 吨的 大型可移动（或全移动）破碎站的重量达 2000 吨以上，配备动力 2000 多 kW。
铲运机、井下自卸汽车和电机车（柴 油机车） 是地下开采主要的装运设备，目 前国内许多地下矿山仍采用有轨运输，在 一定程度上限制了运输效率。在采矿业发 达的国家，如瑞典、加拿大、美国、德国、芬 兰等，地下矿山已广泛推广应用无轨化采 矿技术。这些国家使用铲运机、井下矿用 自卸汽车等井下无轨运输设备的出矿量 已占总出矿量的 80%～85%。一般来说， 日产 1000 ～3000 t 的地下矿采用 20 ～ 35 t 矿用汽车，日产 15000～40000 t 则 采用 45 ～60 t 的汽车，20 t 以下的井下 矿用自卸汽车则很少采用。
智能化的进程。可以说，目前采矿设备的 自动化和智能化已经取得了实质性的进 步，无论在露天矿还是在地下矿，无人驾 驶程式化控制和集中控制的采矿设备，已 经进入实际研发与应用阶段。在今后的 20 年里，完善的自动化和信息技术将会 在采矿设备得到更广泛的应用，也将会在 一定程度上改变采矿方法和提高采矿技 术水平。
可以说矿山钻孔设备的发展应该向 着机械设备大型化、自动化和精度化的趋
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
上半月刊 _2012.02 41
研究探讨
势逐步发展，并逐步使用与之相匹配的采 矿方法。 2.装运设备
矿山装运设备包括铲装和运输设备， 露天开采和地下开采的装运设备从发展 对比来看，露天矿山装运设备的更新与发 展取得了更为长足的进步，地下矿山主要 是受限于地下运输巷道的尺寸大小和围 岩岩性等。
地下无轨运输方式的优势现已逐步 吸引了绝大多数国内矿山企业（特别是大 中型矿山企业）的目光，可以说无轨运输 会逐步取代有轨运输成为国内地下矿山 运输方式的主流，同时与之相适应的大型 井下装运设备也呼之欲出。 四、矿山机械设备智能化发展趋势
在“数字化”、“智能化”已成为知识经 济重要标志的 21 世纪，在采矿设备向着 大型化发展的同时，随着卫星无线通讯技 术和微电子技术的飞速发展，采矿设备在 开发和应用方面也逐步开始了自动化和
与此同时，地下矿采矿设备也悄然变 得越来越大。例如，在 20 世纪 80 年代， 常用铲运机的装载质量一般为 6 ～10t， 斗容 0.4～1.0m 3、装载质量 1～2t 的铲运 机也在一些矿山得到应用；而现在大型地 下矿常用铲运机的装载质量一般为 15～ 20t，装载质量 25t 的 To ro 2500 型铲运
矿山主要机械作为引领采矿技术革 新的主要力量，其发展趋势分析具有重要 意义： 1.钻孔设备
目前，由长沙矿山研究院与衡阳有 色冶金机械总厂研制的 YZ-55 型牙轮钻 机，其钻孔孔径为 280~380m m ，在结构 参数和技术性能方面已经赶超美国 60R Ⅲ型牙轮钻机。由宣化采掘机械厂和长 沙 矿 山 研 究 院 研 制 的 SC -165E 型 和 C BH-10 型潜孔钻机，已将 气 压 提 高 到 1.6~ 1.8Mp a ，并实现自动作业 、故障自 诊断、误动作保护及远程监控管理。从矿 山钻孔设备设计研发阶段来说，国内技术 已经基本能够与国际先进水平接轨。
从国内矿山企业运用矿山机械设备 的现状来看，大多数露天矿山已基本实现 潜孔钻穿孔进行中深孔爆破和机械铲装 等机械化采矿，但地下矿山特别是矿体赋 存较薄的矿山仍主要采用手风钻进行浅 孔留矿开采方式。无论从我国露天开采还 是地下开采钻孔设备的现状来看，仍然和 先进水平有所差距，这种差距更多的是来 自于国内矿山未使用与之相匹配的更为 先进的采矿方法。
矿山的数字化、智能化的研究将以单 台设备的遥控化和智能化为基础，逐步发 展形成矿山系统的智能化。尽管目前人们 对数字化、智能化在中国矿山的实现还心
存疑虑，但国外有些矿山已在这些方面取 得了很大进展并凸显出了经营优势，我相 信不久的将来数字化矿山将会在冶金矿 山变为现实。 五、结论
本文通过对比国内外矿山机械设备 的特点及差距，指出矿山机械发展的大 型化和智能化发展趋势，并详细分析矿 山机械大型化和智能化的关键点，初步 探索了我国矿山机械设备的发展之路。 本文主要观点：第一，应加快露天牙轮钻 机、地下铲运机、井下钻机和井下矿用自 卸汽车等主要矿山机械设备大型化的研 发制造及投入应用；第二，应逐步构建及 形成矿山生产智能化采矿系统，并加快 发展智能采矿机器人系统技术，最终实 现智能采矿技术。 【参考文献】 [1]王 荣 祥. 矿 山 生 产 设 备 发 展 趋 势 、规 划 目标与应对策略的建议(一)[J]. 矿 山 机 械. 2007(05) [2]王 荣 祥. 矿 山 生 产 设 备 发 展 趋 势 、规 划 目标与应对策略的建议 (二) [J]. 矿 山 机 械.2007(06) [3]张 登 军,孙 杰. 金 川 二 矿 区 开 采 设 备 的 现 状 和 发 展 综 述[J]. 矿 山 机 械.2010(10) [4] 翟 守 忠. 矿 山 设 备 安 全 性 能 的 检 测 检 验[J]. 矿业研究与开发.2006(S1) [5]左敏,杜军平. 谈露天矿车辆、采矿设备卫 星定位及调度系统[J]. 金属矿山.2007(06) [6]高 梦 熊. 作 业 环 境 的 变 化 对 柴 油 地 下 无 轨采矿设备的影响[J]. 矿山机械.2006(09) [7] 王 运 敏. 冶 金 矿 山 采 矿 技 术 的 发 展 趋 势 及 科 技 发 展 战 略[J]. 金 属 矿 山.2006(01) [8] 高 梦 熊. 采 矿 信 息 技 术 的 现 状 与 发 展 (一) [J]. 矿山机械.2006(02) [9]陈 海 虹,杨 厚 华. 井 下 无 轨 采 掘 设 备 的 现 状 和 发 展[J]. 矿 山 机 械.2001(10) [10] 赵 大 友 , 王 敏 , 徐 刚 . 网 络 信 息 资 源 在 煤 矿 机 电 管 理 中 的 应 用 [J]. 山 东 煤 炭 科 技.2010(06)（编辑 / 黄 征）
从世界范围来看，瑞典的基律纳铁矿 和加拿大国际镍公司的矿山是两个依靠 采矿装备进步来提高采矿效率和促进矿 山稳步发展的典型代表。以基律纳铁矿为 例，尽管长期开采使得该矿的开采条件逐 渐变差，但其年生产能力一直维持在千万 吨以上，其中虽有管理水平的因素，但装 备和采矿技术的进步是最基本和最重要 的因素。在 1983 年，基律纳铁矿分段崩落 法的分段高度为 12m ，使用阿特拉斯·科 普 柯 (Atlla s C o p c o ) 公 司 钻 孔 直 径 57m m 的 Sim b a 323 型风动凿岩台车钻 孔 、8t 斗 容 的 C a t980 型 柴 油 装 载 机 装 载。目前分段崩落高度已增加到 30m ，钻 孔主要用重型液压凿岩机或潜孔液压钻 机，钻孔直径 115m m ，85%的矿量采用斗 容为 15～25t 的电动装载机装载，装载作 业也由每周 5 个工作日改为 7 天，有些采 区还采用夜班工作制。在我国，凡口铅锌 矿和金川公司是两个依靠装备进步、改进 采矿技术与工艺来提高生产效率的典型 地下金属矿山。
近 30 年来，地下矿山依靠装备进步，
使生产效率提高了 3～5 倍或更高。目前， 人们又在努力研制和开发适合连续开采 的采矿装备，以期进一步提高采矿效率。 在露天矿，依靠装备进步改进生产工艺、 提高经济效益、扩大开采边界的效果更为 明显。
纵观采矿技术的发展，可以看到矿 山机械的革新是源动力，因此大力发展 矿山机械设备是目前国内矿山生产规模 化发展的重要保障。本文从矿山机械设 备发展趋势入手，重点分析矿山机械大 型化和智能化的意义，对国内矿山机械 发展进行探讨。 三、矿山机械大型化发展趋势
机 、Biso n 电 动 铲 运 机 及 更 大 的 To ro 2500E 型铲运机也在矿山获得实际应用。 常用井下运输汽车的基本吨位已从 20～ 30t 提高到 50t. 最近 Ta m ro c k 公司又推 出了 Sup e r 系列井下运输汽车，其中的 Sup e r 0012H 型载重可达 100～120t。钻 孔 深 度 可 达 60m 以 上 的 Sim b a W469 型凿岩台车，已使得基律纳铁矿分段崩落 法的分段高度从 12m 提高到近 30m 。
研究探讨
非煤矿山机械设备大型化与智能化发展趋势研究
蔡宣全 1，潘 东 2，李 晨 2 （1.龙岩市评安安全技术咨询有限公司，福建龙岩 36400；2.福建省安全生产科学研究院，福建福州 350003）
【摘 要】 随 着 机 械 设 备 制 造 工 艺 和 研 究 的不断进步， 应用于矿山实际生产的机 械设备也取得了日新月异的发展。 在我 国新世纪探索工业化、信息化的道路上， 对资源开采技术及设备提出了发展要 求， 故发展矿山机械设备作为推动采矿 技术革新的重要力量正面临着重大考 验。 本文对比国内外矿山机械设备的特 点和差距， 探讨矿山机械设备的大型化 和智能化发展趋势。 【关键词】非 煤 矿 山 机 械 发 展 趋 势 大 型 化 智能化 一、前言
近 20 多年来，采矿设备大型化的趋 势十分明显，特别是没有作业空间限制的 露天矿设备，工作质量达数百上千吨、乃 至 数 千 吨 的 设 备 种 类 繁 多 。 例 如 P&H 5700XPA 型电铲的工作重量达 1500 多 吨，最大电机功率近 4000kW；RH400 型 液压挖掘机的工作重量达 800 吨，柴油机 功率 2500kW；L-1800 轮式装载机的工作 重 量 217 吨 ， 柴 油 机 功 率 近 1492kW； Ca t797 型矿用汽车的工作重量达 558 吨（满载），功率 2404kW；T282 型矿用汽 车的工作重量为 528 吨 （满载），功率 2000kW；而小时生产能力为 10000 吨的 大型可移动（或全移动）破碎站的重量达 2000 吨以上，配备动力 2000 多 kW。
铲运机、井下自卸汽车和电机车（柴 油机车） 是地下开采主要的装运设备，目 前国内许多地下矿山仍采用有轨运输，在 一定程度上限制了运输效率。在采矿业发 达的国家，如瑞典、加拿大、美国、德国、芬 兰等，地下矿山已广泛推广应用无轨化采 矿技术。这些国家使用铲运机、井下矿用 自卸汽车等井下无轨运输设备的出矿量 已占总出矿量的 80%～85%。一般来说， 日产 1000 ～3000 t 的地下矿采用 20 ～ 35 t 矿用汽车，日产 15000～40000 t 则 采用 45 ～60 t 的汽车，20 t 以下的井下 矿用自卸汽车则很少采用。
智能化的进程。可以说，目前采矿设备的 自动化和智能化已经取得了实质性的进 步，无论在露天矿还是在地下矿，无人驾 驶程式化控制和集中控制的采矿设备，已 经进入实际研发与应用阶段。在今后的 20 年里，完善的自动化和信息技术将会 在采矿设备得到更广泛的应用，也将会在 一定程度上改变采矿方法和提高采矿技 术水平。
可以说矿山钻孔设备的发展应该向 着机械设备大型化、自动化和精度化的趋
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
上半月刊 _2012.02 41
研究探讨
势逐步发展，并逐步使用与之相匹配的采 矿方法。 2.装运设备
矿山装运设备包括铲装和运输设备， 露天开采和地下开采的装运设备从发展 对比来看，露天矿山装运设备的更新与发 展取得了更为长足的进步，地下矿山主要 是受限于地下运输巷道的尺寸大小和围 岩岩性等。
地下无轨运输方式的优势现已逐步 吸引了绝大多数国内矿山企业（特别是大 中型矿山企业）的目光，可以说无轨运输 会逐步取代有轨运输成为国内地下矿山 运输方式的主流，同时与之相适应的大型 井下装运设备也呼之欲出。 四、矿山机械设备智能化发展趋势
在“数字化”、“智能化”已成为知识经 济重要标志的 21 世纪，在采矿设备向着 大型化发展的同时，随着卫星无线通讯技 术和微电子技术的飞速发展，采矿设备在 开发和应用方面也逐步开始了自动化和
与此同时，地下矿采矿设备也悄然变 得越来越大。例如，在 20 世纪 80 年代， 常用铲运机的装载质量一般为 6 ～10t， 斗容 0.4～1.0m 3、装载质量 1～2t 的铲运 机也在一些矿山得到应用；而现在大型地 下矿常用铲运机的装载质量一般为 15～ 20t，装载质量 25t 的 To ro 2500 型铲运
矿山主要机械作为引领采矿技术革 新的主要力量，其发展趋势分析具有重要 意义： 1.钻孔设备
目前，由长沙矿山研究院与衡阳有 色冶金机械总厂研制的 YZ-55 型牙轮钻 机，其钻孔孔径为 280~380m m ，在结构 参数和技术性能方面已经赶超美国 60R Ⅲ型牙轮钻机。由宣化采掘机械厂和长 沙 矿 山 研 究 院 研 制 的 SC -165E 型 和 C BH-10 型潜孔钻机，已将 气 压 提 高 到 1.6~ 1.8Mp a ，并实现自动作业 、故障自 诊断、误动作保护及远程监控管理。从矿 山钻孔设备设计研发阶段来说，国内技术 已经基本能够与国际先进水平接轨。
从国内矿山企业运用矿山机械设备 的现状来看，大多数露天矿山已基本实现 潜孔钻穿孔进行中深孔爆破和机械铲装 等机械化采矿，但地下矿山特别是矿体赋 存较薄的矿山仍主要采用手风钻进行浅 孔留矿开采方式。无论从我国露天开采还 是地下开采钻孔设备的现状来看，仍然和 先进水平有所差距，这种差距更多的是来 自于国内矿山未使用与之相匹配的更为 先进的采矿方法。
矿山的数字化、智能化的研究将以单 台设备的遥控化和智能化为基础，逐步发 展形成矿山系统的智能化。尽管目前人们 对数字化、智能化在中国矿山的实现还心
存疑虑，但国外有些矿山已在这些方面取 得了很大进展并凸显出了经营优势，我相 信不久的将来数字化矿山将会在冶金矿 山变为现实。 五、结论
本文通过对比国内外矿山机械设备 的特点及差距，指出矿山机械发展的大 型化和智能化发展趋势，并详细分析矿 山机械大型化和智能化的关键点，初步 探索了我国矿山机械设备的发展之路。 本文主要观点：第一，应加快露天牙轮钻 机、地下铲运机、井下钻机和井下矿用自 卸汽车等主要矿山机械设备大型化的研 发制造及投入应用；第二，应逐步构建及 形成矿山生产智能化采矿系统，并加快 发展智能采矿机器人系统技术，最终实 现智能采矿技术。 【参考文献】 [1]王 荣 祥. 矿 山 生 产 设 备 发 展 趋 势 、规 划 目标与应对策略的建议(一)[J]. 矿 山 机 械. 2007(05) [2]王 荣 祥. 矿 山 生 产 设 备 发 展 趋 势 、规 划 目标与应对策略的建议 (二) [J]. 矿 山 机 械.2007(06) [3]张 登 军,孙 杰. 金 川 二 矿 区 开 采 设 备 的 现 状 和 发 展 综 述[J]. 矿 山 机 械.2010(10) [4] 翟 守 忠. 矿 山 设 备 安 全 性 能 的 检 测 检 验[J]. 矿业研究与开发.2006(S1) [5]左敏,杜军平. 谈露天矿车辆、采矿设备卫 星定位及调度系统[J]. 金属矿山.2007(06) [6]高 梦 熊. 作 业 环 境 的 变 化 对 柴 油 地 下 无 轨采矿设备的影响[J]. 矿山机械.2006(09) [7] 王 运 敏. 冶 金 矿 山 采 矿 技 术 的 发 展 趋 势 及 科 技 发 展 战 略[J]. 金 属 矿 山.2006(01) [8] 高 梦 熊. 采 矿 信 息 技 术 的 现 状 与 发 展 (一) [J]. 矿山机械.2006(02) [9]陈 海 虹,杨 厚 华. 井 下 无 轨 采 掘 设 备 的 现 状 和 发 展[J]. 矿 山 机 械.2001(10) [10] 赵 大 友 , 王 敏 , 徐 刚 . 网 络 信 息 资 源 在 煤 矿 机 电 管 理 中 的 应 用 [J]. 山 东 煤 炭 科 技.2010(06)（编辑 / 黄 征）
