地下金属矿采矿科学技术的发展趋势.pdf

黄 金 G OL D 2 0 0 4年第 1 期 ／ 第 2 5卷 地 下金属矿采矿科学技术 的发展趋势 古 德 生 中南大学 摘 要 2 1 世 纪 ， 世界 将进入 全 球化 的 知识 经济 时代 。知 识 经 济将 对 矿 业科 技 的发展 发 挥 重要 作用。文 中详细论述 了地下金属矿采矿科学技术的发展趋势， 即高效率采矿 ， 无废 害采矿 ， 连续采 矿 ， 深 部采 矿 ， 无人采 矿 。 关键词 知识经济； 地下金属矿山； 采矿科学技术； 发展趋势 中图分类号 T D 8 5 3 文献标识 码 B 文章编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 0 4 0 1 0 0 1 8 0 5 1 引 言 世界进 入工业经济 时代 已有 2 0 0多年 的历史。 2 l 世纪 ， 世界将进入全球化 的知识经济时代。 何谓知识经济2 0世纪 8 0年代 以来 ， 许多学者 对信息技术革命所产生的巨大影响， 进行了大量研究 和预测 ， 他们从不同的角度去思考和概括 ， 先后提 出 了“ 后工业经济” 、 “ 高技术经济” 、 “ 信息经济” 、 “ 数字 经济” 、 “ 网络经济” 等新概念 ， 直到 1 9 9 6年“ 经济与发 展组织” 将这种新型经济称之为“ 以知识为基础的经 济” ， 从此， 知识经济的概念被越来越多的人所接受。 所谓知识经济是建立在知识和信息的生产 、 传播 与应用基础上的经济 。它 的基本内涵是 以智力资源 为依托 、 以高技术产业为支柱 、 以知识创新为动力 、 以 创造教育为本源的一种新 的经济形态。 2 1 世纪 ， 我们 的矿业将处于什么地位 呢人类 不可能脱离物质需要而生存， 即使 在知识经济时代 ， 矿业仍然是人类不可缺少 的物质来源 。根据有关资 料 ， 1 9 9 7年 ， 采 矿 工业 为全 世 界 提供 了 2 1 0亿 t 原 材 料 ， 总产值高达 2万亿美元 ， 占全世界总产值 2 8 ． 2万 亿美元 的 7 ． 1 ％。因此 ， 采矿工业过去是、 现在是 、 将 来仍然是全球经济持续发展的基础。 近十多年来 ， 现代高新技术的发展 ， 给世界矿业 带来 了机遇 ， 如矿 山设备大型化 、 智能化 ， 以及计算机 技术和信息技术 ， 全球卫星定位 系统 ， 生物溶浸技术 等等在矿业领域的应用 ， 已成为矿业科技发展的源泉 和 动力 。 2 1世纪的矿业 目标广泛 吸收各学科 的高新 技术 ， 开拓先进 的、 非传统 的采 矿技术 ， 创造更 高效 率、 更低成本 、 最少环境污染 和较好安全条件 的采矿 模式 ， 为人类提供 巨大的物质财富 ， 以满足不断增长 的世界人 口对生活质量的需求， 促进社会经济的持续 发展 。 为了实现上述 目标 ， 金属矿采矿科学技术 的发 展 ， 应特别关注以下 5个领域 高效率采矿 ； 无废害采 矿 ； 连续采矿 ； 深部采矿 ； 无人采矿 。 2 高效 率采矿 近 2 0年来 ， 地下采矿技术发展很快 ， 采矿装备在 实现无轨化和液压化的基础上 ， 正在 向大型化、 智能 化 方 向发展 。 露天矿用汽车。目前 ， 无论是液力机械传动的、 还是交流驱动的电动轮汽车， 都 已发展到 了 3 0 0 t 级 以上 。如 “1 “ 2 8 2型交 流驱动 电动 轮 汽车 和 7 9 7型液 力 机械传动卡车 ， 其有效载重已达到 3 2 7 t 。 单斗挖掘机。无论是机械的还是液压的， 斗容已 超过 4 0 m 3 。 已 有 多 种 型 号 ， 如 4 9 5 B 、3 5 1 M、 4 1 0 0 T S 等型号的单斗挖掘机。电铲的斗容不断加大， 超大型 的已达 8 3 。 穿孔牙轮钻机 。穿孔直径 还多用 3 1 03 8 0 ra m， 而钻 孔直 径 5 5 9 m m的钻机 ， 已投人 生产 。 地下 铲运 机 。 如 载重 5 t 的 T o r o 5 0 1 E型 电动 铲 运机 ， 现已发展为载重 2 5 t 的 T o r o 2 5 0 0 E型 电动铲运 机 。 井下汽 车。瑞典 已开始用 1 2 0 t的 7轴 大型卡 车 ， 取代 4 5 t 和 6 5 t 卡 车 。 井下钻机。也 向大型化发展 ， 配有水力潜孔冲击 式凿 岩机 的 S i m b a w 型 自动遥 控 台车 ， 正 取代 原 有 台 车 ； 钻凿大直径深孔 的 Q L 4型潜孔钻机 ， 已经 问世 ， 其凿岩效率提高 2 5 ％ 一 3 5 ％。 随着 微 电子 技 术 的飞 速 发展 ， 近几 年 来 ， 地 下矿 山已有遥控铲运机和凿岩机 ； 无人 驾驶汽 车在试运 收稿 日期 2 0 0 31 1 1 5 作者简介 古德生 1 9 3 7一 ， 男 ， 广东梅县人 ， 教授、 博士生 导师， 中国工程院院士 ， 国家有 突出贡献科 技专家 ， 长期从事采 矿工程 的教学与科 研 工作 ， 开创和发展 了振动 出矿技术与矿床连续开采技术新领域 及其有关理论体系； 湖南省长沙市麓山南路 2 3 6号 ， 4 1 0 0 8 3 维普资讯 2 0 0 4年第 1 期／ 第 2 5 卷 行。国外还开发出了凿岩机器人 、 装载机器人和采煤 机器人等矿山设备 。矿 山设备正逐步实现遥控化 、 智 能化 。 由于矿山设备逐步大型化和智能化， 地下矿山的 3种高效率采矿法大直径深孔落矿空场采矿法 。 机械化充填采矿法及大量崩落采矿法将朝着 高阶段 1 2 02 0 O re ， 大采 场 矿 段 ， 一 步骤 回采 ， 采 准 、 切 割 合二为一 的方 向发展。它们在大规模开采和集 中强 化开采中将发挥重要作用 。 随着大量落矿采矿技术的发展 ， 落矿高效率与出 矿低效率的矛盾越来越 突出， 为了提高 出矿效率 ， 装 载机一移动式破碎机一胶带运输机 和连续装载机一 胶带运输机运矿配套的间断 一连续采矿系统 ， 将逐步 得到应用和发展。 随着 开 采深 度 增 大 ， 深 井 开采 的矿 山越 来 越多 ， 提高采矿强度 ， 实现深井高效率采矿 的问题， 将引起 人们更多的重视 ， 以下 6个方面的工程技术会有很大 的发 展 。 1 为了有效地控制地压 ， 减少矿柱损失， 提高矿 石回收率， 一步骤连续采矿会得到广泛应用。 2 为了提高出矿效率和矿山 自动化水平， 间断 一 连续采矿工艺系统 ， 将逐步得到很大发展。 3 为 了 减 少 深 井 的废 石 提 升 量 ， 把 选 厂 粗 选 厂 移 至井 下 ， 是一 个重 要发 展方 向。 4 为了解决深井提升 的困难 ， 降低深井 的提升 成本 ， 减少井巷工程， 深井 水力提升将是一个 重要 的 发 展方 向。 5 针对深井高应力的特殊条件， 非常规的、 适应 深井 开采特殊条件的新的采矿方法， 将是一个重要的 研 究课 题 。 6 为了将废石充填到深井下部 ， 有效地缩短井 下 工 作线 长度 ， 并 减小 顶板 压力 采用 上行 开采 问题将 引起 人们 更 多关 注 。 3 无废害采矿 清洁 采矿 可持续发展是划时代 的全新发展观 ， 是 2 O世纪 人类观念的根本性变革之一 。1 9 8 7年联合 国环境与 发展委员会将可持续发展观念提了出来 ， 以后又实施 了清洁生产计划 1 9 8 9 和 I S 0 1 4 0 0 0环境 管理 系列标 准 1 9 9 6 。这两项行动计划 ， 对矿业可持续发展进程 产生了积极 的推进作用 。 1 9 8 9年联合国环境规划署开始在全球推行清洁 生产计 划， 先后在我 国、 巴西 、 印度等 9个国家， 建立 起 国家清 洁 生产 中 心 ， 成 立 了包 括 采 矿 工 业 、 制 浆造 纸 、 食品工艺 、 金属表面处理、 纺织工业、 教育与培训 等 l O个 清洁生产工作小组 ， 建立 了国际清洁生产信 息中心和数据库。 目前清洁生产已成为产业界可持 续发展的重要战略举措。 对矿业而言， I S 0 1 4 0 0 0环境管理 系列标准 ， 仍是 一 个新 的概念 ， 澳大 利环保 局在 制订 矿业 最佳 环境 管 理计划 ， 其 中案例研究涉及空气 、 噪声与振动管理、 生 态组成、 矿 山计划与管理 、 土地复垦与生态修复、 尾砂 产 出最少 化 、 废 物管 理 与 处 置 、 废水 管 理 等 重 要 环境 问题 ， 共 有 2 0 0多个案 例 。 无废害采矿是 2 1 世纪矿业可持续发展的重要课 题之一。所谓无废害采矿 ， 就是最大限度地减少废料 的产出、 排放 ， 提高资源综合利用率 ， 减轻或杜绝矿产 资源开发的负面影响的工艺技术。 实现无废害采矿的主要途径有如下 4方面 。 1 提高 资源综合利 用程度。提高 选冶 技术水 平， 不断提高资源的利用率 ， 以减少污染 ， 并延缓资源 耗竭速度， 维持矿业 的可持续发展。 2 实现废料产出最小化。如采用合理的开拓系 统 和采切 比小 的采 矿 方 法 ， 从 源 头 上 控 制 废 石 产 出 率 ； 采用上行开采顺 序、 建设井下选厂 ， 将废石、 尾砂 回填 采空 区 。 3 推动废料资源化。加强综合 回收 ， 使不具开 发价值的“ 个性物” 变成矿产资源 ， 提高废料资源化的 水平 ， 包括制作建筑材料和矿 区复垦、 造地等。 4 研究高技术 的特殊采矿方法。如研究高压水 胀裂 矿岩 采 矿 法 、 镶 嵌 金 刚 石 刃具 的 钢 绳 切 割 采 矿 法 ， 开采弱黏结性矿物的深孑 L 水力采矿法和原地破碎 溶 浸采矿 法等 。 原地溶浸采矿是理想的无废害采矿 清洁采矿 方法 ， 它分为钻孔溶浸 法和原地爆 破破碎 溶浸法 2 类 ， 前者是将浸 出液通过钻孑 L 注入地下矿体 中， 有选 择性地浸出有价组分 ， 再将溶液抽出送车间回收有价 金属。后者是将矿块爆破破碎后 ， 在上部中段喷洒溶 浸液 ， 下 部 中段 收 集 富 液 。我 国于 1 9 7 0年 在 铀 矿 开 采中开始试验钻孔溶浸法研究 ， 1 9 9 1年正式工业性 应用。近年 ， 也开始试验原地爆破破碎溶浸法。 原地溶浸采矿只适用于具有一定地质 、 水文条件 的矿床 ， 如果矿化不均 ， 矿层各部位的渗透性不同、 或 部分有用成分难 以浸 出， 都会影响开采的经济指标 。 因此 ， 目前常用的是地面堆浸法。溶浸采矿可处理的 金属 有 铜 、 铀 、 金 、 银 、 锰 、 铂 、 铅 、 锌 、 镍 ， 铬 、 钴 、 铁 、 汞、 银、 砷、 铱等 2 O多种 ， 但主要是铜、 铀 、 金、 银。 地 面堆浸 方法 ， 已成 为从低 品位 矿石 提取 金属 的 有效方法， 已发展到很大规模和很高的机械化程度 ， 它不 仅可 以处 理 氧化矿 、 低 品位铜 矿 包 括 表外矿 、 废 石、 浮选尾矿 ， 而且可以处理硫化铜矿和铜精矿 。 采用溶浸技术， 从矿石到电铜只有浸出一萃取一 维普资讯 黄 金 电积 3个工序 ， 它与传统 的火法炼铜工艺相 比， 其生 产成本和投资费用均降低三分之一。1 9 9 9年世界上 采用 溶 浸 技术 生 产 的铜 已达 到 2 2 0万 t ， 占世界 矿 铜 产量的 1 5 ％以上 ， 其 中智利达到 1 2 0万 t ， 美 国 7 0万 t 。世界最大浸 出萃取 电积工厂 是智利埃尔阿夫拉 ， 它 的 年产量 达 2 6 ． 5万 t 。 我国于 1 9 9 7年在德兴铜矿建成细菌堆浸废石年 产 2 0 0 0 t 的 电积 铜 厂 ， 紫金 山金 矿 的地 面堆 浸规 模 也 很大 ， 在金矿系统乃至全国都有较大影响。但是 ， 我 国与外 国相比差距仍然很大 生产规模相对的小， 设 备还很简陋； 对不同类 型矿物 、 缺乏浸 出技术 和工业 应用经验 ； 缺乏在高海拔和寒冷地区推广浸 出一萃取 一 电积技术的经验 ； 缺乏 优 良萃取剂 ； 自动控制技术 水 平 低 。 回收低 品位 矿 石 ， 是 2 1 世 纪 矿 业 发 展 的重 要 方 向 ， 发展 生物 冶金 技术 和原 地溶 浸技 术 ， 对 品位低 、 埋 藏深 、 难采矿体的开采利用具有特别重要意义。 4 连续采矿 世界矿业界不少专家 ， 从长远 目标出发 ， 极力推 崇以连续切割设备来取代 传统采矿工艺的非爆破开 采。一些外 国公司投入巨资开发硬岩连续切割机 ， 并 有移动式采矿机 ， 采掘钾盐矿的多转轮采矿机， 磨蚀 性射流凿岩的钻进型采矿机等等问世。 采用机械切割矿岩的优越性在于 ①切割空间不 需施爆而明显提高其稳 固性 ； ②机械切割能准确地开 采 目标矿石 ， 可使矿石贫化率降到最低 ； ③连续切割 的矿 石 块度 ， 适 于带 式运 输机 连续运 输 ， 可实 现切割 、 落矿 、 装 载 、 运输 工 艺平行 连续 进行 的连 续采 矿 。 但连续采矿机的可行性受到两方面的挑战 ①采 矿机作业受金属矿床形态 多变及复杂地质条件的限 制 ； ②切割头寿命及费用。因此 ， 硬岩采矿机要投入 工业应用尚需时 日， 但人们对其前景仍然看好 ， 因为 它 为实 现无 人 矿井 迈 出决定 性 的一步 ， 同时 从它可 用 于水利 、 铁道、 公路工程来说 ， 也是一个重大突破。这 是澳洲 、 西欧、 北欧仍继续投入 巨资开发研究的重要 原 因。 由于用硬 岩切割机实现连续采矿 尚需 时 日， 因 此 ， 基 于爆 破 落矿 技 术 的 连续 采 矿 ， 在 国 内外 也 在进 行试验。具有代表性的技术思路是 以矿段为回采单 元 ， 矿段 问不留问柱 ； 采切、 回采、 充填三大工序 ， 分别 在相邻三个矿段中平行进行 ， 互相衔接 ， 采矿工作连 续推进。 由于连续采矿是 以回采矿段 问不留问柱 为 主要特征 ， 故又称“ 无问柱连续采矿” 。 传统的开采方法存在许多弊端， 其要害就是留有 大量问柱。实现无间柱连续采矿， 是地下金属矿开采 技术的一个重大变革 ， 其表现在 ① 回采工作面连续 推进 ， 有利于井下采矿作业 的合理集中， 实现高强度 采 矿 ； ② 可从根本 上解 决长 期 以来 因留大 量矿 柱给 矿 山带来多中段作业、 资源大量损失 的问题 ； ③阶段连 续回采时， 强采、 强出、 强充， 围岩暴露时间短 ， 有利于 采场地压控制 ， 对于围岩稳 固性稍差 ， 特别 是地压较 大的深部矿床开采 ， 将是一种有效的开采方式 ； ④连 续回采将推动地下金属 矿山作 业机械化 ， 工艺连续 化 ， 生 产集 中化和 管 理科 学 化 的 进 程 ， 促 进 矿 山 现代 化 。 连续采矿代表着采矿工艺的变革方向， 是采矿技 术发展的必然 ， 它的实现关键在于高效的连续装载与 连续运输设备 ， 及与其相适应的连续作业系统。 5 深部采矿 谈 到深部 开采 ， 需 要界 定“ 深 部” 的含 义。 矿 山是 否进入深部开采， 有专家提议以岩爆发生频率明显增 加来界定， 也有提议 以岩石应力达到某一高度值来界 定， 更多的人认为 上述两种方法有较大的模糊性 ， 主 张进入深部开采的界线约定为大于 8 0 01 0 OOm 。 目前 ， 我 国大型金属露天矿已所剩无几 ， 有的已 开采到临界深度 ， 面临关闭或转入深部开采状态 ； 在 约 占矿 山总数 9 0 ％的地 下金 属矿 山中 ， 2 0世 纪 5 0年 代建成的矿山 3 ／ 5因储量枯竭而接近尾声或已闭坑 ， 其余 2 ／ 5的矿山正逐 步向深部开采过渡。红 透山铜 矿 开采深 度达 9 0 0 1 1 0 0 m， 冬 瓜 山 铜矿 开 拓 深 度 达 1 l oom， 弓长 岭铁 矿开 拓 深 度达 1 0 OOm， 湘西 金 矿 开 采深度超过 8 5 0 m， 夹皮沟金矿达 1 2 OOm， 此外寿王坟 铜矿 、 凡 口铅锌矿 、 金川镍矿、 乳山金矿、 高峰锡矿等 许多矿山， 都将步人深部开采。 据不完全统计 ， 国外开采深度超千米的金属矿山 有 8 0多座， 其中最 多的是南非。南非绝 大多数金矿 的开采水平大都在 1 OO0 m以下 ， 其 中 A n g l o g o l d有限 公 司 的西 部深 水 平 金 矿 的采 矿 深 度 达 3 7 OOm； We s t D r i e f o v t e n金矿 ， 矿体一直延伸 至 6 0 0 0 m以下。印度 的科拉尔金 矿区， 已有三座金矿采深超 2 4 OOm 。另 外 ， 俄罗斯、 加拿大、 美 国、 澳大利亚的一批金属矿 山 采深亦超过 1 OO0 m。因此 ， 深部 开采 已成 为我 国乃 至世界矿业界特别关注的问题。 深井开采存在高应力、 高温和高井深的特殊开采 环境。在深井开采中由于高应力导致的岩爆、 冒顶等 灾害； 由于高井温的恶劣工作环境 ， 工人 的生理条件 难 以承受； 由于深井导致矿石提升、 排水困难 ， 以及人 们心理承受力脆弱所导致的伤亡事故等。 8 0年代以来 ， 深部开采的事故频频发生， 最严重 的是南非。据南非 的采矿工程师协会 统计 ， 从 1 9 8 4 维普资讯 2 0 0 4年第 l 期／ 第 2 5卷 一 1 9 9 3年有金矿矿工 3 2 7 5人在地下采矿事故中丧 生 ； 1 9 9 4 1 9 9 8年 ， 金矿 有 1 2 6 1 3 0矿 工 严 重受 伤 ， 有 l 6 3 4矿工死亡 。导致 金矿伤亡严重主要原 因是 在 2 0 0 0 m 以下采矿 ， 未 能研究 和采用与高应力环境相 适应 的、 有利于控制岩爆与岩石 冒落的采矿方法、 工 艺及采矿系统所造成的。 许多国家对深井开采 的技术问题 ， 开展了大量研 究 。我 国在“ 九五” 期 间， 将 千米深 井矿 山 3 0 0万 t 级强化开采综合技术研究 列 为国家攻关课题 ， 进行 了“ 深井硬岩连续开采 技术” “ 岩爆机理与预测、 预报 技术” “ 深井降温技术” 等专题研究 ； “ 十五” 国家攻关 课题中， 深井开采技术研 究再次立项 ； 国家 自然科学 基金重大项 目 深部高应力下资源开采与地下工程 基础研究 明年 即将启动。我 国从 岩爆发生机制到 预测预报等方面、 已做 了大量前期性工作 ， 一些控制 岩爆 的工艺技术和深井降温技术的原则和方法 ， 也应 用到了冬瓜 山铜矿的设计 中。 深井开采 中， 最早 引起人们关注的是岩爆问题， 最早 出现深井岩爆 现象 的是在 1 9 0 0年 的印度 K o l a r 金矿 ， 我国最早 出现深井岩爆 的是 1 9 3 3年在抚顺胜 利 矿 ， 到 目前 为 止 我 国 已有 2 0多个 矿井 有 过 发生 岩 爆 的记 录。 几年来 ， 深井岩爆研究成为国内的热门课题 ， 发 表了不少文章 ， 世界各 国对高应力下的岩爆 问题的文 章、 网站， 更是浩 如烟海。但纵观这些研究 ， 不难 发 现 人们在几十年的研究 中， 总是把“ 高应力、 高井温 、 高井深” 这三个 因素， 只看作是不利的灾害性因素 ， 因 此研究焦点主要集 中在如何控制这类灾害 ， 如岩爆机 理与预测、 热害抑制与缓解 、 提升系统 优化改进等。 由于已有研究都只是单一地对三个不利因素进行研 究， 没有同深井采矿方法与采矿系统的根本性变革结 合起来 ， 因此难以解决深井开采 中的灾害性 问题和深 井 开采 中 的工程 实 际 问题 。 事实上 ， 在强调三因素产生灾害的同时， 主动联 想到采矿工艺技术 的变革 ， 就可 以发现 ， 三个灾害性 因素也有可以诱变为有利 因素的一面 高应力的存在 是否可能更有利于坚硬矿岩致裂破碎 ， 有利于块度控 制呢深井高温对原地破碎溶浸采矿来说 ， 是否有利 于加速矿物与溶浸液间的相互作用 ， 有利于提高溶浸 效果 呢高井深客观存在 的高水头， 是否有利于井下 动力源的更新和高水 压设备的开发与应用呢高井 深是否使人们更加坚定地走废 石不 出坑的无废开采 与连续强化开采 之路呢高井深是否有利于推动矿 井水力提升的发展 呢回答是肯定的。 深井开采中客观存在的灾害性因素 ， 迫使我们进 行采矿技术的革新 ， 而采矿技术的变革 ， 又有可能将 灾害性因素诱变成有利因素。因此， 在条件许可的情 况下 ， 深 井开 采最 理 想 的发 展 模 式 是 探 索 高 应 力诱 导破碎为基础的、 一步骤强化连续采矿和原地破碎溶 浸采矿之路。这也许是最可行 的变革途径。但要实 现深井采矿工艺与系统的根本性变革， 必须深入研究 5 个基础性的科学问题 ①深井高应力矿岩的岩爆控 制问题 ； ②深井高应力矿岩的碎裂诱变 问题 ； ③深井 开采中高温环境控制问题 ； ④深井采矿模式与采矿系 统优化问题 ； ⑤深部低品位矿床无废害开采问题。 这 5个基础性的科学问题 ， 已列入国家 自然科学 基金重大项 目， 预计在 3 5 a内会有一批重要成果。 6无人采矿 2 l 世纪 的矿 山 ， 需要 引入 一 种全 新 的采 矿 观念 ， 构建一种全新的数字化与智能化的矿 山模式 ， 或者说 高度现代化的无人采矿模式。 人类社 会一代 比一代更加数字化 ， 数 控采矿环 境 ， 最终实现矿业信息化 ， 这 已经成为从 2 0世纪 9 0 年代开始的矿业最高追求。要实现矿 山数字化 ， 必须 具备下列条件。 1 建立快速、 准确、 自动化的信息采集与处理系 统 。包括产品价格、 设备运行、 作业环境 、 材料消耗、 生产统计、 技术经济指标 、 储量变化及资金 占有等等。 2 建立有效的生产经营管理信息系统 包括生 产计划、 车间生产、 统计调度、 生产监控 、 地测管理、 物 资管理、 财务管理、 人事劳资、 文秘档案等等 ， 形成企 业局域网络， 并人国际互联网络 。有了局域网就能使 矿山生产经营管理与决策产生质的飞跃 ； 有了局域网 的支持 ， 技术人员就可在屏幕上直接进行方案设计 ， 各级管理人员 ， 就可在屏幕前运筹帷幄、 传递信息 ， 实 现“ 无纸办公” 。这将大大提高企业的生产经营管理 效能。 3 建立一个具有足够容量 ， 能传递声频 、 数据和 视频信息的双向信息和通讯 网络。使企业置于 国际 大环境中。这样的企业将 由封闭式 管理向开放式管 理过渡 ， 成为与国内、 外信息市场接轨的现代化矿山。 国际镍公司已开发一种能支持机器人的、 集过程 设计和监控于一体的信息系统 ， 其主要软件提供数据 库、 绘图、 三维模型、 设备控制和矿山网络管理。这些 软件能与测量、 遥测、 矿山评估、 爆破设计等软件和工 具通讯 ， 能与经营信息系统 如财务核算系统和库存 管理系 统 进行 通讯 。 矿 山数字 化是 矿 山智 能 化 的基 础 。矿 山智 能 化 主要指的是智能采矿 ， 即采矿决策过程高度可靠、 准 确。要实现矿 山智能化 ， 要有 3个条件 - ①采矿设备 智能化 ， 各种遥控的机器人 ； ②能动态地获取采矿工 维普资讯 黄 金 艺技术的关键数据与资料 ， 包括地质条件、 品位、 岩层 状况 、 人员与设备 的位置、 采矿工序等等 ， 有充足的资 料后 。 才能更加科学地对采矿进行规划、 设计与控制 ； ③有高度现代化的采矿调度系统 。 智能化采矿设备 机器人 与现代化采矿调度系 统 的集 成 ， 就是遥 控 机器 人采 矿 ， 即无人 采矿 。 就露天矿来说 ， 如何有效地 、 动态地监测 、 调度和 管理设备 ， 并协调好人员与设备 、 设备与设备、 设备与 生产 的关 系 ， 是 露 天 矿 实 现 无 人 采 矿 目标 的重 要 内 容 。 美国模块公司为了上述 目标 ， 已成功地开发出一 个 大范 围的采矿 调 度系统 。它是 采用最 新计 算机 、 无 线 数据 通 讯 、 调度 优 化 以及 全球 卫 星定 位 系统 G P S 技术 ， 进行露天矿生产的计算机实时控制与管理的系 统 。其核心是使用全球卫星定位系统 ， 工业应用非常 成功 。 地下矿山的无人采矿已有许多研究 。 但它的难度 比露天矿要大得多 ， 由于 G P S难 以用与地下 ， 开发实 用的通讯系统便成为一个关 键。加拿大国际镍公司 研制 了一种 、 基于有线电视和无线电发射技术相结合 的地 下通 讯系统 ， 并在 斯 托 比 S t o b i e 矿投 入 试用 ， 这 种功能很强的宽带 网络与矿 山各中段的无线 电单元 相结合 ， 可传输 多频道的视频信号 ， 操作每 台设 备。 该矿除了固定设备 已实现 自动化外 ， 铲运机 、 凿岩 台 车、 井下汽车均已实现了无人驾驶， 工人在地面遥控 这些设备。中央控制系统安装有 数据库系统 、 模拟 系统和规划设计软件 ， 它直接向采矿设备发送工作指 令。设备基本上是 自主运行 ， 整个井下工作面基本上 不需工作人员。 矿 山数字化与智能化 ， 构架了未来矿山的模式。 它是一个高度现代化的矿山， 矿业将发生革命性的变 化 。到那 时 ， 采矿 方 法将 不 是 现 在 的 采 矿方 法 ， 采 矿 工 艺将 不再是 现在 的工艺 ， 从事 生产 的不再 是 现在 的 矿工。 而是 由地质、 机械、 电气、 计算机、 数学等各个领 域的工程师组成的专家组。采矿学也将成 为由更多 学科交叉形成的一门崭新的学科 。无人 采矿 已不再 是遥不可及的事 ， 芬兰也正在执行智能化矿山计划。 知识经济正 向我们走来， 我们应 以新的观念 、 新 的姿态去迎 接 2 l 世 纪知 识经济对矿业 的历史性挑 战 。 The d e v e l o p me n t t e n d e n c y o f mi n i n g s c i e n c e a n d t e c h no l o g y o f u n d e r g r o u n d me t a l mi n e Gu De s h e n g C e n t r a 1 ． S o u t h U n i v e r s i t y Ab s t r a c t I n 2 1 s t c e n t e n a r y， t h e wo r l d wi l l g e t i n t o t h e e r a o f g l o b a l k n o wl e d g e e c o n o my． Th e k no w l e d g e e c o n o my wi l l p l a y i mp o r t a n t r o l e i n t h e d e v e l o p me n t o f mi n i n g s c i e n c e an d t e c h n o l o g y． T h i s p a p e r po i n t s o u t t h a t t h e d e v e l o p me n t t e n d e n - c y o f t h e mi n i n g o p e rat i o n i n u n d e r g r o u n d me t a l mi n e wi l l b e h i g h e f f i c i e n t mi n i n g ， wa s t e f r e e a n d h a r ml e s s mi n i n g， l o n g l ast i n g mi n i n g， d e e p mi n i n g a n d un man n e d mi n i n g． Ke y wo r d s k n o wl e d g e e c o n o my； u n d e r g r o u n d me t a l mi n e； mi n i ng s c i e n c e an d t e c h n o l o gy ； d e v e l o p me n t t e n d e n c y 编辑 邢万芳 } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { 新型滚轮罐耳应用效果好 新研制的 Y L系列滚 轮罐耳采用了弹簧保 护、 油浸润滑及二次防倒装置， 增设了弹簧预紧力调整及滚轮行程调整功 能 。 加大了摆架 的刚度 ， 在 兖州矿业 集团 公司济宁三号煤矿副井使用几年来始终运行 正常 ， 至今 未发生过异常现象 。通过对各种缓 冲方式及 现场进行全 面平衡 ， 其 工作 运行稳定 、 调整简单方便 、 安全可靠 、 寿命长 ， 受到了使用者的欢迎 。 滚轮罐耳是矿 山竖井提升容器上 的重要部件 ， 对于保证提升系统 的安全 高效运行起着重要的作用 ， 但 是 目前广 泛使用 的滚 轮罐耳 普遍存 在 着可靠性差 、 寿命短 、 维 护困难 等缺点 。Y L系列浸油式滚轮罐耳克服 了上述缺点 ， 满 足了矿 山生产 的需要 。Y L系列滚轮 罐耳是 由滚 轮组 、 摆 架 组 、 支座 、 缓 冲器 与复合 调整器组成 的。滚轮通过轴与摆架连接， 摆架通过销轴与支座及缓 冲器连接 。缓 冲器 与复合调整器 由壳体、 蝶形 弹簧 、 弹 簧 预紧力 调整 螺母 、 导杆 共同组成 ， 通 过转 动壳体可调整悬挂长度 ， 从而调整滚轮位 置。铁丝可锁 紧壳 体 。 调整工 具孔用 于插 入棒状 工具 以使螺 纹 相对转 动 ， 悬挂孔用于与摆架和支座连接。新 型滚轮罐耳具有以下特点 滚轮磨损后 的位 置调节简单方便 ； 弹簧预 紧力容易调 整， 采用油 浸润 滑 。 缓 冲效果好 ， 外壳上没有多重防倒措施 ； 摆 架刚度大 ， 设 有防倒措施 ， 保证滚轮稳定 地工作 ； 轴 承密封好 ， 运行 平稳 ， 寿命 长 ； 滚轮 罐耳整 体可 靠 ， 维护量小 。以济 宁三号煤矿为例 ， 主井和副井提升容器的滚轮罐耳为易损件 ， 原先需要每个月更换一 次 ， 全年更换 1 1 5 2个 ， 约为 3 2 3万元 ； 使 用 Y L系列的滚轮罐耳 以后 。 每年只要更换一次就可以了 ， 全年可节省 费用 2 8 7万元 以上。 山东邹县兖州矿务局设 计院 李剑锋供稿 维普资讯