浅谈采矿技术的发展.pdf

浅谈采矿技术的发展 赵 方 志 贵州贵能投资有限责任公 司 摘要 本文系统全面地回顾了我国多年来采矿技术发展的历史 ， 就露天和地下矿山的采矿 方法， 大直径深孔采矿技术、 机械化充填 法、 自然崩落法与溶浸技术、 露天开采在提高装备水平等方面所取得的重要进展， 并展望了今 后的技 术发展方向， 作了较全面的分析和介 绍， 总结了我国采矿技术发展的基本经验， 并根据我国采矿技术的现状， 提出了今后发展的展望。 刖茜 由于新一轮全球经济的大幅上涨，全球性的资源 价格发生了飞涨， 引起 了群众 开始担忧不可再生资源 能否持续供给 。 再加上全球的科学技 术的迅猛发展 ， 国内外的采矿技术也发展很快 。 近几年 ， 有很多采矿新工 艺、 新技术在矿 山开采中得到了应用 。国内金 属矿 山采矿技术的发展， 也 表现 在很多方面 ， 尤其是采用各种 高效采矿 方法方面 ； 大 型而且高 效的 采矿 设备 的发展 与应用方面 ； 智能化 、 数字化矿 山的建设 与发展等方 面 特别突 出。国内地下 金属矿 山采矿 技术 的发展 ， 主要表现在 采用各 种高 效采矿方法应用 ； 大型 高效采矿 设备 的发展 与应用 ； 数字 化、 智能化矿 山 的建设 与发展 。 1 我国地下采矿技术的发展 我 国地下金属矿 山约 占总的矿 山数的 8 9 ％左右 ， 由于 一些大 中型的 露天矿 山逐渐变 为是地下 开采 ， 地下 金属矿 山的开采 开始扮演者 重要的 角色 。 我 国地 下采矿工艺在近十 几年来 ， 已经不 断开始完善 ， 采矿技术和 机械化采矿水平也有 了很大 的提 高。尤其 的， 以充填工 艺和 充填采矿法 的发展最 为迅速 ， 崩落法和空场法也在 工艺技术上有着重要的发展 。 就地下采矿 设备而 言 ， 设备正朝着 微型化 、 大型化 、 自动化方 向发 展。如今， 最大 的电动铲 运机 最大载 重量为 2 5 t ， 而井下载重汽车可载重 8 0 t 。 装备配套 ， 机械化 程度 高； 由于智 能的采矿 技术的突破 ， 兴起 ， 今 后 采矿 设备的技术研究方 向和发展趋 势将会是遥控采矿设备。地下采矿装 备将全程实现机械 化， 从凿岩 、 装 药到装运业 ， 各类液压 凿岩 机 、 液压 钻 车、 电动或柴油或遥控 的铲运机将会普遍得到运用 。 对 于 自动化方面 ， 为处理小空间和危 险部位 开采 ， 采矿 生产 中已开 始应 用遥控铲运机 ， 新研制的微型铲运机最小的斗容仅为 0 ． 3 8 m 3 。这就 意味着 以后 的井下设备将往无人驾驶、 甚至机器人作业的方向发展 。 2 采矿工艺技术发展现状 近几年 ， 我 国的采矿 方法 主要有崩 落采矿 法、 空场采矿法 、 原地溶浸 采矿法 ， 充填采矿法 。因为采用 了许 多新设 备、 新技术还 有新 工艺， 国内 的矿 山采矿技术方法有 了很大变化。 2 ． 1 崩落采矿法 崩落法的发展方 向就 是以提高职工 的劳动生产率从 而减少采准 的 工程 量和降低采矿成本的 目的。 崩落法在冶金矿 山中 的应用率达到 8 0 ％甚 至以上 ， 属 于一种 安全高 效的采矿方法 ， 。国内矿 山中， 自从崩落采矿法引进 ， 经过 了十多年时问， 结构参数 分段 高 进路间距 从最初的 l O mx l O m已经 开始逐 步的加 大。 进行综合技术措施 和大参数之后，很大程 度上加大了采 矿安全强度 ， 降 低了 了采矿 的工程 量， 做到 降低 了采 矿的成本 ， 从而采矿 的经济效 益变 得显著。 国内 目前的最 大参数是 2 0 mx 2 0 m。像北铭 河铁矿 的参数 是 1 5 rex 1 8 m， 程潮铁 矿是 1 7 ． 5 mx l 5 m， 梅 山铁矿扩 大为 1 5 mx 2 0 m， 大 红山铁矿的 设计参数是 2 0 mx 2 0 m等等。 2 ． 2 空场采矿 法 由不完全统计 可知， 利用空场采矿法 出矿， 在 国外 的使用率 占总采 的 出矿量 的 6 0 ％左右 ， 像西班牙还有加拿大 的阶段性空场采矿法 ， 以及 南非的全面采矿法和 V C R法都 占有 了绝对的优 势。 大孔 、 深孔 、 阶段出矿 、 大采场和空场是长期以来空场采矿法发展的 特 点。尽管这些方法的都有 不同的落矿方式， 但都属 于空场采矿法， 从底 堇圜 2 0 1 2年 5月 部出矿 ， 大 幅度提高开采的力度。 从上世纪 8 O年代 开始 ， 我 国就成功试验 了 V C R法 ， 也可 以称 为大 直径 的深孔球状药包阶段矿房法。后来， 在 1 9 8 0 1 9 8 5年 间， 阶段深孔台 阶崩落采矿法 的试验 也成功 了， 这种方 法其 实就是让利用露天矿 的台阶 崩矿 技术于采矿之 中， 机械化 的大量崩矿 ， 出矿 的成本 降低了， 采矿强度 和效率都得到 了提高 。 2 ． 3 原地溶浸采矿法 原地溶浸采矿法是一种从地下直接提取金属 ， 并且把采 、 选、 冶等技 术结合起来 的开采 工艺。有 多达 2 0多种 的金 属矿床 可以采用原地溶浸 采矿法 ， 比如说铜、 铀、 金、 银等。 1 9 8 5年 ， 原地溶浸采矿技 术在我国研发成功 ， 现在 已经形成 了原地 溶浸 的采铀矿 山； 1 9 9 5年，国内第一次井下原地破碎浸铜试 验在东乡铜 矿进行 ； 1 9 9 8年 ，北京矿冶研究总 院再一次在武山完成了原地浸 铜的试 验。 2 ． 4 充填采矿法 据报道 ， 1 9 8 5年 的南非岩爆事故导致 工人 伤亡人数达到 3 l 1 人 ， 国 际上认 为坚决这个问题的最有效 的措施之一就是充填采矿 法。 充 填采矿法的特点是 实现 机械化和 设备大型化 ，在 充填工 艺技术 中， 发展较快 的是胶 结充填技术 ， 主要表现在落矿 、 出矿 和支护等技 术。 采用全尾砂胶结膏体泵送充填新 工艺， 导致 充填采矿 法现 已成为一种高 效采矿技术 。 干式 、 分级尾砂胶结 、 全尾砂胶 结、 碎石 水泥浆 胶结这些新型技术先 后在我 国得到应用 。近年来 ， 又有一批 属于世界前列的充填采矿工艺在 我国得 到发展 。 其 中要数凝 固化胶结充填新工艺、 膏体泵送充填工艺、 粗 粒级水砂充填新工艺等最具代表性 。1 9 9 4年 ， 在我国的金川镍矿建成了 第一个 膏体泵送充填系统， 第二个是在 1 9 9 9年的铜绿山矿 建成 的。在安 庆铜矿成功应用 了充填法于大直径 的深孔 崩矿 嗣， 取得了 良好的技术指 标， 扭转 了我 国金属矿 山所处 的被动 的局面， 也标志着我 国 的高 阶段大 直径深孔采矿技术正在步入世界先进 的行列 。 3 我国露天开采工艺与特殊开采技术的发展 3 ． 1 露天开采工艺艺技术的发展 我国金属矿 山露天开采 中，大约 9 0 ％是铁矿 ， 9 0 ％以上是铝土矿 ， 6 0 ％是重有色金属。 目前， 有很多矿山已转入 凹陷开采 ， 开采工艺逐渐变得 复杂 。这几年 来， 在改善开采工 艺、 优化排土作业 、 提高装备水平和边 坡稳固等方 面， 露天矿 山都有 了很大 的发展。 矿 山运输工艺 我 国的重点露天矿 山采用铁路和汽车联合运输的比例 比较大 。 包括德兴铜矿洒洲 的选矿厂就 是采用 汽车 一破碎 站 一铁路来运输。 用 1 5 4 t 电动轮汽车将采场矿石运送到采场外 的破碎 站，由 1 ．4 m旋回破 碎机破碎之后 ， 由电机牵 引运送到厂里。运输能力高达 4 w t ／ d 。在 白云鄂 博东矿深部开采的矿石采用斗容 1 0 m 3 的电铲车，通 过铁 路运输 ，直到 1 6 0 k m外的包钢选矿厂。 3 ． 2 爆破 技术 现如今 ， 乳化炸药 爆破 在露天矿大量使 用。在永平 铜矿 ， 采 用的是 L R 一 2型的生产工艺 。根据 不同装药结构和岩性要求， 铜录 山铜矿进行配 置了现场混装 药必 须配备的溶液制备车， 在车里就进行配制威力等级不 同的炸药。 为了提高装药 的爆破 工艺， 提高效率 ， 德 兴铜矿用 预装药试 验了爆 浅谈在矿山机电控制中如何利用可编程逻辑控制器 林 光料 大 田县太华煤矿 摘要 可编程逻辑控制器 P L C 是一种专 门为在工业环境下应用而设计的数字运算 的电子系统 。它采用可编程 的存储器 ， 用来在 其 内部存储执行逻 辑运算 、 顺序控 制、 定时、 计数和算术运算等操作的指令 ， 并通过数字式或模拟式 的输入和输 出， 控制 各种类 型的机 械 或生产过程。伴 随着计算机网络的发展， 可编程逻辑控制器作为 自动化控 制网络和 国际通用网络的重要组成 部分， 将在包 括煤矿 矿山机 电控制等众多领域 发挥越来越大的作用。 本文从可编程逻辑控制器的相关概念谈起 ， 然后就可编程逻辑控制器应用于煤矿矿 山机电控 制 的特点进行说明， 最后就可编程逻辑控制器在煤矿矿 山机 电控制中的具体应用进行详细 的说明 。 关键词 可编程逻辑控制器； P L C； 矿 山机 电控制器； 应用 1 认识可编程逻辑控制器 1 - l可编程逻辑控制器的概念 “ P L C即可编程逻辑 控制器是一 种数字运算 的 电子系 统， 专为在工 业环境下应用而设计 。它采用可编程 的存储器 ， 用来在 内部存储执 行逻 辑运算 、 顺序控制 、 定 时、 计数和算术运算等操作 的指令 ， 并通过数字 式、 模拟式 的输入和输 出， 控制各种类型 的机械或 生产过程 。可编程控 制器 及其有关设备 ， 都 应按易于与工业控制器 系统联成一体 、 易于扩充功 能 的原则设计 。 ” 上述是 国际 电工委 员会于 1 9 8 5年 1月对 P L C所作的权威 性的定义 。其 中， 对于可编程逻辑控制器 的定义， 需要做 如下的补充 说 明 以微 处理技术 为基础 ， 应用于 以控制 开关量 为主， 或包括 控制 过程参 量在 内的逻辑控制 、 机 电运动控 制或过程控制等工业控制领域 的新型工 业控制装置 。 1 - 2 可编程逻辑控制器的功能 可编程控制器是采用微 电子技术来完成 各种控制 功能的 自动 化设 备， 按照预 先输 入的程序控制现场 的执行 机构， 并按照 一定规律进行 动 作。其 主要功 能体现在 以下几方面 1 ．2 ． 1 页 序 逻辑控制 顺序逻辑控制在 P L C应用领域中应用最广泛 ， 可以取代 继电器控制 系统， 实现逻辑控制和顺序控制。它既可 以用于单机控制或多机控制， 又 可用于 自动化生产线的控制 。P L C根据操作按钮 、 限位 开关及其他 现场 给出的指令信 号和传感器信号， 控制机械运动部件进行相应 的操作 。 1 ． 2 ．2 运 动控制 在机械 加工行 业， P L C与计算机数控集成在一起 ，用 以完成机 床的 运动控 制。 很 多 P L C制造厂家 已提供 了拖动步进电机或伺服 电机的单轴 或多轴位置控制模板 。在多数情况下， P L C将描述 目标位 置的数据送 给 模板， 模板移动一轴或数轴到 目标位置 。当每个轴移动 时， 位置控制模板 将保 持适当的速度和 加速度 ， 以确保运 动平滑 。 目前 已用 于控制无心磨 削、 冲压 、 复杂零件分段冲裁、 滚削、 磨削等应用中 。 1 ． 2 ． 3 定时控制 P L C为用户提供 了一定数量的定时器 ， 并设置 了定时器指令 。一般 每个定 时器可实现 0 ． 1 ～ 9 9 9 ． 9 s 或 0 ．O 1 ～ 9 9 ．9 9 s的定时控制 ， 也可按一定方 式进行定时时 间的扩展。定时精度高， 定时设定方便 、 灵活 。同时 P L C还 提供 了高精度 的时钟脉冲， 可用 于准确地实时控制。 1 ．2 ． 4 计数控制 P L C提 供 了多种计数 器， 如普 通计数 器、 可逆 计数 器 、 高 速计数 器 等， 可以用来完成不 同用途 的计数控制 。当计数器 的当前 计数值 等于计 数器 的设定值 ， 或在某一数值范围时， 发出控制命令 。 计数器 的计数值可 以在运行 中被读 出， 也可 以在运行中进行修改 。 2 可编程逻辑控制器应用于矿山机电控制的特点 笔者总结认为可编程 逻辑控制器应用 于矿山机 电控制 的特 点主要 有如下几 点 2 ． 1 灵活性强 可编程控制器不 同于一般 以硬件 固定连 接方式来体 现控制机 理的 控制系统，其控制规 则可根 据不同的需求方便 地以更新软件来实现， 故 其适应 性极强 ， 尤其在控 制规 则需要不断更新的矿 上机电控制中其灵活 性更为显著 。 2 ． 2 可靠性和安全性高 在 煤矿矿 山机 电控制 中，确保设备 的可靠性和 安全性是非 常重要 的， 可编程控制器 在煤矿 矿山机电控 制设计上均充分考虑 了抗强烈干扰 和对 故障进行 诊断与容错 的各种 措施， 进而很好的保证了系统的高可靠 性。同时可编程逻辑控 制器 中的报警记录设置提供 了显示和操作选项来 获取和归档 结果， 可以任 意地选 择消息类 型、 消息块、 消息级别以及消息 显示方式和报 表内容，从而有效确保 了煤矿矿 山机 电控制设备 的安全 性。 2 3 工作效率高 可编程逻辑控制 器在 煤矿矿 山控制器 中的应用有 效地提高 了工作 效率。可编程逻辑控 制器 的应用 代替了传统大规模继电器的运用， 从而 使矿区 的勘探 和开采工作这些重 负荷 工作的工作效率 在一定程度 上得 破技术， 装 2 6 0 ． 3 t 药 ， 爆破 了 3 9 1 个洞 ， 这 已经是很好的效果的。 3 - 3 露天矿大型成套设备 很多露天矿装备 了不 少大型的不成系列 、 不配套 的设备， 从而 就限 制了这些设 备的效率 的发挥 。 耐 ‘ 一千万吨级露天矿大型成套设备研制 ” 项 目分析并且评价 了设备配 套的使用效 果， 还 包括 大型矿 用汽车在露天 矿入换方式的研 究， 还有 设备的可靠 性研 究等内容。这些装备是 由国内 制造 ， 并配 套设备 、 配套工业试验 。这促进 了生产 能力的提高， 加强 了矿 山技术的改造 ， 具有极重要的发展意义 。 4 采矿技术发展的六大趋势 1 为降低开采的成本， 采用水力提升 。 2 用原地溶浸采矿法来替代 目前 的爆破采矿法。 3 为解决深 凹大露天矿 的运输 问题 ， 采 用陡坡铁 路和大倾角 的输 送机技术。 4 为保护矿 山的环境， 采用原地溶浸采矿法 。 5 为提高开采的效率， 采用无轨斜坡道开拓系统开采。 6 为解决陆地资源枯竭的问题 ， 在海底进行采矿。 5 结 语 随着工业技术 的发展 ， 矿物资源 的需求 量也在不断 的增加 ， 无 论是 发达国家还 是发展 中国家都会考 虑占有资源并且开发资源， 所 以出现 了 很多高效、 低成本 的、 安全 的采矿 方法和采矿技术， 我国也应该紧跟发达 国家的步伐 ， 学 习研发好 新型的先进 技术， 开发好资源， 以迎头赶上的精 神， 改变技术落 后的状况 ， 使我 国的采矿技术 能从十 分落后 的局 面较快 发展到开始用基础理论和新技术成就来指 导采矿生产实践 。 技一 年