世界铅锌矿山采矿技术水平及发展趋势(1).pdf

第 8卷第1期 19 92年l月 湖南有色金属 世界铅 锌矿山采矿技术水平 及发展 趋势 俞俊民 长沙有色冶金设计研究院 摘 本文综合国内外最新技术资杆 , 工业采矿技术进行了述 评 。 关键 词 铅锌矿山 采矿方法 要 结合规划工作 实际情况 , 对世界铅锌 采矿设备 地下采矿露天采矿 1 综述 由于铅 锌是有色金属中大宗金属品种 , 同时又是工业部门不可缺少 的战略原料 , 因 此 , 整个国际社会对其生产 、 发展都特别 重 视 。 除中国 、 苏联外 , 目前世界上规模在 1 5万t/ a 以上的铅 锌矿山有25 0家左右 , 加上 小型矿山 , 每年可产铅锌精矿含量75 0万 t , 其 中80来自于地下开采的矿山 , 而且今后仍 然将以地下开采为主 。 从总的发展趋势来看 , 世界铅锌矿山正 朝着大型化机械化 、 连续化 、 科学化的方 向发展 。 首先是矿山建设周期缩短 。 目前一 个大型矿山从勘探到建成投产的时间缩短到 9 一1 2年 , 例如 欧洲最大的铅锌矿山塔拉 公司纳 万矿 , 197 1年发现 , 1977年投产 , 生 产规模 23 0 万 t / a 。 再如美国 阿拉斯 加红狗 矿 , 该矿于198 2年获得开采权开始筹 建 , 1984年探明矿石储量8 弓00万t , 19 5 5一1 987 年转入设计 , 计划 1990年建成投产 。 中小型 铅锌矿山的建设周期也缩短到 5一6年 , 例 如澳大利亚的卡特杰布特铅锌矿 , 1 9 8 4年被 发现 , 1 9 8 8年中开始建 设 , 预计 1 990年 投 产 , 整个周期为 6年 。 其次 , 矿山服务年限缩短 。 矿 山服务年 限 的长短 主要取决于地 质储量和生产规 模大 小 , 目前建 设 的一些大型矿山服务 年限仅 2 0年左右 , 如加拿大的北 极星 铅锌 矿 , 19 79年获得采矿权进 行建设 , 19 8 2年投产 , 初步探明矿石储量200 0万t , 矿山规模1 0 0万 t/ a , 计划服务年限到 2000年 。 新建的中小 型矿山服务年限普遍仅有1 0年左右 , 如 加 拿大温斯顿湖 锌矿 , 1 9 82年发现 , 1988年投 产 , 规模3 5万t/ a , 服务年限在 9年 左 右 。 第三 , 现有的采矿工 艺越来越侧重于高 强度 、 高效率 、 最大限度减少地表陷落的方 面 。 为了达到目的 , 现在的铅锌矿山除配备 性能优越的凿岩 、 铲装 、 运输设备外 , 还拥 有众多的辅助设备 , 如自动锚杆台车 、 自动 撬石机 、 天井钻机 、 平路机 、 压路机 、 装药 机 、 碎石机等等 。 从而大大地减轻了工人劳 动 强度 , 提高了作业效率和工人的劳动生产 湖南有色金属第 8卷 率 。 由于有了大量 的无轨设备 , 充填法采矿 在地下矿山中得到了普遍使用和推广 , 已成 为目前铅锌矿 山中使用最多的采矿 方法 之 一 , 不仅提高了资源利用率 , 同时也给安全 生产和环境保护提供了保证 。 2 露夭开采技术设备 国内外的露天铅锌矿山不多 , 而且主要 采用汽车开拓和平洞溜井汽车联 合 开拓两 种 , 采场中使用最多的是汽车运输 。 由于汽车机动灵活 , 可以把物料送到准 确位置 , 所以对平衡矿 山出矿品 位有利 , 尽 管汽车运输轮胎磨损大 , 路面质量要求高 , 但其能克服陡坡 、 窄路线以及狭小拐角 , 同 时有运输效率高 、 投资费用低 、 建设速度快 等优点 , 给矿山的生产和管理带来了方便 , 成 为露夭矿山中使用最多的设备 。 根据国内外矿山的经 验 , 在矿岩运输量 大的露天矿使用大型自卸汽车是 合理 的 , 因 为载重量 1 50 t 的汽车的生产 能力比载重量 I O0 t的汽车高出3 0 一劝 , 而运输成本下 降了 2 0 一2 5 。 载重汽车的发展 , 由5 0年 代的 5 4 . 4t , 到60年代1 08 . 8t , 70年代 发展 到l si . 4t , 50年代为217 . 7t , 随着一些关键 技术问题的解决即制造大于 18 6 5kw 发动 机和超载轮胎技术 , 今后 的汽车载重量有 可能发展到2 72 t 以上 。 其次 , 露天矿设备间的匹配是设备发挥 最大经济效益的关键 。 在大型汽车发展 的同 . 一 ., , 、 一 一 、 二,,. _ .,.,、 _ _. , _ ,. _山月 油 时 , 大型 电铲和牙轮钻机的发展也很快 。 目 前生产电铲最多的国家是美国 、 苏联 和 日本 , 其中美国电铲的质量 和性能 最佳 , 斗容已发 展到3 . 4一3 7m “不 等 , 牙轮钻机的孔径也发 展为小17 0一45 0 m m多个系列 , 基本 上能满 足设备间的匹配要求 。 同时辅助设备也形成 高度配套和机械化的系 列产品 。 为矿山提高 开 采强度和劳动生产 率提供了必要 的保证 。 第三 , 电子技术应用于露天矿生产 , 使 管理工作制度化 、 科学化 。 近年来电子计算机 管理系统在露天矿 山的应用有了很大发展 , 计算机按调度 人员的需求在屏幕上显示司机 编号 、 卸载量 、 车辆运行方向变化及发动机 发动次数 , 调度人员据此调整汽车装载量 、 装车和卸载间隔时间 , 使 电铲和汽车能发挥 出最大效率 。 2 . 1 穿孔设备 国外铅锌露天矿 山使用的穿孔设备主要 有牙轮钻机和潜孔钻机两种 。 由于 牙轮钻机 具有钻孔速度快 、 效率高 、 成孔率好 , 并且 钻孔灵活 、 移动方便 , 钻头寿命长等优点 , 国外大型露天铅锌矿绝大部分都使用牙轮钻 机 。 使用孔径 一般为2 5 0一31 0m m 。 目前牙 轮钻机正朝着大孔径 、 高轴压 、 高回旋速度 及自动化的方向发展 。 潜孔钻机由于价格 低 、 结构简单 、 维修方便 , 因而国外中小型 矿山仍大量使用 。 为进一步提高潜孔钻机的 钻 进效率 , 国外新一代潜孔钻机的发展都以 高风压 、 强扭 矩 、 高耐磨钻头等为目标 , 并 且在8 0年代已取得突破性进展 。 2 . 2 装载设备 国外露天铅锌矿使用 的铲装设备主要有 电铲 、 液压铲和前装机 。 电铲是露天矿山的 主要设备 , 斗容可以很大目前发展为3 . 4一 3 7 m “不 等 , 而且结构坚固 、 挖掘能力大 、 可靠性好 、 效率高 , 最适于在环境恶劣 、 作 业面集中的大型露天矿使用 。 液压铲则较为 轻便比斗容电铲轻3 5一4 0 , 具有机动 灵活 , 价廉 、 行车快 、 下铲准 、 操作方便等 优点 , 因而在国外中小型铅锌矿山中广泛使 用 , 是 目前流行的铲装设备 。 前装机在国外 大中型铅锌露天矿中一般只作为辅助设备 , 负责清理路面 、 工作面 、 边坡和 排土等 工 作 。 但由于其造价低 、 自重轻只为斗容电 铲 的 1 4 一1 7 、 快速 灵活 、 爬 坡 能 力 强 、 操作方便 。 因此 , 国外许多小型露夭矿 也使用前装机作为主要装载设备 。 第 1 期 俞俊民 世界铅锌护山来矿技术水平及发展趋势 汽车运输方式已被国外露天矿山广为采 用 , 并且不断向大型化发展 。 目前国外大型 露天铅锌矿中使用最多的是 10 9 一 130 t 电动 轮汽车 , 而中小型铅锌露天矿山使用的多为 5 0 t左右的柴油汽车和铰结式汽车 。 3 地下开采技术和设备 进入6 0年代以后 , 地下矿山严格遵循的 方向是 通 过提高机械化程度和应用采 矿机 械提高劳动生产率 , 矿山的改革集中在增加 无轨设备和机械化 、 自动化程度高的设备的 应用 上 。 地下开采总 的趋势是朝着简便 、 易行 、 高效 、 安全 的开采 技术方向发展 。 采装设备 则朝着设备动力液压化 、 凿岩大直径 深孔 化 、 装运设备无轨化 、 生产工艺连 续化的方 向发展 。 3 . 1 井巷掘 进技术和 设备 在水平 巷道掘进方面 、 仍多沿用凿岩爆 破技术为主 的传统掘进方法 , 矿山一次爆破 的工作面进尺已有很大提高 , 达3一3 。 s m 。 矿 山使用自行设备 , 使作业集中 化 、 机械 化 、 掘进速度快 。 这类掘进设备组 , 主要包 括液压或大功率气动 凿岩台车 、 铲运机 、 连 续工作装载机 、 自行矿车 、 仓斗列车等 , 一 般掘进速度在 3 0 0一40 0m /月 。 由于天井工作量已占掘进总量的 1/4左 右 , 国外大多数铅锌矿山都配备了天 井钻 机 。 形成自动化天井生产线 。 天井钻机的功 率由过去的7 0一 10 0k w 提 高到现在的 4 0OkW , 可掘出 1 一 6m直径断面 的各种规 格天井 , 深度可达65一10 0 om , 大大加快了 天井掘进速度 , 月进尺可达20 0一30 0 m 。 但 仍有一些中小矿山使用天井爬罐和机械吊罐 技术 , 月进尺一般不超过1 0 Om 。 在竖井掘进方面 , 使用较多的是大直径 钻井机 , 该机具有成井速度快 、 易支护 、 安 全可靠等优点 , 可 钻 凿 一 最大 直径的竖井 , 钻井深度可达6 0 0m , 月掘进 尺在1 5 。一25 0m , 但成本较高 。 除大直径 钻 井机外 , 普通机械化竖井掘进机组包括环 形钻架 、 铰车配大型抓岩机和高效 率凿岩 机使用也较普遍 , 其 掘进 速度也可达 120一150m/月 。 8 . 2 采矿技术 在开拓方式上 , 由于斜坡道具有方便 、 灵活 、 效率高 、 易于配合大机械化生产等优 点 , 国外对拟建或 在建的大中型铅锌矿山 , 一般均采用斜坡道开拓或斜坡道竖井联合开 拓 。 此外一些生产多年的老矿山也开拓了斜 坡道 。 目前斜坡道已被越来越多的大中型铅 锌矿山甚至小型矿山所采 用 。 在采矿 方法 上 , 随着大型无轨设备的大 量采 用和机械化程度的提高 , 采场正朝着增 大开 采强度 、 布局简单合理 、 能适应大机械 化生 产 的高效采矿 方法方 面迈 进 。 许多采矿 方法已有较 大改 观 , 同时一些高效采矿方法 应运而生 。 充填采矿法 由于实现了从普遍充 填进步到机械化 充填而显示 出巨大 活 力 ; VCR法 、 梯段法等高效采矿方法也已得到 广泛使用 。 3 . 恶 凿岩设备 液压凿岩机的问世 , 是凿岩机的重大突 破 。 与风动凿岩机相比 , 其效率高出一倍 , 而能耗仅有其一半 , 并且噪音低 , 操 作平 稳 、 钻头寿命长 、 易实现自动化 。 目前国外 大多数铅锌矿山均使用 了液压凿岩机 。 自行式潜孔钻机和 牙轮钻机也在国外铅 锌矿山广泛使用 。 可以说正是地下潜孔钻机 的问世 , 才使得VC R法等高效采矿方法 得 以发展 。 另外 , 牙轮钻机在坑内使用 , 可大大提 高凿岩效率 , 同时生产费用大幅度降低 , 前 景可观 。 8 . 4 装载设备 5一6年代发展起来的无轨自行 设备采 4sm1 2 m 0 0 湖南有色金属第 8 卷 矿技术 , 能成倍 、 甚至几十倍地提高矿山生 产能力和效率 。 无轨运输设备主要有铲 运 机 、 装载机和坑内汽车 。 目前国外铅锌矿山使用的主要是柴油铲 运机 , 如美国W雌够 r公司 的S T一8 型铲运 机 。 但由于柴油铲运机污染井下 空气且能耗 高 , 一些电动铲运机已被用来替代柴油 铲运 机工作 。 铲运机斗容主 要向两个方向发展 一是小斗容铲运机 , 用 于开采 薄矿脉 , 如 法 国矿山设备公司生产的微型铲运机 , 斗容仅 切 . 3 2 m 3, 另一方面 , 在厚大 矿体中使用 的 大斗容铲运机也有很大发 展 , 如 德国 S c h o pf公司生产的L34 2 型铲运机 , 斗 容为 4一6m ”。 中小型矿 山多使用 2一4m “ 左 右的铲运机 。 装载机也是井巷掘 进面 的连续工作设备 之一 , 分为铲插式 、 蟹爪式和立爪式三种 , 近年来也有较快发展 。 随着斜坡道和无轨设备的发展 , 轨内汽 车运输方式 迅速普及 。 目前矿 山卡车利用率 为40一8 0 , 平均班产量可达 315t/班 。 德国梅根铅锌矿 1 9 79年使用 3 0t载重汽 车作 为主要水平运输斜 坡道运输之用 , 只用1 7辆 汽车就 完成了年产矿石 1 0 0万t以上 的运输任 务 。 另外 , 为消除柴油汽车的诸多危害 , 架 线电动汽车和架线 一 蓄电池 汽车的研究 也 取 得成功 , 并已开始在矿 山使 用 。 对地下矿山 , 特别是已实现无 轨 开采和 机械化的大中型矿山 , 除主体设备外 , 还需 要有各种辅助设备配套才能发挥最大效能 。 因此 , 国外还发展了各种辅助配套设备 , 如 井下装药车 、 锚杆台车 、 切割台车 、 专用运 料车 、 辅助运输车 、 油车 、 人车 、 修理 车 、 碎石机 、 混凝土搅拌机 、 振动压实机和 平路机等 , 对大幅度提高矿石产量和劳动生 产率起到了积极的促进作用 。 3 5 坑内遥控设备及 电子计算机的应用 为解决顶板不稳定 、 粉尘烟雾过多 、 通 风不好的危险或恶劣环境作业区工作问题 , 自8 0年代以来 , 国外地下矿山采用了许多遥 控设备 , 其中以遥控铲 最为普及 、 如西班牙 雷奥章铅锌矿 的3 . 5一6m ”遥控铲运 机 、 加 拿大新布伦瑞克铅 锌矿 的To r o 5 0 0C D型遥 控铲运机等 。 遥控 设备的使用 , 不仅使工 人 的安全有了进一步的 保障 , 同时还提高了资 源 的回收利用率 , 降低 了贫化和损失 。 近年来 , 国外大 、 中型铅锌矿山已广泛 将电子计算 机应 用于井下生产作业控制 , 使井下通风 、 排水 、 照 明 、 运输管 理等方面 更加科学化 、 程序化 , 对改善坑内工作条件 , 充分发挥设备的效益起到了重要 的作用 。 4 结语 世界采矿业已有上千年的历史 , 但真正 有长足发展 的还是近百年的事 , 特别是进入 2 0 世纪 5 0年代以后 , 几乎每十年就有新 的采 矿方式和技术有重大的突破 , 同时矿山的 建 设 、 开采 规模不断扩大 , 生产技术 、 机械化 水平不断提高 , 矿 山现已形成高投入 、 快产 出 、 快更新 的开矿格局 , 发达国家与不发达 国家的 技术水平 、 装备水平 的差距也 不断 扩 大 , 造成这种趋势的主要原因是 不发达国 家 缺乏资金 、 劳动力素质低且多 , 而发达国 家资金雄厚 、 劳动力素质高且缺乏 , 今后如 何改善不发达国家工人 的待遇 、 降低劳动 强 度 、 提高机械化水平 应是重点研 究课 题之一 。 参考 文献 1 胡际平 . 西德梅根铅锌矿技术改造的成功经验 . 有色金 属矿山部分 , 198了 ; 1 2 沈德贵 . 8 0年代初 、 中期国外金属矿地下开采设备 水 平和发展趋势 . 国外金属矿采矿 . 1987; 1 0 3 中国有色金属工业总公司设备情 报网 . 国内外采矿 、 选矿 、 冶炼设 备现状与差距采矿 部分 . 198 9 4 BB . 谢尔比茨基 . 采矿工业技 术更新与改造特点 . 国外 金 属矿采矿 19 88; 3 5 L . 怀特 . 露 夭采矿设备的新趋势 . 国外采矿技术快 报 . ; 5 . 19 8 7