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矿山采矿设备

作者:admin发布时间:2020-12-07 09:40

  矿山采矿设备_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。矿山设备大型化 智能化

  采矿设备大型化与智能化 国土资源工程学院 2010年4月 1 现代采矿设备的发展 1.1 采矿设备支撑着采矿技术的发展 1.1.1地下矿山 1)依靠大孔径的潜孔钻机、牙轮钻机、凿岩台车、 铲运机、装载机、井下矿用汽车、装药机械、锚 杆台车等采矿机械,VCR法、高分段崩落采矿法、 自然崩落采矿法、水平和缓倾斜厚大矿体的房柱 法等高效采矿方法和工艺相继诞生。 2)充填采矿方法 采矿设备的进步极大地改变了充填采矿方法和工 艺的面貌,大幅度地提高了充填采矿法的效率, 扩大了应用范围。 创造了许多充填采矿方法的变形方法: 块石胶结充填采矿方法、膏体胶结充填采矿方法 和高浓度全尾砂胶结充填采矿方法 3)采矿装备的进步使一些以前无法开采或难以开采 的复杂难采矿体得到了有效开采和利用。 ? 国外: ? 瑞典的基律纳铁矿(Kruna) ? 1983年,分段崩落法,分段高度12m,凿岩:阿 特拉斯—科普柯(Atllas Copco)公司钻孔直径 57mm的Simba323型风动凿岩设备,装载:8t斗 容的Cat980型柴油装载机。 Cat980 ? 目前:分段崩落高度30m,钻孔主要用重型液压 凿岩机或潜孔液压钻机,钻孔直径115mm。主要 采用斗容15~25t的电动装载机装载 ? 国内: 黑色:梅山铁矿 有色:凡口铅锌矿、金川公司 ? 近30年来,地下矿山依靠装备技术进步,大约使 生产效率提高了3~5倍。 ? 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 1.1.2露天矿 数量明显减少,规模急速增大 世界最大的露天矿的年采剥总量已达到20亿吨 美国:年采剥总量达到1亿吨的矿山较多,铜矿,钼 矿、铁矿 我国:江西的德兴铜矿、鞍钢齐大山铁矿 现代大型露天矿:规模大、采矿设备的总台数少、 采矿作业的人员少等优势 1.2 采矿设备大型化及其智能化 1.2.1采矿设备大型化 1)露天:近年来,随着露天开采的不断发展,矿用挖掘机 及矿用卡车也在向“大型、高效”方向发展。 装载设备 大型电铲仍为露天矿山的主要装载设备(约占48%)。目 前主要的制造公司有美国的B—E公司、P&H 公司、 Marion公司。这些公司不断地推出新型设备,其产品几乎 垄断了全球电铲市场。 ? 世界大型露天矿山使用装载设备中,液压挖掘机约占26% ? P&H5700XPA型电铲的工作重量达1500多吨,最大电机 功率4000kw;RH400型液压挖掘机的工作重量达800t, 柴油机功率2500kw;L-1800轮式装载机的工作重量217t, 柴油机功率近1500kw;Cat797型矿用汽车的工作重量达 558t,功率2400kw 2)地下矿 铲运机 ? 1963年美国瓦格纳(Wagner)公司Grandview矿 试验成功第一台ST-5型铲运机。 ? 1.1.1 20世纪60~70年代:地下铲运机发展和推 广的年代 ? 在地下矿山的苛刻作业环境中,由于铲运机具有 高效、灵活、机动、多用和生产费用低等突出优 点,随着无轨化采矿技术的推广,而得到了广泛 的应用。 ? 进入20世纪70年代,国外地下铲运机技术已渐趋 成熟,形成了系列化产品。 ? 1.1.2 20世纪80~90年代:地下铲运机迅速发展和 技术进步的年代 ? 20世纪80年代,常用铲运机的装载重量一般为 6~10t,斗容0.4~1.0m3 ? 目前,大型地下矿常用铲运机的装载重量一般为 15~20t,装载重量25t的Toro2500型铲运机也在 矿山获得实际应用 ? 按动力源来分,可分为以柴油机为动力的内燃机和以电动 机为动力的电动铲运机。 ? 按斗容来分,大致可分为: ? 小型铲运机:斗容1.5 m3及以下的铲运机; ? 中型铲运机:斗容2~4 m3及以下的铲运机; ? 大型铲运机:斗容4m3以上的铲运机。 井下汽车:常用井下运输汽车的基本吨位已从20~30t提高 到50t ? 例如:Toro50D、Wagner MT5000汽车,额定载 重量均为50t,已成为大型地下矿山优先考虑采用 的井下运输汽车 ? Tamrock公司推出的Super0012H型载重量达 100~120t 凿岩台车 钻孔深度60m以上的SimbaW469型凿岩台车,基 律纳铁矿分段崩落法的高度从12m提高到27~30m 1.2.2 采矿设备智能化 随着微电子技术和卫星通讯技术的飞速发展,采 矿设备在开发和应用方面逐步开始了自动化和智 能化进程。 GPS(3S) 遥控设备:井下遥控铲运机 集中控制设备 1.3 露天穿孔设备—牙轮钻机 露天穿孔设备: 潜孔钻:中、小型矿山 牙轮钻:大、中型矿山,钻孔直径大、穿孔效率 高 ? 目前世界上生产牙轮钻机的主要三家公司都在美 国: 1)布塞路斯-伊利公司:49-R、65-R、67-R 2)英格索兰公司:主要生产全液压牙轮、潜孔两用钻机 3)哈尼希费格(Harnisch Feger)公司:P&H120A型,轴压 力达68t,孔径最大达559mm 国内: 江西采矿机械厂、衡阳有色冶金机械厂 KY系列:国产,KY250、KY310 YZ系列:组装 达到美国20世纪80年代初的技术水平,总体水平与世界先进 水平相比还有较大差距 1.4 露天装载设备 ? 现代大型露天矿使用的主要装载设备主要有电铲、 液压挖掘机和轮式装载机 ? 目前生产大型电铲的公司主要有美国的哈尼希费 格(Harnisch Feger)公司、Bucyrus-Erie(B-E) 公 司和马里恩(Marion)公司,其产品几乎垄断了全 球电铲市场。P&H公司推出的P&H5700型是目前 最大的矿用电铲,53.5m3 ? 生产矿用挖掘机的主要为美国、德国、日本的厂 家。德国O&K公司推出的RH400是目前最大的挖 掘机,自重749t,斗容m3 ? 目前批量生产矿用轮式装载机的厂家主要为美国、 日本 ? 我国: ? 批量生产的露天大型装载设备WK-10电铲 ? 主要靠引进:电铲 P&H2300XP 、P&H2800 1.5 露天矿用汽车 ? 汽车运输机动灵活,特别适合需要均衡配矿和多 点作业的矿山。汽车还具有爬坡能力大、转弯半 径小的优点。使汽车取代火车运输,成为现代露 天矿的主要运输方式。 ? 矿用汽车的有效载重不断提高,275、300、327t ? 目前,国际上著名的大型矿用汽车制造商主要有 美国、日本(小松Komatsu-Dresser) ? 目前最大的机械传动汽车是Cat797,有效载重 326t;最大的电动轮汽车是T282,有效载重327t ? 我国矿用汽车制造企业的水平和能力与国际水平 相比差距非常大。目前,主要通过引进技术或技 贸合作生产108、154t电动轮矿用汽车和20~85t 载重级别的机械传动矿用汽车。 1.6 露天矿间断—连续运输设备 间断—连续运输系统是现代大型露天矿输送方式 的主要发展方式之一,该运输系统由矿用汽车 (或装载设备)、破碎站、胶带机等组成。 间断—连续运输系统 间断连续开采系统包括三个功能分系统:采场内 的集运分系统、从露天采场运出的干线运输系统 及两个运输系统之间的破碎转载系统。 发展趋势 随着露天矿开采深度加大, 破碎——胶带运输工 艺在国内外金属露天矿的应用越来越广,而且规 模越来越大。 采用可移式破碎站的间断连续运输工艺将成为国 内外金属露天矿的重要发展方向。 工作面比较集中的矿山,多采用直接放置在工作 面的移动式破碎机,由大型装载设备直接供料; 采矿工作面比较分散的矿山,自卸汽车输送 破碎转运机站 分类: 1)按移动能力可分成:固定式(fixed crusher)、 半固定式或半移动式、可移动式和全移动式或自 行式。 ? 固定式:整个服务年限一般不动,如德兴铜矿 ? 半固定式或半移动式:移设时间不超过10年,移 设工作几周,如鞍钢大孤山铁矿 ? 可移动式破碎站:1~2年移设一次,移设时间3天 ? 全移动式或自行式:具有行走装置——履带、轮 胎、液压和轨道等 2)按破碎机种类分成: 旋回式破碎站:处理硬岩能力大、但安装高度大 颚式破碎站:重量轻、体积小、但对硬岩处理能力较低 对棍式破碎站 3)按处理能力大小:小型(100~1000t/h)、中型 (1000~3000t/h)、大型(3000~10000t/h)。 采场破碎站在硬岩矿山的应用 年份 1981 1984 1988 1989 1991 1996 矿山 锡兴 国家 南非 加拿大 美国 澳大利亚 岩种 铁矿剥岩 能力(t/h) 移动方式 半移式 可移式 半移动式 半移动式 半移动式 半固定式 吉卡 扎伊尔 智利 铜矿 铜矿 铁矿 铜矿 铜矿 6000 6600 6750 3330 4600 9600 胶带运输机 ? 普通带式输送机(倾角≤18°) ? 深凹露天矿,大倾角输送机:1986年首台。世界 知名的制造商:美国大陆输送机设备公司 (Continental Conveyor Equipment Company)。 用上下两层胶带夹持物料,承载交代用普通的槽 形托棍支承。 1.7 露天开采设备的智能化 发展现状及趋势 ? 20世纪80年代以后,随着微电子技术和卫星无线 通讯技术的飞速发展,露天矿设备在开发和应用 方面开始了自动化和智能化进程。 1)车载监控技术:监控设备的完好状态、提供相关 维护信息。目前国外生产的露天矿大型穿孔、装 载和运输设备一般都配有车载监控分析系统。 2)矿山调度系统: 人工调度——自动调度 监控目标:重点设备——全矿范围 如美国模块采矿系统(Modular Mining Systems) 公司推出Dispatch的矿山管理系统:全面提供实 时数据和前期生产数据,进行实时的设备监控。 3)视线范围内的机器远距离控制 趋势:在集中控制室内进行远距离操作 自动化与智能化的全面开采系统(TMS Total Mining System) ? 车载监控和定位系统(以GPS为基础) ? 生产控制系统 ? 专用软件集成化数据库系统 ? 矿山模型建立系统和地理信息系统(GIS) ? 采矿计划系统 ? 双向车载通信网络 全球卫星定位系统 GPS GPS GPS GPS 钻机 电铲 汽车 推土机 采矿计划系统 中央调度设施 采矿作业控制 1.8 地下采矿设备 受开采空间的生产条件限制,地下采矿设备要求 机动灵活、适合各种开采条件。 趋势:发展智能化、提高设备自动化作业水平 铲运机(Load-Haul-Dump) ? 世界知名的厂商主要有芬兰的Sandvik Tamrock 公司Toro铲运机分公司、美国的Atlas Copco Wagner公司及德国的HFH公司 ? 20世纪60年代以来,铲运机的工作是从采场出矿 并转运到阶段溜井。 随着井下汽车的发展,目前在国外现代化的矿山 一般是将汽车开到采场或采区,接受铲运机的装 载。 井下运输汽车 ? 铲运(装载)机的完善和发展带动了井下汽车 (Underground Haul Truck)的进步与应用。在澳 大利亚大约只有1/3的地下矿山使用竖井提升; Kanowna Belle矿在第4期工程中,选用斜坡道和 Wagner MT5000汽车的运输系统,与竖井提升系 统相比可节省5000万澳元。 ? 世界知名的专业生产井下厂商主要有芬兰的 Sandvik Tamrock公司、美国的Atlas Copco Wagner公司等 井下钻机和凿岩台车 ? 国外:目前先进的钻机和凿岩台车大部分都是电 动或液压为动力,气动冲击钻机一般采用高风压 (1MPa)。 ? 国内:以低风压的冲击钻机为主 ? 深孔凿岩: ? 国外:潜孔和压轮钻机 ? 国内:基本采用YQ系列或进口潜孔钻机 ? 知名生产厂商: Atlas Copco 公司 复习题 ? 地下采矿设备大型化与智能化发展概况 ? 露天采矿设备大型化及其智能化发展概况

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