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21世纪，矿业引入了一种全新理念，就是构建一种新的智能模式，实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。智能化成为矿山行业转型升级的必然之路。 目前，国内矿山主要处于自动化向智能化过渡阶段，而部分国外矿山已经实现了无人矿山，如瑞典的基律纳铁矿，作为世界最大地下矿山，基律纳铁矿已全面采用智能采矿技术。 基律纳铁矿位于瑞典北部，深入北极圈内200ｋｍ，是世界上纬度最高的矿产基地之一，全年中有一大半时间被大雪覆盖，严寒难耐。同时，基律纳铁矿以产高品位铁矿石著名，其铁矿蕴藏量约18亿t，矿山井下巷道宽阔，采矿设备十分先进，是目前世界上最大的铁矿山之一。 基律纳铁矿设计原矿年生产能力为2200万t，采用高分段无底柱崩落采矿法采矿，竖井斜坡道联合开拓，按照矿山生产安排，计划在2018年前完成系统改造和产能提升，届时将实现3500--4000万t的生产能力。 据了解，基律纳铁矿已实现了“无人智能采矿”，仅依靠远程计算机集控系统，工人和管理人员就可实现在远程执行现场操作。在井下作业面除了检修工人在检修外，几乎看到其他工人。 空无一人的巷道 多重联合的矿床开拓方法基律纳铁矿采用竖井+斜坡道联合开拓，矿山有3条竖井，用于通风、矿石和废石的提升，人员、设备和材料主要用无轨设备从斜坡道运送。主提升竖井位于矿体的下盘，到目前为止，采掘面和主运输系统已经下移了6次，目前的主要运输水平在1045m水平。 主斜坡道位于矿体北部的下盘，坑口在工业场地附近，标高为+230m，在进口段为单车道、双巷，延伸至420m水平时合并成为一条双车道的单巷斜坡道，直线折返形式向下延深与各生产水平、辅助水平联结。斜坡道的坡度为1∶10，巷道局部采用喷锚网支护，路面均进行了硬化处理。 高效合理的开采工艺1965年，基律纳铁矿由露天转入地下开采后，一直采用特大规模无底柱分段崩落法开采并沿用至今，分段高一般为50—55m。 这种采矿方法的优点主要有: ✨ 有利于大规模、机械化、高强度开采； ✨ 井下作业场所比较安全； ✨ 采矿工艺灵活，开采工作面易灵活调整，可多个作业面同时回采； ✨ 回采工艺简单，生产设备和开采工序可实现标准化。 缺点和不足主要为矿石贫化较大，以及采场底部出矿时，多在独头的巷道中作业，通风难度较大。 先进的凿岩设备及钻孔装药、爆破方式巷道掘进采用凿岩台车，台车装有三维电子测定仪，可实现钻孔精确定位。巷道掘进采用深孔掏槽，孔深一般为7.5m，孔径64mm。采场凿岩采用遥控凿岩台车，孔径115mm，最大孔深55m，该台车采用激光系统进行准确定位，无人驾驶，可24h连续循环作业。 采场大直径(115mm)深孔(40-50m)装药使用装药遥控台车，炸药为抗水性好、粘度高的乳化炸药，可以预装药，不受孔内积水影响，返药量少。爆破网络为人工连接，一般采用分段导爆管雷管、导爆管和导爆索网络。 高效的远程控制运输和自动化运输设备 基律纳铁矿采场凿岩、装运和提升都已实现智能化和自动化作业，凿岩台车和铲运机都已实现无人驾驶。矿石装载采用遥控铲运机，斗容25t，单台效率为500t/h，周平均出矿量约3.0-3.5万t。这种铲运机无废气排放、粉尘少、低噪音、使用寿命长，便于集中维修。 井下运输系统有胶带运输和有轨自动运输两种类型，胶带运输主要负责井下破碎站至提升箕斗段运输，有轨自动运输一般由8列矿车组成，矿车为连续装、卸载的自动化底卸车。 矿石装运和提升都已实现智能化和自动化作业，矿石装载采用阿特拉斯公司生产的Toro2500E型遥控铲运机，采用光缆系统和遥控操作选择的自动导向功能，实现无人驾驶。 胶带输送机自动将矿石从破碎站运送到计量装置中，竖井箕斗在指定位置停稳后，矿石自动装入箕斗，工作人员按下手柄提升机随即起动，将箕斗提升至地表卸载站后，箕斗底门自动打开，完成卸矿。该装载和卸载过程为远程控制，之后又通过技术改造，提升系统实现了智能化。 除了基律纳铁矿，力拓铁矿、智利特尼恩特铜矿等都在矿山智能化转型过程中取得了自身进展。智利特尼恩特铜矿采用的是山德维克的AutoMine系统，该系统使得矿山运输系统自动化，包括行驶、装矿、卸矿工序。操作人员可在地表控制室控制，且一人控制多台铲运机和卡车，随时可将铲运机在线转至遥控等待、自动或遥控操作状态，而无需停车。而力拓的“未来矿山”计划中，远程控制中心不但可以操控每台矿山钻机和翻斗卡车，且每台钻机和卡车之间也可以“对话”，实施同步数据交流，以达到机机协作；加拿大也制定出一项拟在2050年实现的远景规划，即建设一个无人化矿山，通过卫星操控矿山的所有设备，实现机械破碎和自动采矿。可见，矿山智能化已经成为不可逆转的时代趋势。 |
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