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发展智能化矿山应与采矿工艺技术深度融合

李志鹏

中国华冶科工集团有限公司

摘要: 随着我国的发展与建设,当前各行业对矿产资源的依赖性都越来越强,这也是促进采矿行业发展的推动力量之一。但是就目前情况来看,采矿工艺在应用中依然存在较多问题,此外,设备、操作程序等也有待提升,应根据不同环境、地质条件,合理的选择并应用先进技术。如何在采矿工艺方面进行完善,在提升资源开采效率的同时,减少对环境的破坏,是有关人员需要思考和解决的问题。因此,对智能化采矿工艺技术在采矿工程中的运用进行研究具有重要意义。本文对发展智能化矿山应与采矿工艺技术深度融合进行分析,以供参考。
关键词: 智能化矿山;采矿工艺;分析
DOI:10.12721/ccn.2022.157201
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引言

煤炭作为我国社会发展和经济建设的重要支撑,对煤炭资源的开采要合理使用采矿工艺与技术,进而提高煤矿采矿作业的效率和煤炭质量、增加煤矿的经济效益。为满足建设发展需求,煤矿还要结合实际采矿情况选择科学合理的采矿工艺,积极提升自身技能创新力,不断完善和创新采矿工艺与技术,为我国煤炭行业发展提供动力。

1传统采矿技术概况

当前我国的采矿技术,有充填法、崩落法和空场法三种基本思路。传统采矿技术思路存在劳动强度高、生产效率低、成本可控性低的特点。1950年代采用的干式充填采矿法,以采石场石料为基本充填物料,自下而上逐步完成分层回采作业,该推进过程,由于存在填充不密实、产能过低等问题,逐渐被水力充填法所取代。水力充填有上向分层充填、下向分层充填和壁式充填三种类型。该方法的实质是以机械加压的方式,过滤矿浆中的水分,以其沉积物作为充填物料,代替干式充填法中的废石填充料。该方法由于提升了机械的使用效率,一定程度上缓解了填充不密的情况。崩落法的应用在我国采矿领域最为普及,其中的无底柱二分段崩落法,通过引入大参数措施,有效增加崩矿量,大幅提高了采矿强度和开采过程中的安全系数。该方法的应用思路,基本上具备了智能化采矿技术的雏形。

2智能化工艺在采矿工程中应用的必要性

无论是对自然资源的利用,还是矿山开采技术的发展,我国和发达国家相比都有着较大差距,在开采过程中资源浪费、随意开采、过度开采的情况不可避免会发生。我国各行业的发展都离不开矿产资源,例如很多建筑材料、化学材料都是以自然资源为主的。资源储存量的多少,开采效率的高低,都是衡量国家综合实力的重要参考依据。随着科技的发展,智能化采矿工艺的应用较为普遍,能够解决传统开采中存在的各种弊端,包括资源浪费、土地污染、环境破坏等。此外,智能化工艺的应用,也符合国家提出的可持续发展理念、绿色发展理念,能够更好的保护我国资源。

3煤矿采矿作业的特点分析

3.1煤矿采矿作业具有固定性

煤矿采矿作业,顾名思义,是对煤炭资源的开采过程。作为自然发展形成的不可再生资源,煤炭是重要的城市生产建设“参与者”。在对煤矿进行开采时,采矿企业主要针对煤层丰富位置进行开采,煤矿采矿作业具有固定性。

3.2煤炭资源不可再生

作为不可再生资源,煤炭资源面对日益增长的开采需求,储备量随煤矿开采力度的加深不断降低。此时,采矿企业会关闭枯竭煤矿并对其他煤矿进行开采。值得注意的是,煤炭资源的需求量持续增加,当完成对煤矿浅层煤炭的开采后,就会开展深层煤炭开采,这不仅对煤炭质量有所影响,还会使深层地质结构不再稳定,严重情况下会导致安全事故。

3.3煤矿采矿方法相对滞后

目前,我国煤矿采矿方式在不断完善和创新,但与发达国家相比还存在一定的差距,机械化和自动化采矿作业能力水平较低,常用的方式就是人机结合。

4智能化采矿技术的具体运用

空场采矿工艺技术是非常有代表性的一种现代矿产资源开采技术,通常用于煤矿回采作业中。在应用该技术时,有一些关键点需要注意,首先要对煤矿实际地形、地质条件进行深入的勘测,然后按照施工布置图将施工区域划分为矿柱和矿房两部分。分区域开采是为了更合理地利用设备和矿井本身的条件对矿井进行最优挖掘。矿房区域是首先被开采的区域,此时矿柱作为矿房的支撑屏障,两者相互结合,很大程度上提升了开采效率。空场采矿工艺技术最科学、最先进的地方是各区域可以独立进行生产工作,摆脱地下开采环节的一些束缚,使矿产资源得到有效的开发。相较于其他采矿工艺技术而言,空场采矿工艺技术的煤矿开采率得到显著提升。但是,空场采矿工艺技术也存在一定的缺陷,例如无法精确获得煤层分布情况,无法保证矿区空间与矿柱的比例分布平衡;在回收矿柱时,较大的爆破力会破坏矿区周围的岩体。因此对于煤矿企业来说,因地制宜选择合适的工艺技术尤为重要。

5推动现代采矿技术的发展

5.1明确区域发展方向

由于地理、气候、发展水平的差异,各地区开展矿产项目的条件也完全不同。要实现矿产开采和地区经济的均衡发展,就要从当地的实际情况出发,制定完整的开采规划和发展目标。在经济发展状况良好的地区,可以适当加大对试运行中的现代采矿技术的应用,开展信息化采矿,为智能化矿山的建立积累必要的经验。

5.2减少对矿区的污染

保障开采作业的清洁性是实现安全生产的必要环节,也是员工素质培养的重要课题。要纠正以往矿产开发对环境的破坏,就要重点提高员工的环保意识。在具体开采环节,相关企业应完善相关规定,从对开采作业的规范化管理和绿色生产设备的引入两个方面,切实减少开采过程中的废弃物堆积。规范化管理,一方面是生活领域的规范化,减少员工生活垃圾及废水的任意排放,对各种废弃物实行集中处理;另一方面是生产领域的规范化,通过控制系统,提高开采环节的总体清洁度。

5.3加大监管力度

资源开采的危险性较大,尤其是在陌生区域和地下环境中,危险性会更高,因此需要安排专业人员进行监督。部分单位为了经济效益,随意开采、过度开采的情况十分严重,由于没有监管人员,会造成大量的资源浪费和环境污染。当地政府可针对开采作业进行管理,制定完善的监管体系,对破坏资源、矿产开采的方式等进行管理。

5.4采煤机智能化技术

在煤矿采矿工程中,采煤机切割煤岩工艺是重要的核心技术,采煤机智能化技术包括姿态感知、视频监控、交互通信、记忆截割、自动定位及煤岩识别功能,通过智能化系统实现采煤机的“智能感知+人工远程干预”运行。

5.5刮板输送机和带式输送机智能化技术

将切割采集的煤炭运输到煤仓,需要刮板输送机和带式输送机完成运输。在实际煤炭运输过程中,需要采煤机的切割能力和刮板输送机、带式输送机的运输能力相互匹配,实现正常的煤炭运输。智能化采矿技术可以轻松实现“三机协调”运行,刮板输送机可以实现智能控制、破碎自动化、自动调直及自硬化耐磨等功能;带式输送机可以实现智能驱动、智能保护、煤流管控以及自移机尾等功能。

结束语

综上所述,能源是社会发展的基石,也是实现产业升级和社会转型的关键因素。现代采矿技术的应用,对于保障我国能源安全,推进国家的可持续发展意义重大。要进一步提高我国采矿技术的发展水平,就要坚定不移地促进智能化矿山与采矿工艺技术的进一步融合。

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