地下金属采矿技术及潜孔钻机的进展与趋势

2019-01-03孙飞

中国金属通报 2019年3期

孙飞

（海南山金矿业有限公司，海南海口 570100）

通常在进行金属采矿，尤其是具有较高价值的金属矿开采时需要采用地下采矿的方法，且随着近年来采矿技术的提高以及相应穿孔设备水平的提高，以及国内引进了先进的采矿工艺。随着近年来全世界地下采矿设备发展和趋势逐渐呈现露天优良穿孔设备引入到地下，并能够呈现节能化画，大型化，自动化的方向发展。

1 下金属采矿技术和设备

近年来，我国在地下金属采矿过程中其采矿技术得到了发展，为顺应全球技术发展趋势，将先进的采矿技术应用到地下，即发展地下露天矿开采，相对来看，我国目前采矿技术以及相应的装备水平已经实现了全球领先水平。

（1）留矿采矿。过去我国采用的钻机型号为TII-4，其直径为四十毫米，深度为1.5米，而之后我国开始采用重型凿岩机，钻直径为60到80mm，潜孔钻机钻直径为100到120mm，直到上世纪80年代，我国利用这种留矿采矿的方法进行有色金属采出量占据总金属出矿量的34%。（2）崩落采矿。在上世纪50年代，我开始采用YQ-100等多种采矿钻机，凿岩为中深孔，利用这种方法采矿量达到35%。而到上世纪80年代，采用了高风压潜孔钻机和牙轮钻机。（3）空场采矿方法。在上世纪70年代，国内很多采矿厂均采用这种空场采矿的方法，然而进入80年代后期利用这种方法的采矿量达15%，从上世纪50年代中所使用的是TII-4，中深孔，之后改用YG-40等钻机。（4）VGR的方法。在上世纪70年代，由L CLang提出了VGR的方法，能够将露天开采化的设备植入地下进行高效开采，这种方法在美国，加拿大，西班牙等国家广泛使用。而针对凡口框采用的是瑞典ROC306型号以及我国所研制的DQ-150型潜孔钻机，其直径为110到165mm，主要是利用球形药包从下往上进行逐层落矿，这种方法也被称为是FDQ的采矿方法。（5）大规模地下采矿。利用这种方法主要是能够实现深孔凿岩和大直径孔径的采矿方法，能够实现空场和大采场阶段和连续机械性的采矿出矿，大规模地下采矿对于所使用的穿孔设备要求较高，一般来说其直径需要达到100到250mm，钻孔深度为50到100米，平行孔斜率为。1%。很多希望国家利用这种采矿技术将露天用潜孔钻机引入地下，比如法国所研发的水星14H全液压采矿车等，利用这种采矿方法，能够使台班速度增加两倍。（6）地下连续开采的工艺技术。相对来说，我国在地下开采工艺技术和相关设备的研究上比较滞后，在上世纪80年代，有色总公司投资6000万元，进行大孔径凿岩钻机和相关工艺的技术研究，且取得了一定的成功，能够为我国进行地下连续采矿开辟新纪元。

2 对地下金属采矿潜孔钻机的发展

由于目前采矿所采用的潜孔钻机，体积较小，重量较轻，结构简便，因此成为了地下采矿的主要成果设备。比如在上世纪70年代所采用的中潜孔钻机是滑撬式底架，然而由于这种设备效率较低，而且很难移动，没有实现广泛应用。之后，加拿大金属公司针对露天矿潜孔钻机进行改装，将其应用于地下采矿，同时与其他公司合作制造了潜孔钻机的VCR采矿方法。瑞典国家的潜孔钻机在VCR采矿过程中也取得了显著的成功。之后陆续采用的潜孔设备包括苏联所生产的CB-Y6型号潜孔钻机，瑞典生产的COP6潜孔钻机，以及我国仿照苏联生产的包括YQ-100B和CYQ-80潜孔台车等相关设备。

从上世纪80年代开始，随着地下采矿和潜孔钻机迅速发展，研究人员研发了自行式潜孔钻车导轨式以及高精度的潜孔钻机，主要有以下几种：M188型号潜孔钻机，这种钻机是由瑞典公司制造的，配有COP62型号的潜孔冲击机和柱齿钻头，其直径为165mm，能够钻入100米深的下向孔和上向孔。在进行凿岩平行中通过激光对钻机进行准确定位，激光器安装在巷道一端，再传给右侧的两个靶标作为导向，在钻机29型号的测斜仪上可以按照钻孔方向调整推进器的位置，其他设备能够稳定风压，实现转速平滑，其钻凿声孔斜率控制在1%的范围内。此外，还有SQZ-1潜孔钻车。SQZ-1的潜孔钻车是由我国自主研发的一种设备，主要应用于深孔分段爆破掘进天井钻孔，这种潜孔钻车其中钻孔斜率能够控制在1%的范围内，钻孔直径为100mm，深度为40到50米，体积较小，能够通过一次定位之后，在转到天井范围中，所有平行深孔造价较低，尤其适用于一些中小型等矿山开采。TYQ-80型号的履带式潜孔钻车，配用了YQ-100B潜孔冲击器，能够使用于地下开采和露天开采的中深孔凿岩中，并获得良好的凿岩速度，其孔径为90mm，凿孔深度高于30米，也是一种比较先进的凿岩工具。

进入90年代之后，人们高度重视地下金属潜孔钻机的性能，并且不断对产品进行完善，赋予了很多钻机新的功能。占据优化。加拿大等公司使用多功能凿岩穿孔设备，能够满足为VCR采矿技术高精度深炮孔的要求，根据连续采矿系统研发的CD系列潜孔钻机是属于天井钻机和潜孔有效结合的，既能够钻天井，同时还可以进行潜孔凿岩，能够实现钻具的优化，为采矿界提供经济高效的钻孔设备。拓展功能。可以通过增加新的钻杆，加大其钻孔深度，更换高性能的钻头和冲击器进一步扩大钻孔的范围和其他钻具，能够使潜孔钻机性能实现拓展。对于一些中小型的矿山来说目前仍采用的潜孔钻机型号为YQ-100，由于这种钻机占地面积较小，重量轻，结构比较简便，使用便捷，但在实际使用过程中发现参数设置不合理，相配套的旁侧排气冲击器很容易受到破坏，使其寿命较短，同时在操作过程中凿岩效率低，而新型研发出来的潜孔钻机型号为KDQ-100G，能够有效改善这些问题，对于已建立空气压缩机系统的采矿区来说也是一种经济高效的钻孔设备。延长活塞和钻头的寿命。使用高风压墙孔冲击器活塞式，很容易在使用过程中出现断裂问题，因而研究学者针对提升冲击器活塞使用周期进行深入的研究，通过选择高质量的原材料优化结构，制定热处理工艺，目前已经取得了良好的效果，钻头消耗的费用占据炮孔的20%。尽管上世纪我国很多潜孔钻机已经利用柱齿钻取代了过去的焊片转头，然而由于钻头使用周期较短，为解决这一问题研究学者从材料，热处理方式，硬质合金齿性能等多个方面，针对这些问题进行分析。

3 展趋势分析

目前国内积极引进国外先进的设备和技术，实现技术创新，已经研发了多种穿孔设备，部分设备的技术参数指标已经达到世界先进水平，然而从一定程度上来看，在产品品种，使用寿命，使用周期等方面还与西方发达国家存在一定差距。因此，我国地下金属穿孔设备在研发过程中主要趋向于以下方面：促进新产品的开发，丰富设备品种，能够适应复杂多变的金属采矿地质条件，提高采矿和设备制造水平，降低生产成本，提高产品质量。同时在地下穿孔设备中，微型计算机的应用也是未来设备的发展趋势。目前，美国，日本，英国，法国等国家在穿孔设备上利用了微型计算机，能够提高其钻孔的精确度和使用寿命，进一步实现自动化，解放人力，在一些地板较滑，照明较差，环境质量不佳的环境下，能够使钻孔部分实现远程遥控，可以实时收集显示和自动记录钻孔的参数变化，未来这种钻机将会实现自动化和智能化系统，使我国金属采矿钻孔穿孔设备实现新的技术革命。