采矿设备的现状分析与发展研究

张文瑞

摘要：文章介绍了露天采矿设备中的装载设备以及运输设备现状和发展，介绍本厂中应用的装载设备以及运输设备。在分析露天采矿设备现状的同时，指明露天采矿设备的发展方向，为企业的发展提供一些参考。

关键词：露天采矿设备;现状;发展

引言

目前，我国经济快速发展以及对各种能源的需求量不断增加，煤炭资源一直以来都是我国的主要能源形式，是目前我国电能生产的主要燃料。我国露天煤矿占据全国煤炭生产重量约1/10，开展露天煤矿建设的同时，也在不断应用现代化的大型露天采矿设备来提高生产能力，在应用各项先进技术的同时，也推动露天采矿设备向电子化和自动化方向发展。本文分析露天采矿生产中所应用的装载、运输等设备的现状和发展，并展望未来露天采矿设备的发展趋势。

装载设备的现状与发展

露天采矿设备中的装载设备主要有机械挖掘机以及液压挖掘机等类型。挖掘机的发展主要由手动方式向蒸汽驱动以及内燃机驱动和电力驱动等方式逐渐发展和演变。目前最为常用的是钢丝绳和齿轮推压方式的电动挖掘机，这也是露天矿山中采剥工程所需要的机械设备;比较常用的是单斗挖掘机，以及目前比较先进的多斗挖掘机。针对液压挖掘机来说，功能更加多样化，这大大提高了劳动生产率和工程质量。在技术不断发展和进步的同时，铲斗容量也在持续增加，而且在相关技术进步的同时，也降低了故障概率。此种挖掘机也在露天采矿中开始广泛采用。

以其中的WK–35挖掘机为例，首台WK–35挖掘机于2007年9月在神华准能黒岱沟露天煤矿投入生产，运行时间超过60000小时。其主要特点为自主开发研制产品，具有自主品牌和自有知识产权;整机功能配置齐全，性能参数选择合理，总体布置、结构设计、传动系统设计先进，性能完善可靠;推压方式为单梁起重臂、双梁斗杆、齿轮齿条式推压;主要结构件选材合理，结构先进;传动系统布置合理，传动件全部采用硬齿面齿轮传动;回转机构和行走机构采用行星齿轮传动;电气及其控制系统采用成熟的交流变频调速系统和数字控制技术;主要外购配套件选用进口名牌产品;具有铲斗容量大、工作范围大、生产效率高、适应性强、主要结构件和易损件寿命长、易于维护保养、故障率低等特点。整机技术水平达到当代国际先进水平，填补国内产品的空白。WK–35型挖掘机可与载重量为172～263吨的矿用自卸汽车配套使用;可适用于年产量在1500万吨级及以上规模的大型露天矿山。

运输设备的现状与发展

露天采矿中的运输设备主要经历了以下发展并有几种类型：首先是电动轮自卸汽车，最早应用于上世纪60年代，表现出较好的灵活性、较高的使用效率和经济效益等优点。在自卸卡车等大型设备应用的同时，也降低了生产成本、提高了生产效率;其次是机械传动式自卸汽车，在机械传动式运输设备的基础上表现出良好的优越性和发展速度，载重量也在不断增加;再次是自卸卡车–破碎站–带式输送机运输系统，此运输设备在目前的露天采场破碎系统中广泛应用;最后是自移式破碎机，此设备是在露天采场中集中控制和调度系统发展的过程中逐渐应用的，提高了露天矿山开采效率和矿山产量，对于露天矿以及整套工艺的应用具有促进作用。此外，还有架线辅助运输系统，其应用较大的汽车牵引力，表现出较强的爬坡能力以及较快的车辆运行速度。此外，油耗也比较低，在开展露天采矿设备的同时，实现经济效益的提升。

以北重的NTE240级矿用自卸车为例，其载重为220～236t，主要特点有以下几方面：第一是良好的机性和行走平顺性，这是由于具有最佳方向控制和几何参数、独特的气液悬挂;第二是较高的使用储备，由于组件采用当代先进的加力技术，大架和车厢采用高强度材料制成;第三是由于采用舒適的驾驶室、全液压方向控制、高效液力减速装置、带护板的车厢等，表现出良好的司机舒适性和安全性。总结其性能特点为：技术保养劳动强度底;零部件高度统一使用储备高;最佳的装备和零配件价格;全过程服务保障和技术跟踪;耗材使用范围广;根据用户的意愿对产品的性能结构更新改造;维修简单。

今后露采设备主要发展方向

首先是司机室内的工作环境会更加舒适，工作环境的改善方向是通过坑下的洒水降尘等措施来减少粉尘问题，并且不断引入先进的工程机械设备，在避免粉尘和扬尘等危害人员身体健康的同时，还要确保驾驶环境的舒适性。露天采矿设备在设计阶段就开始注重人性化问题，全面、合理的考虑到设备使用的安全性和舒适性，不断进行优化设计，做到“以人为本”。同时，提高采矿设备的安全性也可以减少安全事故的发生，保障施工人员的生命安全。

其次是为了提高露天采矿效率和经济效益，需要推动露天采矿机械设备向大型化和自动化方向发展，不断提升自卸车载重的能力。智能化的发展方向，就是司机行为监控系统、卡车防撞预警、安全带未系报警、防疲劳系统、车载称重系统、胎温胎压监测系统、车辆燃油监测系统、卡车盲区监控及倒车影像系统等）、无人驾驶（如CAT® MineStar™ （矿山之星）系统等）发展和应用。针对电铲来说，不仅是驱动方式上的改进，而且在加载各类检测系统（智能斗齿识别系统、盲区监控系统、称重管理系统、电量及润滑油消耗管理系统、设备健康管理系统）的同时，也在向智能化和信息化方向发展。近年来，我国的各类大型露天采矿设备不断增多，也在逐渐靠近甚至超越国际先进水平。设备的大型化实现了高产高效，为企业带来了良好的经济效益，而且大型设备相对配置的人员较少，降低了管理风险。同样生产能力的设备，单台套能力越大，经济效益越好。

同时，无人驾驶技术也在不断的成熟完善，无人驾驶是指通过在设备上安装多种传感器、GPS导航、控制器和通讯组件等来取代原来坐在驾驶室内的司机，并在导航卫星的支持下通过地面控制中心、通信基站等控制使设备能按特定路线行驶、装载和卸载，自动地完成作业。拿卡特彼勒的卡特MineStar（矿山之星）来说，当前卡特的自动化系统Cat® Command包括定位、环境（路况）检测、机器控制、无线通信和位置控制，其原理是基于精确的GPS，在比较固定的路线行驶，GPS接收器连续不断地监测卡车的位置和方向，激光测距仪将扫描卡车前面的路面来确定是否有障碍，数据经过计算机处理告诉操作机器人如何执行，同时该系统还包含有一个FleetCommander（车队管理）套件，这是个综合性的地表采矿监测和控制系统，通过与现场移动设备的实时交互，可以使矿山经营者提高设备利用率、管理操作者、跟踪物料移动和监测生产，有效提高生产率10–15%。对应的国内也在不断完善V2X技术，V2X即车与车（V2V）、车与行人（V2P）、车与基础设施（V2I）、车与网络（V2N）等之间互相感知的一个通信系统，用以构建“人车路云”高度协同的互连环境，实现车路协同控制、车车协同编队、远程操作等高级/完全自动驾驶业务，最终支撑实现完全自动驾驶。

通过无人驾驶技术可以减少司机费用开销、减少燃油费用、减少受不良天气条件的影响、精准的操作使得轮胎寿命提高40%，从而有效提升工作效率降低劳动力成本、增加生产率，同时在安全方面，无人运输系统比传统方式安全得多，障碍物侦测系统发现行走路线上有其它车辆或人，就会马上减速或停车，系统可避免与在矿山内工件的其它卡车、平地机、推土机、服务车和别的设备相撞，消除了行驶误差，不会因驾驶员疲劳及误操作而引发的事故，安全性增强。

最后是通过应用计算机技术来实现露天采矿的最佳规划设计，重点从露天采矿作业中的装载、运输设备等方面来应用高新技术，适应不同露天矿具体生产条件，达到预期的经济效益。在露天采矿技术设备中，我们需要使用爆破设备和器材来提高采矿质量和速度，通过处理小的空间和领域来扩大开采范围，遇到突发情况时，我们要把损失减到最小化。爆破设备和器材实现机械化的配套作业和普遍运用，有利于我们在采掘工作中更好的了解其情况和发展方向，提高安全性和可靠性。设备的技术性使用是采矿技术的前提，随着智能化采矿技术的突破和兴起，在不久的将来，无人驾驶在这样大型的工作环境中，已不再是梦想，将是未来发展的新趋势。

结语

目前我国的露天采矿需求不断增加，我国在不断引入国外先进采矿设备的同时，加大露天采矿设备的自主研发和应用。针对目前露天采矿设备的应用现状，主要发展方向是应用先进技术。不仅仅是充分应用露天分期开采陡帮扩帮技术、半连续、连续开采技术，而且在此技术的基础上推动露天采矿设备的应用向智能化、大型化方向发展。也就是说，在应用高科技电子控制系统的同时，降低设备的造价以及运行成本，提高设备的灵活性和生产效率，促进露天采矿设备向自动化和智能化方向发展。

参考文献

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