林 勇 栗盼平

(新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河 836700)

0 引言

中國礦業(yè)發(fā)展的一個重要特征就是礦井井型的擴大，以及產(chǎn)能的不斷提升，隨著長期開采的深入發(fā)展，開采深度越來越深，開采環(huán)境越來越復雜。傳統(tǒng)的小型生產(chǎn)設備已越來越難以滿足產(chǎn)能提升的需求。近10年來，國外礦山機械的發(fā)展，不僅在追求大型化的趨勢，明顯地轉(zhuǎn)向優(yōu)化設備性能、提高設備的可靠性，實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)安全、舒適、低成本方向發(fā)展。大型礦山企業(yè)實現(xiàn)采礦裝備大型化、無軌化、系列化、成套化，已成為必然趨勢。

1 大型采礦設備在阿舍勒的應用背景

阿舍勒銅礦位于新疆阿勒泰地區(qū)哈巴河縣西北部，礦體走向長度853m，最大垂深900m，礦體東翼平均厚度45m，西翼平均厚度20m，傾角55°～85°，具有走向長度長、埋藏深、儲量大與水平厚度大等特點。其二期設計生產(chǎn)能力為6000t/d，為保證資源量的銜接，二期開采需全面大規(guī)模展開，但是，隨著開采深度的不斷增加，深部開采面臨著以下幾個方面的問題：

（1）深部礦體受節(jié)理裂隙切割、斷層的影響，巖體結構呈塊狀、散體狀和碎裂狀，使得巖體完整性和整體強度大大降低；

（2）在高應力環(huán)境和大藥量頻繁爆破的強烈擾動下，深部巖體開挖極易誘發(fā)圍巖體發(fā)生巖爆等地質(zhì)災害；

（3）為滿足礦山二期工程設計生產(chǎn)能力，深部開采需要多中段、多采場進行回采落礦，此種情況下進行大規(guī)模采礦作業(yè)，以傳統(tǒng)的施工設備及施工工藝的臺效和安全性而論，不僅難以達到二期設計生產(chǎn)能力，同時在各工序施工過程中存在較大的安全隱患；

（4）如何做到礦產(chǎn)資源的節(jié)約與綜合利用，提高資源開發(fā)利用率，實現(xiàn)“機械化換人、自動化減人”的目標，達到“低消耗、高產(chǎn)出”的要求，使企業(yè)由“勞動密集型”向“技術密集型”跨越等問題亟待解決。

2 大型采礦設備的引進及應用效果

2014年起，阿舍勒因地制宜，立足井下生產(chǎn)條件，尤其是礦體賦存情況、圍巖性質(zhì)、采礦方法、巷道規(guī)格、現(xiàn)有開拓工程及基建情況、井下動力設施敷設情況等，同時調(diào)研、走訪了大量礦山設備生產(chǎn)企業(yè)以及大型采礦設備應用企業(yè)，并對大型采礦設備在阿舍勒的應用進行充分的系統(tǒng)化分析論證后，制定了與井下實際生產(chǎn)需求相適應的大型采礦設備引進方案，逐步開展以機械化、自動化程度較高的大型采礦設備取代傳統(tǒng)設備及部分施工工藝，為礦山深部安全、高效開采提供保障。

阿舍勒銅礦二期開采400～0m中段礦體，分段高度為50m，采礦方法為大直徑深孔嗣后充填采礦，2014年，新主、副井尚未完成施工，通風、提升、充填系統(tǒng)等基建工程均未完善，主斜坡道已延伸至0m以下，其它相應開拓工程主體基本完成，部分區(qū)段施工所需風、水、電等已完成標準化施工。

表1 阿舍勒井下主要巷道規(guī)格

由于阿舍勒井下生產(chǎn)一直以來均采用無軌設備，各巷道斷面規(guī)格及尺寸可滿足大多數(shù)設備的運行。2014～2015年先后引進多臺大型采礦設備，用于加快施工二期開采礦體的相應開拓、采切工程，為進一步釋放產(chǎn)能提供了有利支撐。

2.1 配套引進采、掘、支、鏟裝等作業(yè)相關設備

傳統(tǒng)的風動手持鉆機打眼掘進、撬毛、支護作業(yè)時，作業(yè)人員將直接暴露在有冒頂、片幫，甚至巖爆危險的頂板下方，存在極大的安全隱患。首先引進阿特拉斯Boomer281鑿巖臺車用于掘進作業(yè)、Boltec 235錨桿臺車用于支護作業(yè)，撬毛臺車用于清理工作面浮石及兩幫開裂巖石，以替代傳統(tǒng)的人工施工工藝，同時配套引進金川公司JCCY-2鏟運機、山特維克LH410鏟運機、LH514鏟運機、UK-20井卡、同力卡車進行工作面廢石、礦石鏟裝運作業(yè)，形成了具備“采、裝、運、處、支”協(xié)同作業(yè)能力的施工作業(yè)隊伍。

引進阿特拉斯·科普柯Boomer281鑿巖臺車，用于原巖巷道掘進。

Boomer281掘進鑿巖臺車，可配備COP1638或COP1838鑿巖機。隧道和礦山用全液壓鑿巖臺車，采用液壓控制方式，配備BUT28鉆臂?？筛鶕?jù)礦體賦存條件、原巖性質(zhì)選配相適應的鑿巖機。

從生產(chǎn)效率、成本方面考慮：相較于傳統(tǒng)的手工鉆掘進，鑿巖臺車的掘進效率更高，成本更低。鑿巖臺車掘進一個中等巖石硬度的掘進工作面（掘進斷面為4.3m×3.7m，炮眼60個，掏槽眼5個，孔深3m）需3.5小時，且勞動強度低，每班均可按時完成2個掘進面的作業(yè)，根據(jù)現(xiàn)場實測，平均進尺達到2.7米，炮眼利用率達到90%以上；而傳統(tǒng)的手工鉆掘進同樣巖石條件、同樣的斷面（掘進斷面為4.3m×3.7m，孔深2.5m）需5～6個小時，巖石較硬時往往需先進行掏槽爆破，待完成出渣作業(yè)后再打周邊眼、輔助眼，進行二次爆破，進尺為1.8～2m，炮眼利用率85%左右。

引進阿特拉斯·科普柯Boltec235錨桿臺車，用于巷道開挖后的支護作業(yè)。

表2 Boltec235錨桿臺車技術參數(shù)

Boltec235為一款全機械化錨桿臺車，可安裝錨桿長度為1.5-2.4m，適用于所有普通類的錨桿類型，有效的工作高度（頂板高度）達8米。配備COP1132鑿巖機，沖擊功率11kW，沖擊頻率100Hz。采用BUT35型鉆臂定位快速、直接、準確，推進補償0-1000mm，鉆臂延伸1600mm，推進梁翻轉(zhuǎn)近乎一周，鉆臂舉升角度+65°/-30°，鉆臂擺動角度±45°，機械錨固單元儲桿能力10根。

為提高采場殘礦回收率，降低人工駕駛鏟運機進入采場回收殘礦時的安全風險，將LH410鏟運機進行遙控改造，由遙控鏟運機單獨對采場殘礦進行回收作業(yè)。

2.2 引進鉆機、中深孔設備

2015年，為全面取代人工掘進天、溜井施工工藝，在TYZ1500反井鉆機的基礎上，引進國內(nèi)第一臺AT-3000L履帶自行式天井鉆機，用于施工各種類型的天、溜井。為盡快構成深部采區(qū)的通風系統(tǒng)、溜破系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、充填系統(tǒng)發(fā)揮了極大作用，降低了人工正掘豎井的施工難度，極大提升了成井速度。

AT-3000L型履帶自行式天井鉆機是湖南創(chuàng)遠高新開發(fā)出的大孔徑智能化的可適用于無軌現(xiàn)代化礦山的新型設備，具有機械化、自動化程度高，施工作業(yè)安全、高效、精度高，并可有效降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點。主要用于天、溜井施工，可根據(jù)井筒直徑的需求更換刀盤，刀盤直徑分別為1.2/1.5/2.0/2.5/3m。實際應用最大施工井深150m。以施工直徑為3m，井深50m的天、溜井為例，每條井從施工準備至施工結束平均作業(yè)時間為18～22天。

2017年，為進一步提升采場接替效率，確保生產(chǎn)順利平穩(wěn)推進，引進國內(nèi)第一臺CY-R40C切割槽鉆機，用于施工采場切割天井。每個采場切割井的施工工期也由此縮短至5天。

為提高中孔施工精度，降低采場損失、貧化率，確保采場生產(chǎn)接替，引進阿特拉斯·科普柯Simba 1354中深孔臺車，進行采場底部中深孔及頂部長錨索護頂施工，替代技術相對陳舊的YGZ-90鉆機。

2.3 引進布魯克機器人、移動式破碎臺車

為降低人工疏通出礦進路、安裝U型鋼以及大塊二次破碎等作業(yè)存在的潛在事故隱患，2014年至今，阿舍勒先后引進布魯克400D礦山機器人2臺、移動式破碎臺車1臺，以實現(xiàn)最大限度使用機械化設備代替人工作業(yè)，從根本上消除人工作業(yè)時存在的安全隱患。

目前，兩臺機器人已累計運行2萬余小時，安全、有效的完成了每一次排險作業(yè)，為保障礦井安全生產(chǎn)做出了突出貢獻。撬毛臺車徹底替代了人工高強度、大量撬毛作業(yè)，浮石清理更為快速、徹底，切實保障了現(xiàn)場作業(yè)安全。移動式破碎臺車取代了井下大部分采場的大塊二次解小作業(yè)，大幅降低了人工采用手工鉆打眼爆破的二次破碎作業(yè)量，目前正向無爆破二次解小作業(yè)推進。

至此阿舍勒銅業(yè)自營采礦隊伍實現(xiàn)了采礦裝備機械化、大型化，通過不斷地探索和管理、技術突破，使鑿巖、撬毛、爆破、出渣、運輸、支護、天溜井施工、中深孔鑿巖、出礦、二次免爆破碎、排險等一套完整的采掘施工工序緊密配合，形成了阿舍勒銅業(yè)井下大型設備配套作業(yè)、機械化程度高的現(xiàn)代化采礦施工。

3 結束語

現(xiàn)代化的大型采礦設備不僅帶來了施工工藝甚至是采礦方法的變革，同時也極大的提高了井下施工作業(yè)的安全系數(shù)，提高了勞動生產(chǎn)率，尤其在如今人工成本越來越高、礦山企業(yè)越來越難以吸引年輕人的今天，大型采礦裝備的應用使礦山企業(yè)在實現(xiàn)“機械化換人，自動化減人”并進一步實現(xiàn)減員增效的同時，也實現(xiàn)了企業(yè)由“勞動密集型”向“技術密集型”的跨越，大型采礦裝備的應用與探索已成為礦山企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。