曾幾何時(shí)，采礦業(yè)被認(rèn)為是最臟、最苦、最累的工作，人們想象中礦工的樣子大概是滿身的泥污，在充滿污濁空氣的巷道中使用氣腿式鑿巖機(jī)，鉆孔、爆破，甚至人力裝載出礦。這也是國(guó)內(nèi)不少礦山開采的真實(shí)狀況。
在基律納鐵礦，所有采礦人的夢(mèng)想都已成為現(xiàn)實(shí)———礦山已基本實(shí)現(xiàn)“無人智能采礦”，僅依靠遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)，工人和管理人員就可實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)集中控制中心執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)操作。礦山開采規(guī)模之大、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度之高甚至讓人難以置信。這一切都得益于大型機(jī)械設(shè)備、智能遙控系統(tǒng)的投入使用，以及現(xiàn)代化的管理體系。采礦裝備是制約采礦方法、采礦工藝進(jìn)步的主要因素，高度自動(dòng)化和智能化的采礦裝備是確保安全高效開采的關(guān)鍵?；杉{鐵礦已經(jīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備大型化和自動(dòng)化，在井下作業(yè)面除了看到檢修工人在檢修外，幾乎看不到其他工人，自動(dòng)化程度非常高。
基律納鐵礦是瑞典國(guó)有控股的國(guó)際化的高科技礦業(yè)集團(tuán)ＬＫＡＢ公司旗下的一座地下礦山，礦山位于瑞典國(guó)北部，深入北極圈內(nèi)２００ｋｍ，是世界上緯度最高的礦產(chǎn)基地之一。礦區(qū)自然氣候環(huán)境惡劣，極晝和極夜現(xiàn)象明顯，全年中有一大半時(shí)間被大雪覆蓋，嚴(yán)寒難耐。
基律納鐵礦設(shè)計(jì)原礦年生產(chǎn)能力為２２００萬ｔ，采用高分段無底柱崩落采礦法采礦，豎井斜坡道聯(lián)合開拓，是世界上最大的地下礦山之一，全礦共有４１００多名員工，其中有６００余名員工為外籍?；杉{鐵礦開采歷史始于１９１０年，早期采用露天開采，１９６５年由露天轉(zhuǎn)入地下開采，早期的露天開采在地表形成了深約２３０ｍ的大采坑。目前礦山的開采深度為１０４５ｍ，１０４５ｍ水平也是礦山的主要運(yùn)輸水平，按照礦山生產(chǎn)安排，計(jì)劃在２０１８年前完成系統(tǒng)改造和產(chǎn)能提升，屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)３５００--４０００萬ｔ的生產(chǎn)能力。
在人類社會(huì)發(fā)展的長(zhǎng)河中，采礦始終貫穿于整個(gè)歷史過程。采礦技術(shù)的發(fā)展軌跡為手工采礦、機(jī)械化采礦、自動(dòng)化機(jī)械化采礦、智能化遙控化采礦，即無人采礦。所謂智能化遙控化采礦，就是在礦山數(shù)字化的環(huán)境下，智能化采礦設(shè)備與現(xiàn)代化采礦調(diào)度系統(tǒng)的集成。隨著微電子技術(shù)和衛(wèi)星通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，采礦設(shè)備的自動(dòng)化和智能化的進(jìn)程明顯加快，無人駕駛的程式化控制和集中控制的采礦設(shè)備，正進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段，它為無人采礦的變革，提供了重要技術(shù)條件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，正在開展地下礦山智能化遙控采礦試驗(yàn)和技術(shù)應(yīng)用的國(guó)家有: 南非、澳大利亞、瑞典、芬蘭、加拿大、智利等１０多個(gè)國(guó)家。
２１世紀(jì)依賴科技的發(fā)展，礦業(yè)已引入了一種全新理念，就是構(gòu)建一種新的無人采礦模式，實(shí)現(xiàn)資源與開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化。
基律納鐵礦的主礦體呈一倒立的楔塊狀，走向長(zhǎng)４ｋｍ，平均厚度８０ｍ，平均埋深２ｋｍ?？碧桨l(fā)現(xiàn)礦石的品位隨著埋深越來越高，最高達(dá)７０％。
基律納鐵礦采用豎井＋斜坡道聯(lián)合開拓，礦山有３條豎井，用于通風(fēng)、礦石和廢石的提升，豎井安裝了斗容為７５ｔ箕斗提升礦石，人員、設(shè)備和材料主要用無軌設(shè)備從斜坡道運(yùn)送。主提升豎井位于礦體的下盤，到目前為止，采掘面和主運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)下移了６次，歷史開采先后形成的主運(yùn)輸水平有２７５，３２０，４２０，５４０ｍ和７７５ｍ水平，目前的主要運(yùn)輸水平在１０４５ｍ水平。主斜坡道位于礦體北部的下盤，坑口在工業(yè)場(chǎng)地附近，標(biāo)高為＋２３０ｍ，在進(jìn)口段為單車道、雙巷，延伸至４２０ｍ水平時(shí)合并成為一條雙車道的單巷斜坡道，直線折返形式向下延深與各生產(chǎn)水平、輔助水平聯(lián)結(jié)。斜坡道的坡度為１∶１０，雙車道斷面尺寸為８ｍ×５ｍ，巷道局部采用噴錨網(wǎng)支護(hù)，路面均進(jìn)行了硬化處理。
１９６５年，基律納鐵礦由露天轉(zhuǎn)入地下開采后，一直采用特大規(guī)模無底柱分段崩落法開采并沿用至今，分段高一般為５０- ５５ｍ，采礦方法見圖１。
圖１ 分段崩落法采礦方法
井下開采從采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)、采場(chǎng)鉆孔、爆破、采場(chǎng)裝載出礦、運(yùn)輸、卸礦至礦倉、膠帶輸送至箕斗、豎井提升、礦石成品運(yùn)輸?shù)拈_采工藝流程見圖２。
圖２ 開采工藝流程
目前，礦山正在開拓１３６５ｍ主運(yùn)輸水平，預(yù)計(jì)到２０１８年可部分投產(chǎn)。１３６５ｍ水平的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為１０萬ｔ/ｄ，約合３５００萬ｔ/ａ。
基律納鐵礦多年的安全高效開采得益于分段崩落法的成功應(yīng)用，這種采礦方法的優(yōu)點(diǎn)主要有:
( １) 有利于大規(guī)模、機(jī)械化、高強(qiáng)度開采；
( ２) 井下作業(yè)場(chǎng)所比較安全；
( ３) 采礦工藝靈活，開采工作面易靈活調(diào)整，可多個(gè)作業(yè)面同時(shí)回采；
( ４) 回采工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)設(shè)備和開采工序可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
缺點(diǎn)和不足主要為礦石貧化較大，以及采場(chǎng)底部出礦時(shí)，多在獨(dú)頭的巷道中作業(yè)，通風(fēng)難度較大。
巷道掘進(jìn)采用鑿巖臺(tái)車，臺(tái)車裝有三維電子測(cè)定儀，可實(shí)現(xiàn)鉆孔精確定位。巷道掘進(jìn)采用深孔掏槽，孔深一般為７. ５ｍ，孔徑６４ｍｍ。采場(chǎng)鑿巖采用瑞典阿特拉斯公司生產(chǎn)的ＳｉｍｂａＷ４６９型遙控鑿巖臺(tái)車，孔徑１１５ｍｍ，最大孔深５５ｍ，該臺(tái)車采用激光系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，無人駕駛，可２４ｈ連續(xù)循環(huán)作業(yè)。
采場(chǎng)大直徑( １１５ｍｍ) 深孔( ４０~ ５０ｍ) 裝藥使用山特維克公司的裝藥臺(tái)車，炸藥為抗水性好、粘度高的乳化炸藥，可以預(yù)裝藥，不受孔內(nèi)積水影響，返藥量少。爆破網(wǎng)絡(luò)為人工連接，一般采用分段導(dǎo)爆管雷管、導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索網(wǎng)絡(luò)。
目前，基律納鐵礦采場(chǎng)鑿巖、裝運(yùn)和提升都已實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化作業(yè)，鑿巖臺(tái)車和鏟運(yùn)機(jī)都已實(shí)現(xiàn)無人駕駛。礦石裝載采用阿特拉斯公司生產(chǎn)的Ｔｏｒｏ２５００Ｅ型遙控鏟運(yùn)機(jī)，斗容２５ｔ，單臺(tái)效率為５００ｔ/ｈ，周平均出礦量約３.０~ ３.５萬ｔ。這種鏟運(yùn)機(jī)無廢氣排放、粉塵少、低噪音、使用壽命長(zhǎng)，便于集中維修。
井下運(yùn)輸系統(tǒng)有膠帶運(yùn)輸和有軌自動(dòng)運(yùn)輸兩種類型，膠帶運(yùn)輸主要負(fù)責(zé)井下破碎站至提升箕斗段運(yùn)輸，有軌自動(dòng)運(yùn)輸一般由８列礦車組成，礦車為連續(xù)裝、卸載的自動(dòng)化底卸車，每列礦車的容積為１７ｍ３。
膠帶輸送機(jī)自動(dòng)將礦石從破碎站運(yùn)送到計(jì)量裝置中，豎井箕斗在指定位置停穩(wěn)后，礦石自動(dòng)裝入箕斗，工作人員按下手柄提升機(jī)隨即起動(dòng)，將箕斗提升至地表卸載站后，箕斗底門自動(dòng)打開，完成卸礦。裝載和卸載過程為遠(yuǎn)程控制。
２０１０年，為了提高產(chǎn)量，提高設(shè)備的可靠性和效率，礦山對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模改造，對(duì)用于停車和緊急制動(dòng)的液壓盤式制動(dòng)器進(jìn)行了檢修，安裝了新型傳感器。通過技術(shù)改造，提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化。
巷道支護(hù)采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。噴射混凝土厚度一般為３-１０ｍｍ，由遙控混凝土噴射機(jī)完成( 見圖３) ，錨桿和鋼筋網(wǎng)安裝使用錨桿臺(tái)車( 見圖４) 。大量智能遙控機(jī)械設(shè)備的投入使用，大大減少了支護(hù)工作量和成本，提高了支護(hù)效果。
圖３ 遙控混凝土噴射機(jī)
圖４ 錨桿和鋼筋網(wǎng)安裝
現(xiàn)代采礦技術(shù)與２０世紀(jì)９０年代相比，已經(jīng)不可同日而語。我們應(yīng)站在世紀(jì)的高度，去探索和開發(fā)新的技術(shù)，高效開發(fā)利用有限的礦產(chǎn)資源，任重道遠(yuǎn)!
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