铜矿采矿运输设备可持续发展分析

2021-01-27王晓雪

设备管理与维修 2021年5期

王晓雪

（中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京 100071）

0 引言

矿物资源是国家经济发展的重要能源支撑，随着社会日新月异的发展，人们对金属材料和矿物资源的需求日益增长。长期来看，矿山、煤炭、铜矿等资源型企业的开采规模不断扩大，由于煤炭开采难度的不断加大，露天煤矿开采的稳定性、生产效率和减排问题越来越受到重视。江铜集团是江西省唯一的世界500强企业。江铜集团旗下的铜矿开采是亚洲最大的露天铜矿。随着采矿量的增加，运输困难及开采成本也随之增加，以德兴铜矿矿场的一辆电动轮式自卸车为例，其载重从108 t逐渐提高到220 t，设备逐渐实现大型化。随着设备大型化，故障率降低，稳定性和安全性提高，设备可持续利用率提高，生产效率大大提高，生产成本得到有效控制。

1 德兴铜矿露天采矿场设备现状

1.1 采矿运输设备发展现状

在运输过程中，露天采区作业现场环境恶劣，恶劣的环境是影响运输成本的最大因素，需要不断提高设备的质量和性能，为了降低成本和能耗，1995年至2018年，德兴铜矿电动卸车的情况、用途和吨位分类如下：日本小松630E，美国Ukulile R170 t；日本日立EH3500，美国尤克里德Yuri R190，小松730E，185T；日本小松830E，矿山运输装备的发展向高质量、大型化方向发展。随着生产能力和生产技术的提高，为了降低成本，国产设备被逐步引进到矿业生产当中。目前，矿山电动车有15辆为国产，明年还将有8辆电动车引入。

1.2 露天采矿成本分析

在德兴铜矿采矿场，每天采出13 t左右的矿石，采矿规模很大，设备和运营成本也很高。2017年采矿成本为9.823亿元，其中最主要的是爆破炸药和运输电动自卸车的成本。挖掘机和涡轮钻机费用、道路养护设备费、大修费等费用为4.75亿元人民币，其中48.35%用在了电动自卸车运输上，主要成本为柴油和轮胎的消耗（全年分别为46%和47%），具体金额分别为2.178亿元和2.235亿元。由于采区深部开采和运输距离的增加，电动轮式自卸车的柴油成本以每年2.1%的速度增长，因此目前的采煤设备需要向高性能和低能耗方向发展。

2 露天采矿场运输设备发展策略

2.1 大型化采矿运输设备

由于采矿业的发展和对安装设备的需求不断增加，随着采矿区作业面的下降，电动汽车对坡道和坡道制动的需求越来越大。LES的主平台只有国产NTE200产品，日本小松730重量185 t；小松830E，开采的MCC400A标称重量为220 T.L。由于其他设备年久失修，报废设备较多，而使用大吨位的电动轮不断更新和升级采矿设备，为加速矿山开采提供了设备保障。

2.2 强化采矿运输管理

加强人员管理，提高作业水平，保证卸料轮的正常运行，合理调整车辆，以适应叉车的维修时间和操作，减少因机动车辆、卡车等的移动而造成的设备和柴油的意外损失，德兴矿区的采矿技术和铜矿运输管理在国内已经比较先进，有助于将采矿事业推向自动化、智能化。

2.3 建设监控系统

矿运设备监控系统是用于对矿车运行状态进行监控并提供维修信息的重要设备。其主要组成部分包括负荷计算、ITU、车辆配置、电动轮运行记录和360°实时监测、胎压检测和故障监测。通过无线通信技术，对电动轮汽车进行实时监控，促进了电动轮汽车的生产和销售。提高了企业的经营效率，降低了维修成本，减少了燃料浪费，如该系统的故障监测功能包括与其他装置配合和连接液压报警器。使用程序监控卡车发动机和电源故障。

2.4 加强矿用运输设备安全管理

安全第一、预防为主是安全生产的目标。电动轮设备的主要部件均设有灭火装置，以保证应用安全。特别是自动驾驶室的设计为防翻滚设计，周围有12个120 mm的方形钢架。可以防止发生事故时驾驶舱变形，保证驾驶员的安全。随着矿山采区深度不断加深，电动车轮卡车在上坡下坡及满载和高速下能产生较大动能。电动轮大车在车辆发生故障或道路发生突发情况时，必须在最短距离内停止作业。拿MCC400A来说，电动车车体自重185 t，标准载重220 t，公司采用液压制动系统，最大车速为64 km/h。制动盘6个，制动器12组，与电动制动共同投入运行，有效保障车辆安全停车。在下坡过程中，即使发生异常情况，也可避免对人员和设备造成损害。

3 露天矿山设备的未来发展趋势

对矿产资源的开采，安全第一，因此对设备的依赖性越来越强。随着技术水平的不断提高和设计的不断创新，设备的性能和效率都会得到提升和完善，从而满足矿山生产的顺利进行。

3.1 加强采矿设备的研究和开发

研究与开发人员在设备的改造与更新中扮演着重要的角色，从露天到井下，从陆地到海洋，环境越恶劣，开采越来越困难，但生产能力必须保持稳定，除管理因素外，对采矿设备的技术要求也越高。装备要更好、更快地研发出来，既要加大投入，又要重视研发人员，提高他们的素质水平，使工作质量和效率得到提高，更好地满足当前资源的开发。

首先，它能满足提高研发人员工资水平的需要，提高研发人员的工作积极性；可以为项目提供一批高水平的研发人员；其次，对研发人员进行定期的学习和培训活动，可以提高他们的技术水平和观念，更新他们的观念。创新的模式和理念有利于行业的发展。

3.2 露天矿运输方式创新

目前，矿石运输由电力驱动完成。随着开采的深入，重型货车的陡坡速度降低，影响了生产效率。同时，也增加了柴油的消耗，增加了每吨矿石的运输成本，另外发动机排放也给露天采矿区带来严重的污染。目前德兴矿业公司在电传动方面的运距和高度都有所提高，成本也有所提高。德兴铜矿面临着效率不高、难操作、高能耗等问题。未来可采用电动自卸车、翻斗车柔性框架线进行改造，并可选择更具性价比的碎带（胶带运输系统）运输方式，通过减少燃油的消耗和设备的损耗，提高经济效益。

3.2.1 采用破碎式矿石胶带运输的优点

在德兴铜矿的富家坞采矿区，废石剥落最大高度为550 m，现阶段矿石开采的最低点为135 m的废石排土场，最低海拔265 m，根据勘探开采的矿石储量，为海拔负200 m左右。采区落差大，运输距离远，因此在后期的开采中，可以根据运输情况将运输系统改为胶带破碎运输系统。将中转站设置到运输带中间，然后开启运输模式，这种方式能够很大程度上降低运输成本，达到提高运输效率、节省运输开支的作用。并且它具有不受雾大影响、不受道路影响、不会造成设备损坏等优点，耗电成本高于耗油成本，成本预算和可控性高。

3.2.2 电动轮自卸货车架线改造优点

如果货运车辆使用辅助电源，则功率增加和反向驱动更快，生产率最大化，运行循环次数加快，耗电量低于柴油。通过改造，电动轮自卸货车架线不再依靠发动机的动力，而是依靠外部电源，减轻了发动机、自卸车发动机等的负荷，降低了卡车的维修成本，延长了设备的使用寿命。如果提供辅助动力，发动机基本上处于匀速状态，废气排放和噪音都会显著降低，从而降低环境负荷。

4 露天采矿设备的未来发展前景

江铜战略资源日益丰富，为保证露天开采的效率和水平，可在采矿设备上逐步实现自动化、国产化，以达到少用人、降本增效。

4.1 采矿设备国产化

在采矿设备生产中，由于部分制造部件的技术垄断和购买价格居高不下的问题。江铜集团在积极推进设备备件国产化的同时，还与国内大型设备制造商签署了长期协议，建立了长期合作机制，并通过信用桥梁实现了互利共赢。

本土化的项目推进带来了如下效果：减少了设备库存，缩短了采购周期，国产设备可以先用后付，能够减轻采矿企业的成本压力。另外在设备国产化之后，合理的使用和选择配件还能够使零配件的成本降低30%～40%，这对于实现企业发展的减本增效具有积极效果。可见，矿业装备国产化将成为矿业装备发展的重要方向。

4.2 采矿设备的智能发展

现代科学技术的发展推动了矿业设备研发与微电子技术的结合，采矿设备逐渐实现了远程控制和自动化控制技术，提高了设备安全性，使得设备生产效率增加，在较为危险的区域进行作业的安全性也得到提高。

现阶段的地下采矿工作已经实现了铲运机的遥控作业，在未来可以实现遥控装车技术的应用。当前，公司正在研制电动轮无人卸货车，并将其成功应用于矿山实践，解决了卸货人员不足、卸货效率低等问题，提高了露天矿的开采效率。将智能技术与采矿设备的制造相结合，使采矿设备具备智能化的功能，能够有效降低设备的功耗，实现故障的实时预警，提高工作人员的故障发现效率，缩短故障维修时间，提高矿产开采效率。