我国地下采场钻孔设备的现状与展望.docx

我国地下采场钻孔设备的现状与展望王毅(长沙矿山研究院 ,湖南 长沙410012)摘要 :回顾了我国地下采场穿孔设备的发展历程 ,分析了我国地下采场的装备现状及发 展趋势 ,提出了发展我国地下矿山设备的几点意见 。关键词 :钻孔设备 ;地下矿山 ;评述我国加入 w to 意味着我国的采矿工业也将面对国际市场的激烈竞争 。而目前我国采矿工业装备 落后 ,制约着先进采矿工艺的应用 ,使采矿成本居高 不下 。激烈的国际竞争对我国采矿工业的生存发展提出了新的挑战 。 钻孔机械的装备水平及作业效率是衡量矿山发展水平的重要标志之一 ,它直接影响矿山的生产成 本和经济效益 。建国 50 年来 ,通过 9 个五年计划的采矿技术攻关 、国外先进设备的引进 ,我国地下采场钻孔设备从 无到有 ,装备水平在不断提高 。套的园盘钻架和单机采矿钻车 。与前期产品相比 , yg80 凿岩机作业效率得到 成倍提高 ,使用功能也得到有效扩展 ,因此它在全国 地下矿山得到了迅速推广 。由于内回转机构扭矩小且不可调 ,易损件多 ,故障率高等固有缺陷 ,因此 ,它 逐步被 1975 年我国自行研制成功的 ygz90 外回转 凿岩机所取代 。伴随 ygz90 凿岩机的研制成功 ,与之配套的园 盘钻架和可钻上向平行孔的 c tc14 . 2 双机采矿钻车也成功投入使用 ,同时 ,系列产品 ygz70 、ygz40 型凿岩机相继问世 。这些设备的广泛使用 ,使我国 当时地下采场钻孔技术与装备水平迅速提高 ,促进 了采矿工艺的发展 ,大幅度提高了地下矿山的劳动 生产率 ,为我国矿山工业发展作出了巨大的贡献 。1 . 3 钻孔设备技术水平的迅速发展阶段1977 年党的十一届三中全会之后 ,国家放宽了 对矿山设备的进口限制 ,一些大型矿山围绕着高强 度 、高效益 、低贫损的目标开始采矿工艺的变革 ,为 满足矿山生产需求 ,先后进口了几个国家多种型号的钻机产品 。与此同时专业人员和制造厂家积极研 究并开发了具有我国矿山特色的同类钻机产品 。1982 年我国成功研制出 dq150j 地下高 气 压 潜孔钻机 、钻具以及配套的增压压缩机 。它是我国 地下钻孔设备向大型化发展和向高气压过渡的起点 。随着大直径深孔采矿工艺的发展 ,要求全方位 钻孔 ,孔更深 ,精度更高 ,上述钻机不能满足这种工 艺要求 。因此 ,在 80 年代末 90 年代初 ,一些大型矿 山相继从国外进口了多台当时在国际上处于先进水 平的高气压环形潜孔钻机 ,比较典型的机型有加拿大的 cd2360 和瑞典的 simba2261 高气压潜孔钻机 。 结合这两种机型在我国地下矿山的使用特点 ,我国 于 1998 年成功地开发了 t2150 地下高气压环形潜1我国地下采场钻孔设备的发展历程我国地下采场钻孔设备经历了从无到有 、创新提高的发展过程 。大致分为 3 个发展阶段 。1 . 1 钻孔设备从无到有的起步阶段解放初期 ,我国地下矿山基本是手工作业 ,在第 一个五年计划时期 ,开始从苏联引进了大批的地下 钻孔设备 ,主要机型有 om2506 、 24 、 245 等风动凿岩机和 2100 型潜孔钻机 。50 年代末 到60 年代初 ,开始对上述机型进行全面的改进创新 , 成功地制造出了 01230 、01238 、01245 型风动凿岩机 和 yq2100 型潜孔钻机 。这些设备的广泛使用 , 标 志着我国地下矿山钻孔设备从无到有 ,钻孔作业由手工作业开始转向机械化作业 。1 . 2 自制钻孔设备的推广使用阶段上述钻机设备 ,在当时我国矿山机械化程度较 低的情况下 ,对提高地下矿山生产率曾起过积极作 用 ,由于其作业效率 、使用功能越来越不能满足采矿工艺的发展要求 , 1965 年初 , 我国组织有关研究机 构和生产厂家联合攻关 ,仅一年多的时间 ,就研制成 功了 yg80 重型导轨式内回转风动凿岩机以及相配28采 矿技 术2001 年 12 月孔钻机 ,经过多个矿山的使用表明 ,它的部分技术指标已超过了进口的同类产品水平 ,更适用于我国地 下矿山 。在大力发展高气压潜孔钻机产品的同时 ,我国 在 80 年代初还尝试开发了地下牙轮钻机 ,其型号有ky2120 、ky2170 、ky2200 。与高气压地下潜孔钻机 相比 ,地下牙轮钻机能耗更低 ,噪音亦小 。但由于小 直径牙轮钻头寿命太低 ,钻具成本太高 ,末能得到很 好推广 。液压凿岩钻机具有效率高 、能耗低 、工作环境好等优点 ,在国内外矿山工业得到了广泛的应用 。80 年代初期 ,我国自行研制的全液压钻机产品开始投 入使用 。但是由于当时的矿山使用水平达不到 ,特 别是液压基础工业相对落后 ,其性能不能完全满足 矿山生产要求 ,所以没有得到推广 。近几年 ,中外合 作制造的液压凿岩机产品性能已接近国外同类产品 水平 ,国内液压工业也有了长足进步 ,用于掘进的中 小功率液压钻机产品很多并得到了迅速的推广 。然 而用于地下采矿的大功率液压钻机仍处于空白 。针对我国中小型地下矿山的装备水平 ,借鉴大 直径高气压潜孔钻机的开发成果 ,我国于 2000 年生 产出了第一台 cs2100 型中深孔高气压地下潜孔钻 机 。它作业效率高 ,生产成本低 ,体积小 ,机动灵活 , 特别适合我国中小型地下矿山使用 。它的成功推广 将会带来中小型矿山采矿工艺的变革 ,对矿山提高 生产率 ,降低生产成本具有十分重要的意义 。不利地位 。3我国地下采场钻孔设备的展望目前 ,国外采矿业比较发达的国家基本上实现了中深孔全液压化 ,大直径深孔高气压化 。随着大功率液压凿岩机的问世 ,全液压钻进技术正向大直 径深孔方向发展 。具有全液压钻进和高气压潜孔钻 进技术优点的水力潜孔钻机前几年在南非已投入使 用 ,并取得前所未有的经济技术效果 。国外地下钻 机在完善机械 、液压技术的同时大量引入了自动控制 、程序控制以及无线遥控技术 ,大大改善了操作环 境 ,提高了设备作业效率 。我国采矿工业要想在国际市场上占有一席之 地 ,首先必须努力发展我国矿山机械产品 ,提高矿山 的装备水平 。具体到地下采场钻孔设备来说 ,要紧跟国际发展潮流 ,缩短与国外的差距 ,必须在以下 4个方面尽快有所发展与突破 。3 . 1 中深孔钻机全液压化中深孔采矿方法是我国中小型地下矿山的主流 采矿方法 ,装备的主要钻孔设备为 ygz90 型气动独立回转凿岩机 。该种机型作业效率低 ,钻孔深度有 限 ,同时压气动力能耗高 ,噪音大 ,作业环境恶劣 ,严 重制约了矿山综合经济效益的提高 。相比之下 ,全 液压凿岩机具有明显的优势 ,凿岩速度可提高 23 倍 ,能耗可降低 2/ 3 ,噪声降低 10 db 以上 , 没有油雾排放 。近几年来 ,我国液压凿岩设备制造行业与世界 上一些知名厂家合资制造了多个系列的液压凿岩机 产品 ,广泛用于我国铁路 、交通 、水电水利等石方工 程 ,少量也用于地下矿山巷道掘进工程中 ,其中有的产品已达到万米不拆机的水平 。由此看来 ,液压凿 岩技术应用到我国地下采矿领域的时代即将来临 。3 . 2 潜孔钻机高气压化高气压大直径深孔潜孔钻机在我国的开发成 功 ,大力推进了大直径采矿工艺的发展 。我国一些大中型骨干矿山在矿体条件允许的情况下 ,积极推 广这种高效 、低耗 、安全的采矿方法 ,采矿分段高度 已达到了 60 m ,大幅度地节省了采准工程费用 ,提 高了采矿强度 ,取得了显著的经济效益 。装备 yq2100 潜孔钻架 , 应用中深孔采矿工艺的中小型矿山在我国占有相当比重 , 由于 yq2100 潜孔钻架性能所限 , 采矿分段高度通常在 15 m 以 下 ,采矿生产率极其低下 ,急待全方位的高气压潜孔2我国地下采场钻孔设备的装备现状纵观我国地下矿山全局 ,除了少数大型矿山完全采用国外成套设备 ,其装备水平与国际先进水平相接近之外 ,其它绝大部分中小型矿山地下采场钻 孔设备的装备状况不尽人意 ,许多矿山因其资源状 况 、运作机制等原因经济效益低下 ,经费承受能力有 限 ,不能实现现代机械化开采 ,目前普遍使用的仍然 是 60 年代至 70 年代推广的钻机产品 ,其中 ygz290 钻架和 yq2100 潜孔钻架仍是大多数矿山的主要钻 孔设备 。装备水平低导致矿山生产效率低 ,采矿成 本高 ,严重危及到矿山的生存与发展 。对于装备国 外先进钻孔设备的矿山来说 ,因其进口设备价格昂 贵 ,背负着巨大的投资包袱 , 特别是进口备件价格 高 ,供应渠道不畅 ,相应的管理 、使用素质也未能及 时跟上 ,严重制约了进口设备的性能发挥 ,由此也导 致矿山采矿成本居高不下 ,在国际市场竞争中处于29第 1 卷第 4 期王 毅 我国地下采场钻孔设备的现状与展望钻机更新换代 。“九五”期间我国自行研制成功的高气压中深孔 环型钻机 ,能够进行 360全方位凿岩 ,孔深在 30 m 以下时可保证偏斜率在 1 %以内 ,与同类低气压产 品相比 ,凿岩效率可提高 23 倍 。它的使用可将我国中小型矿山采矿分段高度提高到 60 m ,可节省大 量的采准工程费用和钻孔作业费用 。随着与之匹配 的增压设备和装药设备的开发成功 ,这种类型的高 气压潜孔钻机产品必定成为中深孔采矿工艺的主力 钻孔设备 。3 . 3 钻机的高度智能化目前 ,世界一些采矿发达国家应用微电子技术 更新了原来的自动化系统 ,推出了炮孔可编程控制 系统 ,不但可以自动钻进 ,而且具有自动寻优钻进和 岩性识别的智能化功能 , 并应用了全球定位技术 。这些技术的应用 ,大大提高了钻孔设备的整体性能 , 有效地改善了工人的作业环境 。这对我国地下矿山 来说还是个空白 ,是我们的一个研究方向 。3 . 4 潜孔钻机的水力化液压凿岩钻机虽然效率高 ,但随着孔深的增加 ,凿岩速度显著下降 。高气压潜孔钻机虽然克服了液 压凿岩钻机的不足 ,但它的能量利用率特别低 ,而水 力潜孔凿岩钻机综合了上述两种凿岩钻机的优点 , 是国外近期发展的钻机产品之一 ,它具有其它钻机 产品无法比拟的优点 。我国相当比例的地下矿山矿体埋藏较深 ,具有非常适合使用水力潜孔凿岩钻机 的自然条件 ,并且我国已积累了水力潜孔冲击器的 开发经验 ,因此 ,这项技术也必将在我国得到发展 。劣的我国地下矿山更是举步维艰 ,经济效益下降 ,设备购买能力减弱 ,装备水平难以提高 ,进而又影响经 济效益 ,进入一种不良循环 。随着市场的变化 ,矿山 机制的转换以及经营理念的更新 ,市场竞争的压力 将会转化为提高装备水平的动力 ,在不久的将来 ,我国地下矿山设备一定会有一个跳跃式的发展 。 受矿山工业不景气的影响 ,我国矿山机械制造业也陷入经济困境 ,新产品的开发能力下降 ,也阻碍 了矿山装备的发展 。尽管我国矿山机械制造工业在 解放以后取得了较大的发展 ,但与国外先进国家相比差距还很大 ,与国内其它机械制造业相比又相对 落后 。加入 w to 后的全球市场竞争对我们提出了 严峻的挑战 ,只有以我国地下矿山规模小 、购买能力 有限为着眼点 ,发展适合我国国情的矿山设备 ,才能 在我国本土的矿山机械市场上处于主动地位 。我国矿山机械的发展需要矿山工业与矿山机械 制造业的紧密合作 。过去 ,我国矿山机械新产品难 于推广 ,其用户对工业试验中的国产新产品常常用 国外成熟产品的标准来要求 ,导致一些新产品被否 定在工业试验之中 ,失去了调试 、改进 、提高的机会 。现在 ,国内一些大型矿山集团纷纷将过去承担机修 任务的机修厂转化为矿山设备制造厂 ,自行制造自 用设备 ,将制造能力远胜于自己的专业制造厂生产 的性能更优的产品拒之门外 。上述现象对我国矿山 机械发展极为不利 。参考文献 :1 饶倚麟. 我 国 有 色 矿 山 技 术 装 备 的 现 状 及 思 考. 采 矿 技 术 ,2001 ( 6) .高澜庆. 国 外 凿 岩 ( 穿 孔) 设 备 的 发 展 动 态. 矿 山 机 械 , 2000 ( 3) .黄业英 ,吴统顺 ,周晋华. 我国金属矿山采矿技术的回顾与展望. 长沙矿山研究院季刊 ,1986 ( 4) .2 4结语3 世界矿业在 1996 年之后走入经