露天采礦行業(yè)是全球采礦業(yè)的關(guān)鍵組成部分,以其高效的開采方式和相對較低的成本,在全球礦產(chǎn)資源的開發(fā)中占有重要地位。該行業(yè)主要涉及煤炭、鐵礦石、銅礦石等多種礦產(chǎn)的開采。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看,露天采礦的上游包括礦產(chǎn)資源的勘探、開采及相關(guān)設(shè)備的采購與使用;中游則是對礦石的加工處理,如破碎、篩分等物理過程;下游則是礦產(chǎn)資源在建筑、化工、冶金等領(lǐng)域的應(yīng)用
一旦確定了礦藏的存在,就進入了開挖階段。這是露天開采的核心環(huán)節(jié),通常涉及到大規(guī)模的機械操作。開挖過程中,首先需要移除地表覆蓋層,這一層通常包括土壤和植被,稱為“剝離層”。移除這些剝離層后,礦石層就會暴露出來。為了進行更深入的開采,通常需要使用大型挖掘機、鏟車和卡車等設(shè)備來進行挖掘和運輸。
露天煤礦通常具有大型生產(chǎn)能力和大型設(shè)備,這導(dǎo)致了高勞動強度和低信息化程度。近年來,隨著企業(yè)對安全生產(chǎn)、高效率和低成本的需求不斷增加,先進通信技術(shù)和智能控制技術(shù)的引入逐漸受到重視。
PAMA的管理難題在于無法實時監(jiān)控露天煤礦,管理和審批流程復(fù)雜,以及空間信息的無效利用。為了應(yīng)對這些需求,SuperMap提供了GeoMining解決方案(以下簡稱“解決方案”)。
使用智能傳感器,礦內(nèi)各種設(shè)備的位置可以同步到云端。參考采礦過程和計劃,解決方案采用地理圍欄技術(shù)來指定設(shè)備的作業(yè)區(qū)域。同時,精確的設(shè)備進出時間將被監(jiān)控。通過準確的管理,可以有效提高設(shè)備的利用效率,縮短項目周期,并節(jié)省成本。地理圍欄技術(shù)還提供了預(yù)警功能?!霸撓到y(tǒng)通過監(jiān)控礦區(qū)附近和敏感環(huán)境的采礦活動,幫助日常運營,確保合規(guī),并生成行動和指導(dǎo)的警報,”PAMA說。、
值得一提的是,露天開采不僅需要高效的機械設(shè)備,還需要各種技術(shù)手段來提高開采效率和安全性。在這方面,劈裂機作為一種現(xiàn)代化的設(shè)備,發(fā)揮了重要作用。劈裂機是一種通過液壓技術(shù)將巖石分裂成塊的設(shè)備。與傳統(tǒng)的爆破方法相比,劈裂機更具精準性和安全性。它可以在不使用炸藥的情況下,將巖石劈裂成需要的大小,這不僅減少了環(huán)境污染,還降低了安全風險。像是九江市德順宏機械制造有限公司生產(chǎn)的器械還是比較不錯的,劈裂機的使用能夠有效提高開采效率,同時也減少了對周圍環(huán)境的破壞,是現(xiàn)代露天開采中的一種重要工具。
根據(jù)中研普華研究院撰寫的《2024-2029年中國露天采礦市場發(fā)展狀況分析及投資前景研究報告》分析
“露天轉(zhuǎn)地下開采平穩(wěn)過渡關(guān)鍵技術(shù)”是國家“十一五”科技攻關(guān)課題,該課題針對露天礦何時向地下礦過渡、礦山開拓系統(tǒng)和露天地下產(chǎn)能怎么平穩(wěn)銜接、在高陡邊坡下如何實現(xiàn)地下高效采礦、露天轉(zhuǎn)地下采場如何防突水、如何建立采礦擾動引起的露天邊坡滑坡和地下圍巖崩塌的預(yù)警機制等露天轉(zhuǎn)地下開采過程中采礦與安全的關(guān)鍵技術(shù)難點展開了研究,并取得了如下的成果:創(chuàng)建了露天轉(zhuǎn)地下開采界線動態(tài)關(guān)系函數(shù),發(fā)明了露天轉(zhuǎn)地下開采平穩(wěn)過渡合理時機的確定方法;為保證露天轉(zhuǎn)地下崩落法采礦安全,發(fā)明了露天轉(zhuǎn)地下崩落法覆蓋層厚度計算公式,首次提出了礦巖復(fù)合覆蓋層形成工藝技術(shù),攻克了露天轉(zhuǎn)地下崩落采礦法安全技術(shù)難題;基于提高露天轉(zhuǎn)地下井下二步驟回采效能,發(fā)明了雙底部結(jié)構(gòu)及其工藝技術(shù),實現(xiàn)了安全高效采礦;針對露天采場匯水瞬間量大且集中的特點,創(chuàng)造性地提出了建造應(yīng)急中段防范突水災(zāi)害的新思路,發(fā)明了應(yīng)急水倉建設(shè)方法,提高了露天轉(zhuǎn)地下開采的防突水災(zāi)害能力;在國內(nèi)首次建立了國內(nèi)30通道微震監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng),構(gòu)建了露天轉(zhuǎn)地下開采過程安全監(jiān)控和災(zāi)害預(yù)警體系,開發(fā)出圍巖損傷劣化評價和巖體質(zhì)量軟件分析、微震監(jiān)測數(shù)據(jù)和三維應(yīng)力場數(shù)據(jù)交融、礦山應(yīng)力場背景的預(yù)警預(yù)報可視數(shù)字化場景、監(jiān)測數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)遠程傳輸與專家會診和礦井人員定位及應(yīng)急救援的全新功能,可靠預(yù)防了礦山災(zāi)害。
國外金屬露天礦在生產(chǎn)管理自動化、計算機在線控制和設(shè)計應(yīng)用等方面,開發(fā)出多款軟件平臺,如Gemcom公司的surpac、mineshed、whi噸噸le,Micromine公司的micromine、fieldmarshal、gbis等已取得顯著成就。這些軟件平臺可以進行露天礦境界優(yōu)化、設(shè)計,生產(chǎn)進度計劃編制,露天礦開發(fā)戰(zhàn)略性規(guī)劃,生產(chǎn)模擬分析,評價開拓運輸系統(tǒng)與選擇裝運設(shè)備,編制汽車調(diào)度系統(tǒng),實現(xiàn)采裝運設(shè)備維修計劃管理,計劃備品配件存儲和供應(yīng)控制,模擬主要生產(chǎn)過程和優(yōu)化工作參數(shù),進行財務(wù)分析等。我國近年來也自主研發(fā)了相關(guān)軟件平臺,如中南大學數(shù)字礦山研究中心自主研發(fā)的dimine軟件、北京3DMINE礦業(yè)軟件公司研發(fā)的3Dmine軟件,但總體自動化管理程度不高,需要經(jīng)一步加強。
國外露天轉(zhuǎn)地下礦山,大多采用露天采場內(nèi)外聯(lián)合開拓系統(tǒng)銜接方式,在露天采場深部不設(shè)運輸系統(tǒng),統(tǒng)一利用地下巷道運輸,共同使用井下破碎站和提升系統(tǒng),這樣減少了露天剝離和地下開采的基建投資,如瑞典基魯納礦、芬蘭皮哈薩爾米礦;而我國不少露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山大多采用的是露天采場外開拓,較少考慮露天與地下開采工藝系統(tǒng)的結(jié)合和相互利用問題,造成了地下井巷工程量大,投資高,基建時間長的問題?!笆晃濉笨萍脊リP(guān)期間,國內(nèi)有許多科研機構(gòu)針對國內(nèi)露天轉(zhuǎn)地下開采的技術(shù)要求及今后的發(fā)展趨勢,進行了大量的研究,并取得了重要進展。如中鋼集團馬鞍山礦山研究院開發(fā)出的露天轉(zhuǎn)地下開采平穩(wěn)過渡技術(shù)在河北石人溝、馬鋼姑山等露天礦山進行了設(shè)計研究,取得了很好的應(yīng)用效果,為國內(nèi)露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山提供了理論依據(jù)和實際經(jīng)驗。
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