21世纪之于矿业,有一点是毫无争议的,就是要构建一种新的智能模式,实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。智能化也成为矿山行业转型升级的必然之路。
1、瑞典基律纳铁矿
基律纳铁矿位于瑞典北部,深入北极圈内200km,是世界上纬度最高的矿产基地之一。同时,基律纳铁矿是目前世界上最大的地下矿山,也是目前欧洲唯一正在开采的特大型铁矿山。
基律纳铁矿山已基本实现无人智能采矿,在井下作业面除了看到检修工人在检修外,几乎看不到其他工人,几乎所有操纵均由远程计算机集控系统完成,自动化程度非常高。
基律纳铁矿智能化主要得益于大型机械设备、智能遥控系统的投入使用,以及现代化的管理体系,高度自动化和智能化的矿山系统和设备是确保安全高效开采的关键。
1)开拓:
基律纳铁矿采用竖井+斜坡道联合开拓,矿山有3条竖井,用于通风、矿石和废石的提升,人员、设备和材料主要用无轨设备从斜坡道运送。主提升竖井位于矿体的下盘,到目前为止,采掘面和主运输系统已经下移了6次,目前的主要运输水平在1045m水平。
2)钻孔装药及爆破:
巷道掘进采用凿岩台车,台车装有三维电子测定仪,可实现钻孔精确定位。采场凿岩采用瑞典阿特拉斯公司生产的simbaw469型遥控凿岩台车,该车采用激光系统进行准确定位,无人驾驶,可24h连续循环作业。
3)矿石远程装载和运输与提升:
基律纳铁矿采场凿岩、装运和提升都已实现智能化和自动化作业,凿岩台车和铲运机都已实现无人驾驶。
矿石装载采用山特维克/汤姆洛克生产的Toro2500E型遥控铲运机,单台效率为500t/h。
井下运输系统有胶带运输和有轨自动运输两种类型。有轨自动运输一般由8列矿车组成,矿车为连续装、卸载的自动化底卸车,胶带输送机自动将矿石从破碎站运送到计量装置中,与竖井箕斗完成装载和卸矿,整个过程均为远程控制。
4)遥控砼喷射技术支护加固技术:
巷道支护采用喷锚网联合支护,由遥控混凝土喷射机完成,锚杆和钢筋网安装使用锚杆台车。
2、力拓“未来矿山”
如果基律纳铁矿代表传统矿山的智能化升级,那么力拓2008年启动的“未来矿山”计划将引领未来铁矿山智能化发展的方向。
皮尔巴拉,这是一个被铁锈覆盖的棕红色地带,也是全世界最为有名的铁矿产区,力拓引以为豪的15座矿山,就在这里,但在这片广袤的矿山开采现场,你可以听到工程机械轰隆的运转声,但是却只看到寥寥可数的工作人员。
力拓的工作人员在哪?答案是1500公里之外佩斯市区。
力拓佩斯市的远程控制中心内,顶端巨大而长的屏幕显示着15座矿山、4个港口和24条铁路之间铁矿石运输流程的各种进度——哪一列火车在装(卸)矿石,还有多长时间装(卸)完;哪一列火车正在行驶中,还有多长时间到达港口;哪个港口正在装船,已装了多少吨等等,都有实时的展现。
力拓的铁矿部门一直运营着世界最大的无人驾驶卡车系统。由73辆卡车组成的自动运输车队正在皮尔巴拉的三处矿区应用,自动驾驶卡车系统让力拓的装载、运输成本下降了15%。
力拓在西澳拥有自己的铁路和智能火车,全场1700多公里,这些24列火车在远程控制中心遥控下,要一天24小时不停运转。目前,力拓的自动火车系统正在调试当中,一旦自动火车系统全面投入运营,将成为世界首个全面自动化、长距离载重火车运输系统。
这些铁矿石通过远程控制中心的调度被装上轮船,到达中国的湛江、上海等港口。随后,可能再转运至青岛、唐山、大连等港口,或是从上海港沿长江而上,纵贯中国腹地。
整体来看,国内采掘和冶金行业两化融合(工业化和信息化)水平偏低,远远落后于国内其他行业。但随着国家不断重视和扶持,国内部分大中型矿山企业数字化设计工具普及率、关键工艺流程数控化率均得到一定程度的提高,智能化水平也在不断提升。
以首钢为例,首钢搭建了纵向四级、横向四块的数字化矿山整体框架,值得借鉴。
四块:应用GIS地理信息系统、MES生产执行系统、ERP企业资源管理系统、OA信息系统。
四级:基础装备数字化、 生产过程数字化、 生产执行数字化、企业资源计划数字化。
采矿:
(1)积累数字三维空间地质资料,完成矿床、地表、地质方面的三维成图工作。
(2)建立了GPS边坡动态监测系统,定期对边坡实施动态监测,有效避免边坡突发性的崩塌、滑坡等地质灾害的发生。
(3)矿车自动调度系统:自动进行车流规划、优化派车,合理分配车流,实现运距最短、消耗最低。此系统属国内首创,技术成果达到国际先进水平。
选矿:
选矿流程监控系统:对球磨机电耳、分级机溢流、磨矿浓度、精选机磁场等累计约150个工艺参数实施监测,及时掌握生产运行和设备状况,提高生产指挥的时效性和科学性。