Горное оборудование является основной опорой современного горнодобывающего производства, и история его развития отражает скачок в способности человека преобразовывать природу.
От гигантских экскаваторов в открытых карьерах до интеллектуальных буров глубоко под землей — это оборудование не только определяет эффективность горных работ, но также напрямую связано с безопасностью горных работ и использованием ресурсов.
Ниже систематически будут представлены основные типы, принципы работы и технические характеристики горнодобывающего оборудования.
1. Классификация методов добычи и оборудования
Горная добыча в основном делится на две основные формы: добыча открытым способом и подземная добыча. Между ними существуют существенные различия в выборе оборудования. Открытая добыча подходит для ситуаций, когда рудные тела расположены близко к поверхности. Он обладает характеристиками высокой эффективности производства, низкой стоимости и хорошей безопасности.
В настоящее время около 90% мировых рудников железной руды и около 62% медных рудников ведут добычу открытым способом. Подземная добыча используется для глубоких рудных тел и требует строительства сложной инфраструктуры, такой как шахты и туннели.
Оборудование необходимо адаптировать к узким пространствам и сложным геологическим условиям.
По характеру работы горные машины и оборудование можно разделить на четыре основные категории: горное оборудование (используется для добычи руды), транспортное оборудование (отвечает за транспортировку руды и породы), технологическое оборудование (дробление, измельчение, сортирование) и вспомогательное оборудование (вентиляция, дренаж, электроснабжение и т.д.).
2. Основное оборудование карьеров
1. Перфорационное оборудование: буровая установка
Буровые установки являются основным оборудованием в процессе «прошивки и взрывных работ» на открытых карьерах. Их используют для бурения взрывных скважин в массиве горных пород для заряжания и взрывных работ. В современных карьерах в основном используются роторные и погружные буровые установки.
Роторные буровые установки разрезают горные породы путем вращения бурового долота и подходят для горных пород ниже средней твердости.
Буровое долото оснащено трехконусной или сферической конструкцией зубьев, а для выдувания шлама и охлаждения бурового долота используется воздух под высоким давлением.
Установки для погружного бурения размещают ударник на дне скважины, и энергия удара воздействует непосредственно на буровое долото, избегая потери передачи энергии в бурильной трубе, и подходит для бурения глубоких скважин.
Установки конусного бурения на крупных карьерах позволяют бурить скважины диаметром 250 – 440 мм и глубиной более 20 метров.
2. Горно-погрузочная техника: экскаватор
Экскаватор – «главная сила» карьера.
Механические электрические экскаваторы чаще всего используются на крупных карьерах из-за их мощной силы копания и широкой приспособляемости к горным породам; Гидравлические экскаваторы маневренны и высокоточны и подходят для небольших и средних шахт или рабочих поверхностей, где требуется строгая точность добычи.
Вместимость ковша крупнейшего в мире карьерного экскаватора в настоящее время превышает 75 кубических метров, а одна лопата способна загрузить сотни тонн рудной породы.
3. Транспортное оборудование: карьерные самосвалы и ленточные конвейеры.
Выбор оборудования в транспортном звене напрямую влияет на затраты на эксплуатацию рудника.
Карьерные большегрузные самосвалы (обычно грузоподъемностью 100-400 тонн) отличаются высокой маневренностью и могут транспортировать руду непосредственно с места добычи на дробильную станцию или отвал, адаптируясь к сложному рельефу местности.
Ленточный конвейер является основой непрерывного процесса добычи полезных ископаемых. Его преимущества заключаются в большой пропускной способности, большом расстоянии и низком энергопотреблении.
На крупных угольных разрезах пропускная способность одного конвейера может достигать более 2 метров, а производительность транспортировки превышает 10 000 тонн в час.
4.
Землеройная и вспомогательная техника
Бульдозеры используются для планировки территорий, дорожно-строительных и отвальных работ; грейдеры обслуживают дороги; разбрызгиватели подавляют пыль. Это вспомогательное оборудование обеспечивает непрерывную и стабильную работу производственной системы шахты.
3. Ключевое оборудование для подземных шахт
1. Установки подземного бурения
Установки подземного бурения делятся на установки для бурения по породе и установки для анкерного бурения. Буровые установки используются для рытья туннелей и строительства взрывных скважин.
Они в основном приводятся в движение гидравликой и оснащены верхними или погружными ударниками. Они могут гибко работать в узких туннелях. Для крепления туннелей используются анкерные буровые установки.
Анкерные стержни устанавливают после сверления отверстий в крыше и боковых стенах, чтобы предотвратить обрушение окружающей породы. Они являются ключевым оборудованием для обеспечения безопасности под землей.
2. Погрузчик (ПДМ)
Скрепер — это основное горнодобывающее и погрузочное оборудование подземных шахт, объединяющее функции экскавации, транспортировки и разгрузки.
Специальный подземный погрузчик имеет низкий профиль, небольшой радиус поворота, электрический или дизельный привод (оснащен устройством очистки выхлопных газов) и т. д., что позволяет адаптироваться к узкому туннельному пространству.
Современные телеуправляемые и автоматизированные погрузчики уже могут работать в опасных зонах без присутствия человека.
3. Система подъема и транспортировки
Подземную руду необходимо поднимать на поверхность через шахты.
В систему подъема входят подъемники, клети или скипы, тросы и вышки и т. д. При добыче наклонных стволов используются ленточные конвейеры или группы шахтных вагонов.
Вентиляционное оборудование также имеет решающее значение, и в подземных шахтах необходимо установить системы механической вентиляции для постоянной подачи свежего воздуха и удаления порохового дыма и пыли.
4. Оборудование для переработки полезных ископаемых
Добытую сырую руду необходимо измельчить и измельчить, прежде чем она попадет в процесс переработки полезных ископаемых.
Дробилка применяется для грубого и среднего дробления руд.
Щековая дробилка имеет простую конструкцию и надежную работу и является лучшим выбором для грубого дробления;
конусная дробилка имеет большую производительность и однородный размер частиц продукта и подходит для среднего и тонкого дробления руд средней твердости и выше; ударная дробилка использует удар для измельчения продукта, имеет хорошую форму частиц и подходит для хрупких материалов.
Шаровая мельница является основным оборудованием для операций тонкого измельчения.
Принцип его работы таков: стальные шарики устанавливаются в цилиндр в качестве мелющих тел, стальные шарики сбрасываются вниз за счет вращения цилиндра, а руда измельчается до необходимой крупности путем удара и измельчения.
Шаровые мельницы широко используются в металлорудной, неметаллической рудной промышленности и промышленности строительных материалов.
Это единственное оборудование с самым высоким энергопотреблением на обогатительных фабриках.
5. Тенденции развития технологий
Горнодобывающее оборудование развивается в сторону крупномасштабных, интеллектуальных и экологически чистых направлений.
Крупносерийное оборудование позволяет существенно снизить себестоимость единицы продукции. Например, грузоподъемность электроколесных самосвалов выросла со 100 тонн до 400 тонн.
Что касается интеллекта, на некоторых передовых шахтах были применены беспилотные карьерные самосвалы, буровые установки с дистанционным управлением и интеллектуальные системы дробления, что значительно сократило количество рабочих на месте.
Экологизация выражается в замене дизельного оборудования на электрическое, в конструкции с низким уровнем шума и вибрации, а также в эффективных системах пылеудаления для снижения воздействия шахт на окружающую среду.
Горнодобывающее оборудование является важной частью системы тяжелой промышленности, и его технический уровень напрямую отражает возможности производства оборудования в стране.
Современное горнодобывающее оборудование — от грубой механизации до сложных интеллектуальных систем — меняет границы эффективности и безопасности горнодобывающего производства.
