紫金矿业薄矿脉型矿山小型轻便化装备研发应用经验
紫金矿业是一家在全球范围从事铜、金、锌、锂等金属矿产勘查开发及工程技术研发应用的大型跨国矿业集团公司。紫金矿业自2022年2月开始，下大力气解决薄矿脉型矿山巷道断面小、采高低、采幅窄给机械化智能化开采带来的技术难题，推进小型轻便化装备研发应用，累计投入2400余万元，成功研发了适用于凿岩、运搬、支护、排险等4个典型场景的6种小型轻便化装备，目前已推广应用92台套。
一、研发成果
(一)凿岩作业场景
1.小型智能掘进台车
图1小型智能掘进台车
如图1所示，小型智能掘进台车适用的掘进或采矿高度为2.6—3.5米。该装备机身宽0.98米、高1.8米，整机重量8吨，最小转弯半径(外侧)5.5米，最大工作坡度15°,最大推进力15千牛，动力部件与凿岩部件采用铰链连接，
最小巷道通行能力2.0米×2.0米，最小工作断面2.6米×2.6米。与传统手持小型风动凿岩机相比，该装备能够实现现场遥控凿岩、远程胶囊舱遥控凿岩和地表一键智能凿岩。在同等岩性条件下，凿岩推进速度和综合穿孔能力大幅提升，以硬岩条件下钻凿断面2.8米×2.8米巷道、完成48个孔深为2.5米钻孔为例，单钻孔凿岩推进速度由原来0.4米/分钟提高至1米/分钟，完成所有钻孔凿岩时长由原8小时降低至4小时以下，凿岩推进速度提升2倍，综合穿孔能力提升1倍以上。
目前，该设备已在紫金矿业所属贵州紫金矿业公司推广应用。
2.微型遥控凿岩机
图2微型遥控凿岩机
如图2所示，微型遥控凿岩机适用的掘进或采矿高度为2.0-2.8米。该装备机身宽1.1米、高1.2米，整机重量2.4吨，最小转弯半径(外侧)5米，最大爬坡能力为25°,最大作业坡度为22°,具备遥控定位、远程操控等功能。与前述小型智能掘进台车相比，结构更紧凑，巷道通行能力更强，该设备凿岩机构基于小型风动手持式凿岩机改装，最大限度缩减了设备体型，能够适应更小断面尺寸的巷道和采场，采用履带行走机构，大幅提升了其爬坡能力和工作坡度。
目前，该设备已在贵州紫金矿业公司，以及新疆阿舍勒铜业公司、云南麻栗坡钨业公司、洛阳坤宇矿业公司、浙江秀原矿业公司、云南巍山鑫源矿业公司、湖南有色集团等外部企业单位推广应用。
(二)运搬作业场景小型遥控铲运机
图3小型遥控铲运机
如图3所示，小型遥控铲运机主要用于薄矿脉型金属地下矿山出渣或出矿，适用于小巷道、小采场运搬作业，替代传统的小型装岩机装岩、电耙绞车和人工作业。该装备机身宽1.4米、高1.5米，整机重量4.9吨，铲斗容量0.9立方，最小转弯半径(外侧)4.5米，满载最大爬坡能力20°,最大工作坡度22°,最大卸载高度1.2米，采用履带式行走机构设计，具备视距内遥控操作功能，一般与小型智能掘进台车或微型遥控凿岩机配套使用。在50米运距条件下，该设备台班运行6小时铲装能力为80吨，出矿效率为同等功率电耙绞车的3倍，与人工运搬和小型装岩机运搬相比，出矿效率更高。
目前，该设备已在贵州紫金矿业公司，以及广西一洞锡矿公司等外部企业单位推广应用。
(三)支护作业场景
1.小型遥控锚网台车
图4小型遥控锚网台车
如图4所示，小型遥控锚网台车适用于掘进或采矿高度为3.3—3.8米范围内的支护作业。该装备机身宽1.4米、高2.2米，最小转弯半径(外侧)4米，最大爬坡能力15°,电机功率30千瓦，锚杆长度1.8米，锚杆仓数量6根，推进速度2.5米/分钟，采用履带行走机构，外接高压风驱动凿岩机构，最小巷道通行能力2.4米×2.4米。具备行走和锚网支护遥控操作功能，每循环只需人工装填一次锚杆(6套)和网片(1张)。
目前，该设备已在贵州紫金矿业公司，以及贵州天恒建设公司等外部企业单位推广应用。
2.微型遥控钻锚机
图5微型遥控钻锚机
如图5所示，微型遥控钻锚机适用于掘进或采矿高度为2.0—2.6米范围内的支护作业。该装备机身宽1.1米、高2.0米，整机重量2.2吨，最小转弯半径(外侧)2.5米，最大爬坡能力15°,锚杆长度1.5米(可接杆),推进速度2.5米/分钟，采用履带行走机构，外接高压风驱动凿岩机构，最小巷道通行能力2.2米×2.2米。
目前，该设备已在贵州紫金矿业公司推广使用。
(四)排险作业场景微型撬毛台车
如图6所示，微型撬毛台车主要应用于薄矿脉型金属地下矿山排险作业，适用的掘进或采矿高度为2.0—4.2米。该装备机身宽1.2米、高1.5米，整车重量5吨左右，最大爬坡能力22°,最小转弯半径(外侧)6米，撬毛机构为液压破碎头，具备大块破碎能力，能够完成大块二次破碎作业，冲击能量250焦耳，冲击频次700—1200次/分钟，最小巷道通行能力2.2米×1.8米，具备行走和排险全流程遥控功能。
图6微型撬毛台车
目前，该设备已在贵州紫金矿业公司，以及湖南曾洪源矿业公司、都匀双龙泉矿业公司、都匀陈工矿业公司和贵州政立矿业公司等外部企业单位推广应用。
二、应用效果
目前小型轻便化成套装备已在紫金矿业所属贵州紫金矿业公司推广应用31台套，云南麻栗坡钨业公司、洛阳坤宇矿业公司、新疆阿舍勒铜业公司等权属矿山推广应用22台套，国内其他矿山推广应用39台套，取得了良好的应用效果。
一是适配薄矿脉型矿山的小巷道、低采高、窄采幅特点。小型轻便化装备体积小、重量轻，通行和转场灵活，更加符合薄矿脉型矿山机械化、智能化开采需求，能够在80%以上薄矿脉型矿山推广使用。
二是有效降低了安全风险和工人劳动强度。小型轻便化装备无需人工或手持设备作业，通过遥控操作将作业人员从危险作业区域中解放出来，有效降低了安全风险，显著降低了工人劳动强度，避免了噪音、粉尘和振动等职业病危害。紫金矿业研发应用小型轻便化成套装备以来，采场数量减少50%以上，80%以上工作面实现机械化作业，累计实现20余个工作面远程遥控作业，减少井下人员12%;事故数量大幅度降低，自2023年以来，应用小型轻便化成套装备的企业未发生生产安全事故。
三是有效提高作业效率和经济效益。通过使用小型智能掘进台车、微型遥控凿岩机等装备，不仅大幅提高了单孔成孔速度和综合台班掘进能力，还缩短了掘进周期，提升了整体生产效率，降低了生产成本，增加了企业盈利。以贵州紫金矿业公司为例，2023年出矿量增加25%,产值增长47%、利润增长78%。
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