金川矿山采矿装备大型化自动化的发展_姚维信
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金川公司 2009年实现营业收入 665亿元 、利税 33亿元 , 进出口总额 26亿美元 , 资产总额达到 510 亿元 , 位列 2009年中国企业 500强第 74位 、中国制 造业第 38位 、中国企业效益第 69位 。
1Fra Baidu bibliotek矿山的发展
金川镍矿是世界著名的多金属共生的大型硫化 铜镍矿床之一 , 发现于 1958年 , 集中分布在龙首山 下长 6.5 km、宽 500 m的范围内 (见图 1), 已探明的 矿石储量为 5.2亿 t, 镍金属储量 550万 t, 列世界同 类矿床第 3位 , 铜金属储量 343万 t, 居中国第 2位 , 近年来的地质勘探成果表明 , 金川镍矿的深部 、边部 及外围有良好的找矿前景 。
[ J] .矿业研究与开发 , 2008, 28(1):74 ～ 75, 80. [ 5] 王贤来, 姚维信 , 韩 斌 .金川 矿区高应 力破碎岩 体条件下 的
巷道支护技术 [ J] .矿业研究与开发 , 2004, 24(3):38 ～ 41. [ 6] 王海宁, 姚维信 , 拜生学 .多机 并联增阻 空气幕在 龙首矿的 应
金川矿石还伴生有钴 、铂 、钯 、金 、银 、锇 、铱 、钌 、 铑 、硒等元素 , 其中可供回收利用的 有价元素有 14 种 。矿床之大 、矿体之集中 、可供利用金属之多 , 在 国内外都是罕见的 。
金川矿区矿体分布见图 2, 集团现有 3个生产 矿山 :龙首矿 、二矿区和三矿区 (原名露天矿 );两个
利用先进可靠的计算机控制技术 、网络技术 、通 讯技术 、现场总线技术 、软件技术 , 建立集中控制终 端 , 建立多级操作系统 , 把三大系统统一到集中控制 平台上 , 既可以实现人力资源优化 , 又可以实现在线
81
准确控制 , 做到按需供风 , 按需通风排水 , 在满足生 产要求的同时 , 又节约了能源 。
姚维信 , 等 : 金川矿山采矿 装备大型化自动化的发展
控制 , 以缓解运输工艺落后 、人工和设备效率低的情 况 。同时在新建项目中全方位开发有轨运输自动调 度系统 、无轨运输车辆信号指挥系统 。 3.3 充填系统自动化
充填系统原来仅靠现场操作人员依据经验控制 充填料浆的浓度 , 人为因 素较多 , 工 人的劳动强度 大 , 作业环境差 , 经常出现不同程度的充填体质量问 题 。充填系统自动化是根据充填工艺的要求 , 采用 目前先进的工业控制系统 , 科学 、稳定地控制砂浆浓 度 , 实现整个生产过程的自动化 , 保证充填质量最优 化 , 实现效益最大化 。
姚维信 , 等 : 金川矿山采矿 装备大型化自动化的发展
图 3 日提升能力 1.7万 t的落地式钢井架
2.1 采装运设备
79
金川矿山最初采用的是 2 m3 铲运机 , 随着铲装 设备的大型化 , 逐步演变为 4 m3 和 6 m3 铲运机 , 凿 岩台车也从单臂发展为双臂 (见图 5、图 6)。 目前 矿山已经基本实现一个盘区配备一台凿岩台车 、铲 运机 、服务车 ;装药车 、捡撬车等正在配备之中 , 铲运 设备保有量见表 1。
3 矿山自动化控制
3.1 提升系统自动化 多台矿井提升机远程智能化集中控制技术是金
川公司参考国外矿山的先进经验和科研单位共同开 发的创新技术 (见图 7、图 8), 该技术实现了多台提
升机远程集中控制 、机房无人职守 、单人多中段罐口 信号操作 、岗位工办公化操作等功能 ;开发的故障诊 断专家技术系统和现场强制点检监控系统 , 实现了 故障经验判断向智能化判断的转变 , 减少了系统故 障和故障处理时间 , 提高了提升系统的安全可靠性 和运行效率 , 减少了系统岗位操作人员 , 节约了人工 成本 。
图 7 6台提升机远程集中控制室
图 8 提升系统智能化集中控制界面
3.2 运输系统自动化 在实现运输系统自动化以前 , 主要使用有轨运
输的龙首矿仍采用 20世纪 70年代的电机车进行牵 引 , 车辆的日常运行调度则采用电话 、吹哨等方式 。
随着矿石运输量的逐年增加 , 现龙首矿正在着手开 发一套新型 、高效 、自动化程度比较高的车辆调度系 统 , 以及电机车和矿车自动装卸 、自动扳道及运输线 路监视系统 , 实现运输系统主要运输路段的智能化
表 1 铲装运设备保有量表
铲运机 (台 )
矿用自卸卡车 (辆 ) 凿岩台车
CY-2 JCCY-4 JCCY-6/928LHDMK-25.5 JKQ-25 (台 )
29
18
37
4
14
26
(自产 )(自产 ) (部分自产 ) (进口 ) (自产 )(部分自产)
图 4 矿山生产工序和主要设备
着有轨运输设备加大 , 矿山轨道系统能力也逐年加 大 , 目前矿山主要有轨运输铁道采用了 38 kg/m重 轨 , 大大提高了车辆运行的稳定性 。
2.2 充填系统大型化 金川公司是国内最早应用充填采矿法的矿山之
一 , 充填系统从最初的粗骨料胶结充填斜溜槽加电 耙输送系统 , 发展到高浓度细砂管道自流胶结充填 系统 、膏体泵送胶结充填系统 , 但是设计生产能力一 直在 60 ～ 80 m3 /h左右 , 由于矿山产量的大幅度增 加 , 矿山地表的充填系统截至目前已经达到 11套 。 为此 , 近几年来公司和高校合作 , 提出了新建大充填 搅拌系统的思 路 , 经 过科研 攻关 , 已经 设计了 150 m3 /h的充填搅拌系统 , 目前正在矿山新项目中全面 推广使用 。
目前 , 通过计算机控制系统和工业视频系统实 现 3大生产系统的监测 、监视和集中控制项目正在 研究之中 。
4 结 论
随着矿山企业技术不断进步以及矿山产能逐年 提高 , 矿山装备越来越成为矿山走向现代化的关键 。 金川公司近年来通过科技攻关 , 一直坚持走设备大 型化自动化的发展道路 , 通过多年来的发展 , 运输系 统 、采矿系统设备 普遍实现了大 型化 , 矿山 提升系 统 、充填系统实现了自动化 。 企业劳动生产率不断 提高 , 其中二矿区劳动生产率由 2000年的 907 t/人 年 , 提高至 2008年的 2463 t/人年 ;盘区生产能力已 从原来的 500 ～ 600 t/d提升到 800 ～ 1000 t/d。
2009 年大宗矿产进口量
2009年大宗矿产进口量 :煤炭为 12583万 t, 铜矿砂及精矿为 614万 t, 原油为 20379万 t, 铝矿砂及 其精矿为 1980万 t, 铁矿砂及精矿为 62778万 t, 镍矿砂及其精矿为 1657万 t, 锰矿砂及精矿为 961万 t, 硫磺为 1217万 t, 铬矿砂及精矿为 676万 t, 氯化钾为 207万 t。 (据 《2009年中国国土资源公报 》)
金川矿山采矿装备大型化自动化的发展
姚维信 1 , 王贤来2
(1.昆明理工大学 , 云南 昆明 650093;2.中南大学 , 湖南 长沙 410083)
摘 要 :介绍了金川集团有限公司 50多年来矿山的发展 , 尤其是矿山设备从无到有 , 从小 到大 , 从落后到先进的发展过程 。 多年来 , 金川公司坚持走设备大型化自动化的发展道 路 , 运输系统 、采矿系统设备普遍实现了大型化 , 矿山提升系统 、充填系统实现了自动化 , 企业劳动生产率不断提高 , 其中二矿区 劳动生产率已 由 2000 年的 907 t/人年 , 提高至 2008年的 2463 t/人年 ;盘区生产能力已从原来的 500 ～ 600 t/d提升到 800 ～ 1000 t/d。 实践证明 , 矿山装备已越来越成为矿山走向现代化 、提高生产效率 、保障作业安全的关键 。 关键词 :金川 ;采矿装备 ;自动化 ;信息化
控制系统具备现场总线扩展功能 , 具备操作 、监 视 、数据归档与信息记录 、趋势与报警功能 (见图 9)。
图 9 充填系统控制结构
3.4 辅助设施自动化 矿山的压风 、排水 、通风系统是井下矿山的主要
辅助设备系统 。 传统的工艺中 , 都是利用人工值守 现场操作模式 , 既浪费了人力资源 , 又因为控制模式 落后而影响控制的及时性和准确性 。
用 [ J] .有色金属 , 2004, 56(2):107 ～ 108, 114.
(收稿日期 :2010 -03 -28) 作者简介 :姚维信 (1963-), 男 , 陕西韩 城人 , 教授级 高级工 程师 , 在读博士 , 第六届中 国有色 金属学 会采矿 学术 委员会 副主任 委 员 , 主 要 从 事 矿 山 生 产 技 术 研 究 与 管 理 工 作 , Email:ywx@jnmc.com。
2 矿山装备大型化
集团公司建厂 50年以来 , 伴随着矿石产量的增 加 , 矿山设备经历了从无到有 , 从小到大 , 从落后到 先进的发展过程 , 目前主力矿山已经基本实现装备 大型化和自动化 (见图 3、图 4), 而且随着矿山的进 一步发展 , 矿山装备的大型化 , 多系统的自动化乃至 智能化集中控制 , 都将是矿山继续发展的必由之路 。
辅助矿山 :砂石场 、石英矿 ;一个矿山建设单位 :矿山 工程分公司 , 一个技术部门 :镍钴研究院矿山分院 。
图 1 金川矿山概貌
图 2 金川矿区矿体分布
2010 年 , 金川 矿山出矿 量已经 达到 750 万 t。 随着总投资近 40 亿元的 5大矿山技改工程的建成 投产 , “十二五 ”末 , 矿山总 产量计划达到 1200万 t 以上 。
金川集团有限公司位于中国西部河西走廊的工 业城市 ———甘肃省金昌市 , 是由甘肃省人民政府控 股的大型国有探矿 、采矿 、选矿 、冶炼 、化工 、金属深 加工配套的有色冶金和化工联合企业 , 是我国最大 的镍 、钴 、铂族金属生产商 。主要产品有镍 、铜 、钴 、 稀有贵金属和硫酸 、烧碱 、液氯 、盐酸 、亚硫酸钠等化 工产品 , 以及有色金属深加工产品 , 其中镍产量居世 界第三位 , 钴产量居世界第二位 , 铜产量居中国第三 位 。被誉为中国的 “镍都 ” 。
图 5 新出厂的 6 m3 铲运机和 25 t矿用卡车
有轨运输从 3 t和 7 t电机车牵引小矿车逐渐 发展为采用 14 t电机车和 20 t电机车牵引 4 m3 侧 卸式矿车和 6 m3 底侧卸式矿车 。值得一提的是 , 随
图 6 新出厂的双臂凿岩台 车
80
采 矿 技 术
2010, 10(3)
发展 [ J] .有色金属 (矿山部分 ), 2001, (1):5 ～ 9. [ 3] 姚维信 .龙首矿 采场 溜矿井 设计与 应用 [ J] .中国矿 山工 程 ,
2001, 30(6):12 ～ 15. [ 4] 王国华 , 姚维 信 , 庙 延钢 , 等 .矿 山 安 全 生 产长 效 机 制 初 探
DO I :10.13828/j .cnki .ckjs .2010.03.048
ICSNSN4316-7113-472/9T0D0 M采in矿ing技T术ech no第log1y0, 卷Vo l.第10,
3N期o.3
2
010年 5月 May20 10
通过走设备大型化和自动化道路 , 减轻了职工 劳动强度 , 企业安全事故发生率大幅度下降 , 随着矿 山企业的进一步发展壮大 , 这条路必将以更快更高 的标准走下去 。
参考文献 : [ 1] 姚维信 , 把多恒 , 孟宪 华 .龙首矿 500万吨矿 井建设问题分 析
与对策研究[ J] .矿业研究与开发 , 2009, (6):101 ～ 105. [ 2] 姚维信.龙首矿下向六角形高 进路胶结 充填采矿 法的应用 与
1Fra Baidu bibliotek矿山的发展
金川镍矿是世界著名的多金属共生的大型硫化 铜镍矿床之一 , 发现于 1958年 , 集中分布在龙首山 下长 6.5 km、宽 500 m的范围内 (见图 1), 已探明的 矿石储量为 5.2亿 t, 镍金属储量 550万 t, 列世界同 类矿床第 3位 , 铜金属储量 343万 t, 居中国第 2位 , 近年来的地质勘探成果表明 , 金川镍矿的深部 、边部 及外围有良好的找矿前景 。
[ J] .矿业研究与开发 , 2008, 28(1):74 ～ 75, 80. [ 5] 王贤来, 姚维信 , 韩 斌 .金川 矿区高应 力破碎岩 体条件下 的
巷道支护技术 [ J] .矿业研究与开发 , 2004, 24(3):38 ～ 41. [ 6] 王海宁, 姚维信 , 拜生学 .多机 并联增阻 空气幕在 龙首矿的 应
金川矿石还伴生有钴 、铂 、钯 、金 、银 、锇 、铱 、钌 、 铑 、硒等元素 , 其中可供回收利用的 有价元素有 14 种 。矿床之大 、矿体之集中 、可供利用金属之多 , 在 国内外都是罕见的 。
金川矿区矿体分布见图 2, 集团现有 3个生产 矿山 :龙首矿 、二矿区和三矿区 (原名露天矿 );两个
利用先进可靠的计算机控制技术 、网络技术 、通 讯技术 、现场总线技术 、软件技术 , 建立集中控制终 端 , 建立多级操作系统 , 把三大系统统一到集中控制 平台上 , 既可以实现人力资源优化 , 又可以实现在线
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准确控制 , 做到按需供风 , 按需通风排水 , 在满足生 产要求的同时 , 又节约了能源 。
姚维信 , 等 : 金川矿山采矿 装备大型化自动化的发展
控制 , 以缓解运输工艺落后 、人工和设备效率低的情 况 。同时在新建项目中全方位开发有轨运输自动调 度系统 、无轨运输车辆信号指挥系统 。 3.3 充填系统自动化
充填系统原来仅靠现场操作人员依据经验控制 充填料浆的浓度 , 人为因 素较多 , 工 人的劳动强度 大 , 作业环境差 , 经常出现不同程度的充填体质量问 题 。充填系统自动化是根据充填工艺的要求 , 采用 目前先进的工业控制系统 , 科学 、稳定地控制砂浆浓 度 , 实现整个生产过程的自动化 , 保证充填质量最优 化 , 实现效益最大化 。
姚维信 , 等 : 金川矿山采矿 装备大型化自动化的发展
图 3 日提升能力 1.7万 t的落地式钢井架
2.1 采装运设备
79
金川矿山最初采用的是 2 m3 铲运机 , 随着铲装 设备的大型化 , 逐步演变为 4 m3 和 6 m3 铲运机 , 凿 岩台车也从单臂发展为双臂 (见图 5、图 6)。 目前 矿山已经基本实现一个盘区配备一台凿岩台车 、铲 运机 、服务车 ;装药车 、捡撬车等正在配备之中 , 铲运 设备保有量见表 1。
3 矿山自动化控制
3.1 提升系统自动化 多台矿井提升机远程智能化集中控制技术是金
川公司参考国外矿山的先进经验和科研单位共同开 发的创新技术 (见图 7、图 8), 该技术实现了多台提
升机远程集中控制 、机房无人职守 、单人多中段罐口 信号操作 、岗位工办公化操作等功能 ;开发的故障诊 断专家技术系统和现场强制点检监控系统 , 实现了 故障经验判断向智能化判断的转变 , 减少了系统故 障和故障处理时间 , 提高了提升系统的安全可靠性 和运行效率 , 减少了系统岗位操作人员 , 节约了人工 成本 。
图 7 6台提升机远程集中控制室
图 8 提升系统智能化集中控制界面
3.2 运输系统自动化 在实现运输系统自动化以前 , 主要使用有轨运
输的龙首矿仍采用 20世纪 70年代的电机车进行牵 引 , 车辆的日常运行调度则采用电话 、吹哨等方式 。
随着矿石运输量的逐年增加 , 现龙首矿正在着手开 发一套新型 、高效 、自动化程度比较高的车辆调度系 统 , 以及电机车和矿车自动装卸 、自动扳道及运输线 路监视系统 , 实现运输系统主要运输路段的智能化
表 1 铲装运设备保有量表
铲运机 (台 )
矿用自卸卡车 (辆 ) 凿岩台车
CY-2 JCCY-4 JCCY-6/928LHDMK-25.5 JKQ-25 (台 )
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(自产 )(自产 ) (部分自产 ) (进口 ) (自产 )(部分自产)
图 4 矿山生产工序和主要设备
着有轨运输设备加大 , 矿山轨道系统能力也逐年加 大 , 目前矿山主要有轨运输铁道采用了 38 kg/m重 轨 , 大大提高了车辆运行的稳定性 。
2.2 充填系统大型化 金川公司是国内最早应用充填采矿法的矿山之
一 , 充填系统从最初的粗骨料胶结充填斜溜槽加电 耙输送系统 , 发展到高浓度细砂管道自流胶结充填 系统 、膏体泵送胶结充填系统 , 但是设计生产能力一 直在 60 ～ 80 m3 /h左右 , 由于矿山产量的大幅度增 加 , 矿山地表的充填系统截至目前已经达到 11套 。 为此 , 近几年来公司和高校合作 , 提出了新建大充填 搅拌系统的思 路 , 经 过科研 攻关 , 已经 设计了 150 m3 /h的充填搅拌系统 , 目前正在矿山新项目中全面 推广使用 。
目前 , 通过计算机控制系统和工业视频系统实 现 3大生产系统的监测 、监视和集中控制项目正在 研究之中 。
4 结 论
随着矿山企业技术不断进步以及矿山产能逐年 提高 , 矿山装备越来越成为矿山走向现代化的关键 。 金川公司近年来通过科技攻关 , 一直坚持走设备大 型化自动化的发展道路 , 通过多年来的发展 , 运输系 统 、采矿系统设备 普遍实现了大 型化 , 矿山 提升系 统 、充填系统实现了自动化 。 企业劳动生产率不断 提高 , 其中二矿区劳动生产率由 2000年的 907 t/人 年 , 提高至 2008年的 2463 t/人年 ;盘区生产能力已 从原来的 500 ～ 600 t/d提升到 800 ～ 1000 t/d。
2009 年大宗矿产进口量
2009年大宗矿产进口量 :煤炭为 12583万 t, 铜矿砂及精矿为 614万 t, 原油为 20379万 t, 铝矿砂及 其精矿为 1980万 t, 铁矿砂及精矿为 62778万 t, 镍矿砂及其精矿为 1657万 t, 锰矿砂及精矿为 961万 t, 硫磺为 1217万 t, 铬矿砂及精矿为 676万 t, 氯化钾为 207万 t。 (据 《2009年中国国土资源公报 》)
金川矿山采矿装备大型化自动化的发展
姚维信 1 , 王贤来2
(1.昆明理工大学 , 云南 昆明 650093;2.中南大学 , 湖南 长沙 410083)
摘 要 :介绍了金川集团有限公司 50多年来矿山的发展 , 尤其是矿山设备从无到有 , 从小 到大 , 从落后到先进的发展过程 。 多年来 , 金川公司坚持走设备大型化自动化的发展道 路 , 运输系统 、采矿系统设备普遍实现了大型化 , 矿山提升系统 、充填系统实现了自动化 , 企业劳动生产率不断提高 , 其中二矿区 劳动生产率已 由 2000 年的 907 t/人年 , 提高至 2008年的 2463 t/人年 ;盘区生产能力已从原来的 500 ～ 600 t/d提升到 800 ～ 1000 t/d。 实践证明 , 矿山装备已越来越成为矿山走向现代化 、提高生产效率 、保障作业安全的关键 。 关键词 :金川 ;采矿装备 ;自动化 ;信息化
控制系统具备现场总线扩展功能 , 具备操作 、监 视 、数据归档与信息记录 、趋势与报警功能 (见图 9)。
图 9 充填系统控制结构
3.4 辅助设施自动化 矿山的压风 、排水 、通风系统是井下矿山的主要
辅助设备系统 。 传统的工艺中 , 都是利用人工值守 现场操作模式 , 既浪费了人力资源 , 又因为控制模式 落后而影响控制的及时性和准确性 。
用 [ J] .有色金属 , 2004, 56(2):107 ～ 108, 114.
(收稿日期 :2010 -03 -28) 作者简介 :姚维信 (1963-), 男 , 陕西韩 城人 , 教授级 高级工 程师 , 在读博士 , 第六届中 国有色 金属学 会采矿 学术 委员会 副主任 委 员 , 主 要 从 事 矿 山 生 产 技 术 研 究 与 管 理 工 作 , Email:ywx@jnmc.com。
2 矿山装备大型化
集团公司建厂 50年以来 , 伴随着矿石产量的增 加 , 矿山设备经历了从无到有 , 从小到大 , 从落后到 先进的发展过程 , 目前主力矿山已经基本实现装备 大型化和自动化 (见图 3、图 4), 而且随着矿山的进 一步发展 , 矿山装备的大型化 , 多系统的自动化乃至 智能化集中控制 , 都将是矿山继续发展的必由之路 。
辅助矿山 :砂石场 、石英矿 ;一个矿山建设单位 :矿山 工程分公司 , 一个技术部门 :镍钴研究院矿山分院 。
图 1 金川矿山概貌
图 2 金川矿区矿体分布
2010 年 , 金川 矿山出矿 量已经 达到 750 万 t。 随着总投资近 40 亿元的 5大矿山技改工程的建成 投产 , “十二五 ”末 , 矿山总 产量计划达到 1200万 t 以上 。
金川集团有限公司位于中国西部河西走廊的工 业城市 ———甘肃省金昌市 , 是由甘肃省人民政府控 股的大型国有探矿 、采矿 、选矿 、冶炼 、化工 、金属深 加工配套的有色冶金和化工联合企业 , 是我国最大 的镍 、钴 、铂族金属生产商 。主要产品有镍 、铜 、钴 、 稀有贵金属和硫酸 、烧碱 、液氯 、盐酸 、亚硫酸钠等化 工产品 , 以及有色金属深加工产品 , 其中镍产量居世 界第三位 , 钴产量居世界第二位 , 铜产量居中国第三 位 。被誉为中国的 “镍都 ” 。
图 5 新出厂的 6 m3 铲运机和 25 t矿用卡车
有轨运输从 3 t和 7 t电机车牵引小矿车逐渐 发展为采用 14 t电机车和 20 t电机车牵引 4 m3 侧 卸式矿车和 6 m3 底侧卸式矿车 。值得一提的是 , 随
图 6 新出厂的双臂凿岩台 车
80
采 矿 技 术
2010, 10(3)
发展 [ J] .有色金属 (矿山部分 ), 2001, (1):5 ～ 9. [ 3] 姚维信 .龙首矿 采场 溜矿井 设计与 应用 [ J] .中国矿 山工 程 ,
2001, 30(6):12 ～ 15. [ 4] 王国华 , 姚维 信 , 庙 延钢 , 等 .矿 山 安 全 生 产长 效 机 制 初 探
DO I :10.13828/j .cnki .ckjs .2010.03.048
ICSNSN4316-7113-472/9T0D0 M采in矿ing技T术ech no第log1y0, 卷Vo l.第10,
3N期o.3
2
010年 5月 May20 10
通过走设备大型化和自动化道路 , 减轻了职工 劳动强度 , 企业安全事故发生率大幅度下降 , 随着矿 山企业的进一步发展壮大 , 这条路必将以更快更高 的标准走下去 。
参考文献 : [ 1] 姚维信 , 把多恒 , 孟宪 华 .龙首矿 500万吨矿 井建设问题分 析
与对策研究[ J] .矿业研究与开发 , 2009, (6):101 ～ 105. [ 2] 姚维信.龙首矿下向六角形高 进路胶结 充填采矿 法的应用 与