基本实现“无人智能采矿”，世界最大地下矿山基律纳铁矿的智能采矿技术简介

21世纪，矿业引入了一种全新理念，就是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。无论是国家最新发布的《全国矿产资源规划（2016-2020）》还是去年提出的《中国制造2025》，智能化均被重点提及，智能化也成为矿山行业转型升级的必然之路。

目前，国内矿山主要处于自动化向智能化过渡阶段，而部分国外矿山已经实现了无人矿山，如瑞典的基律纳铁矿，今天就带大家了解世界最大地下矿山基律纳铁矿的智能采矿技术。

一、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，全年中有一大半时间被大雪覆盖，严寒难耐。同时，基律纳铁矿以产高品位铁矿石著名，其铁矿蕴藏量约18 亿 t，矿山井下巷道宽阔，采矿设备十分先进，是目前世界上最大的铁矿山之一。

基律纳铁矿设计原矿年生产能力为２２００万ｔ，采用高分段无底柱崩落采矿法采矿，竖井斜坡道联合开拓，是世界上最大的地下矿山之一，全矿共有４１００多名员工。按照矿山生产安排，计划在２０１８年前完成系统改造和产能提升，届时将实现３５００--４０００万ｔ的生产能力。

二、智能高效采矿技术

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。

主斜坡道位于矿体北部的下盘，坑口在工业场地附近，标高为＋２３０ｍ，在进口段为单车道、双巷，延伸至４２０ｍ水平时合并成为一条双车道的单巷斜坡道，直线折返形式向下延深与各生产水平、辅助水平联结。斜坡道的坡度为１∶１０，巷道局部采用喷锚网支护，路面均进行了硬化处理。

2、采矿

１９６５年，基律纳铁矿由露天转入地下开采后，一直采用特大规模无底柱分段崩落法开采并沿用至今，分段高一般为５０- ５５ｍ。

分段崩落法采矿方法

基律纳铁矿多年的安全高效开采得益于分段崩落法的成功应用，这种采矿方法的优点主要有:

(１) 有利于大规模、机械化、高强度开采；

(２) 井下作业场所比较安全；

(３) 采矿工艺灵活，开采工作面易灵活调整，可多个作业面同时回采；

(４) 回采工艺简单，生产设备和开采工序可实现标准化。

缺点和不足主要为矿石贫化较大，以及采场底部出矿时，多在独头的巷道中作业，通风难度较大。

井下开采从采准巷道掘进、采场钻孔、爆破、采场装载出矿、运输、卸矿至矿仓、胶带输送至箕斗、竖井提升、矿石成品运输的开采工艺流程如下图。

图２　开采工艺流程

3、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。巷道掘进采用深孔掏槽，孔深一般为７. ５ｍ，孔径６４ｍｍ。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，孔径１１５ｍｍ，最大孔深５５ｍ，该台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。

采场大直径( １１５ｍｍ) 深孔( ４０~ ５０ｍ) 装药使用山特维克公司的装药台车，炸药为抗水性好、粘度高的乳化炸药，可以预装药，不受孔内积水影响，返药量少。爆破网络为人工连接，一般采用分段导爆管雷管、导爆管和导爆索网络。

4、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。矿石装载采用阿特拉斯公司生产的Ｔｏｒｏ２５００Ｅ型遥控铲运机，斗容２５ｔ，单台效率为５００ｔ/ｈ，周平均出矿量约３.０~ ３.５万ｔ。这种铲运机无废气排放、粉尘少、低噪音、使用寿命长，便于集中维修。

井下运输系统有胶带运输和有轨自动运输两种类型，胶带运输主要负责井下破碎站至提升箕斗段运输，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，竖井箕斗在指定位置停稳后，矿石自动装入箕斗，工作人员按下手柄提升机随即起动，将箕斗提升至地表卸载站后，箕斗底门自动打开，完成卸矿。装载和卸载过程为远程控制。

２０１０年，为了提高产量，提高设备的可靠性和效率，矿山对提升系统进行了大规模改造，对用于停车和紧急制动的液压盘式制动器进行了检修，安装了新型传感器。通过技术改造，提升系统实现了智能化。

三、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。喷射混凝土厚度一般为３-１０ｍｍ，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。大量智能遥控机械设备的投入使用，大大减少了支护工作量和成本，提高了支护效果。

遥控混凝土喷射机

锚杆和钢筋网安装

四、总结

基律纳铁矿基本实现了“无人智能采矿”，仅依靠远程计算机集控系统，工人和管理人员就可实现在远程执行现场操作。在井下作业面除了检修工人在检修外，几乎看到其他工人。这一切都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。

新常态下，我们应站在新的高度，去探索和开发新的技术，高效开发利用有限的矿产资源，任重道远!

（来源：论文《基律纳铁矿智能采矿技术考察报告》）