摘要：高效与安全一直是地下矿山开采作业中关注的重点问题，机械化应用于地下矿山开采工艺中，不仅有利于提高开采量，又能提高地下开采作业安全性。基于此，本文对地下矿山开采工艺中机械化应用的必要性进行分析，并着重阐述机械化地下矿山开采工艺具体应用，以期全面提高地下矿山资源开采质量的同时，也能有效降低安全隐患发生概率，为我国经济社会发展提供充足的资源供应。

　　关键词：地下矿山；开采工艺；机械化

　　经济迅速发展，为各行业领域向前发展提供良好条件的同时，也面临着资源需求量持续上升的问题，为了能够为各行业领域发展提供充足资源供应与支持，加强机械化地下矿山开采工艺应用，既能实现地下矿山安全且高效的开采目标，又能进一步提高矿山资源开采质量。如何有效应用机械化地下矿山开采工艺，是目前各相关人员需要考虑的问题。

　　1地下矿山开采工艺中机械化应用的必要性

　　机械钻孔设备、装运设备以及新型综合开采设备等均是现阶段地下矿山开采作业中主要应用的机械设备，也是提高地下矿山开采工艺机械化水平的重要基础。从目前我国地下矿山开采作业中对钻孔设备的应用情况来看，已经远超于国际先进水平，但地下矿山企业所掌握的钻孔技术仍与现有钻孔设备存在明显的不适配问题，为地下矿山开采作业持续推进带来诸多阻碍。近些年来，科学技术水平的不断提高，积极促进着地下矿山开采工业向机械化、自动化发展，与采矿作业相关的机械装运设备性能也得到有效完善和优化，如井下自卸车、铲运机、电机车等机械转运设备的应用，不仅弥补了传统有轨运输设备存在的不足，也大幅度提高了矿山资源运输效率，其总出矿量也在不断提升。由此说明，机械化在地下矿山开采工艺中的应用，不仅是提高矿山资源开采作业安全水平与开采质量的强力技术支撑，也是节约此方面劳动力资源投入的有效手段，对实现我国地下矿山开采行业绿色高质量发展有着重要现实意义。

　　2如何应用机械化地下矿山开采工艺

　　2.1钻孔机械化工艺

　　CBH—10型和SC—165E型潜孔钻机是现阶段可以满足地下矿山开采作业中实现远程操控管理需求的钻孔设备，相较于传统钻孔设备，机械化钻孔设备在实际地下矿山开采作业中应用时，不仅可以将钻孔气压上升至1.6Pa~1.8Pa范围，也能利用传感器实时监测钻孔设备在使用期间发生的数据变化，当监测到开采作业中出现异常情况时，则会直接启动动作保护功能以及自动诊断故障操作，切实提高地下矿山开采作业中钻孔操作自动化水平。

　　YZ-55型号牙轮钻机的研制，使原有钻机的钻孔直径得到大幅度增加，钻孔最大直径可以达到380mm，YZ-55型号牙轮钻机在地下矿山开采作业中的应用，由于该类型钻孔设备的先进水平远超国际水准，加上在实际矿山开采作业中的优越性能表现，有助于矿山资源开采质量进一步提高的同时，对我国地下矿山开采行业整体向现代化、机械化以及自动化发展也有着积极的促进作用。

　　通过对国内矿山企业应用机械化钻孔设备情况的调研与分析，潜孔钻穿技术已经在露天矿山开采作业中得到普及应用，特别是深孔爆破设备与机械铲装等机械化设备在此方面使用率极高。但手风钻设备及浅孔留矿开采工艺仍是目前地下埋藏较深矿山资源开采作业中常用的设备。现阶段矿山开采作业中所应用的钻孔机械设备，其研发程度已经达到国际领先水准，相较于西方发达国家，在钻孔技术水平方面，仍有着极大的差距。致使该情况出现的原因与我国矿山开采作业中并未具备和先进钻孔机械设备相配套的采矿工艺有着直接关系；因此，需要加大此方面工艺的研发力度，并积极推动地下矿山钻孔设备及钻孔技术向自动化、大型化发展，既能提高钻孔作业精度，又能确保地下矿山开采工艺与钻孔设备的适配度，从而满足地下矿山资源高质量、高效率的开采需求。

　　2.2开采机械化工艺

　　近些年来，地下矿山开采设备研究工作在科学技术水平不断提高的支持下，一批具有较强综合性能的开采设备被广泛应用于地下矿山开采作业中，能量大、破碎能量强、运输速度快以及产能高等是新型综合开采设备的明显应用优势，不仅在地下矿山开采作业中充分表现了其优越的综合性能，也极大地提高了我国地下矿山资源开采质量，逐渐成为目前我国非煤矿地下矿山开采工艺中重要的机械化开采设备。由破碎机、转载机以及运输机等共同组成的新型综合开采设备，并在其协同工艺操作下可实现每小时最高2000t的矿山资源开采量，其中部分大功率的牵引采矿机，每小时最高也能达到1200t以上的开采量。这说明新型综合开采设备在地下矿山开采作业中有效应用，能够大幅度提升矿山资源生产效率，产量也有望再创新高。加上该类型机械化开采设备同时具备较高的自动化水平，在一定程度上能够减少企业在地下矿山开采作业中的人力、物力等资源投入，并满足后台远程操控开采设备的作业要求，提高地下矿山开采作业安全水平的同时，也降低了地下矿山开采事故发生概率，充分保障作业人员生命安全。液压支架也是现阶段地下矿山开采作业中较为常见的操作设备，主要发挥着提高机械设备采矿效率的功能作用，作业人员可以通过电液对液压支架进行控制，能够有效改善地下矿山开采作业环境，提升作业面操作安全性与可靠性。

　　另外，高度自动调节也是新型综合开采设备在地下矿山开采作业中应用时发挥的另一功能作用，有利于确保作业人员远程操控液压支架、输送机、采矿机等设备时的作业安全性和可靠性。地下矿山开采工业机械化水平不断提高，使矿山资源开采效率和产量达到全新的高度，根据相关统计数据，机械化采矿工艺的平均效率比传统采矿工艺的工作效率高于8.566t/h，工作效率是后者的2.8倍左右。地下矿山开采作业中各环节均能体现机械化采矿工艺的应用优势，不仅仅是单纯地减少劳动力资源投入，也体现在我国矿产资源开采效率和产量的全面提高方面。

　　2.3装运机械化工艺

　　由铲装设备与运输设备两个部分共同组成矿山资源装运设备，是现阶段地下矿山开采作业中主要应用的装运设备，通过对其应用情况的调研与分析，运输巷道周边围岩结构形态、岩石性质以及围岩结构大小等是影响地下矿山资源运输设备应用效果的主要因素。自卸机车、铲运机以及电机车是目前地下矿山开采作业中较为常见的装运设备，同时部分地区的地下矿山开采作业中也会涉及有轨运输设备的应用，但该类型运输方式，运输效率无法保证，对运输轨道进行建设时，需要综合考虑地下巷道围岩结构性能，在此基础上对其进行合理设计，避免地下巷道围岩结构性能未达到轨道建设要求而引发一系列安全事故。其中以无轨采矿装备技术为核心的自卸汽车、铲运机以及无轨运输设备等已经被广泛应用于地下矿山开采作业中，极大地提高了矿产资源出矿量，最高出矿量可达到87%以上。

　　以无轨运输设备为例，该装运设备在地下矿山开采中主要起到辅助铲运类作业高效开展的作用，如锂电池铲运机，具备低故障率、承载能力强以及满足视距遥控或远程视频遥控需求等性能特点，整体设计紧凑灵活，非常适用于地下狭窄巷道的铲运类作业。相较于传统燃油发动机驱动的地下铲运机，前者在地下矿山开采作业中并不会产生大量废气和噪音，可以适当减少地下通风设备布置数量，有效节约了矿山资源开采成本。以新能锂电池作为地下铲运车的驱动源，能够合理控制开采作业中装运设备的尾气排放量，并改善地下巷道环境，加上良好的综合性能，不仅可以增强地下矿山开采作业便捷性，也能最大限度地满足各种恶劣环境下的开采作业要求。

　　如某地区矿山开采项目，该地下矿区位于3100m海拔的高原，典型大陆型荒漠气候，且常年多风寒冷，日照时间长，太阳辐射强，这样的作业环境对地下装运设备的可靠性提出更高的要求。其中地下自卸车在该地下矿区开采作业中的应用，主要负责将该项目中某段掘进废石倒运至地面，全程最长运行距离10公里，且为重载上坡，长距离下坡。由于该类型地下自卸车具有良好性能的动力系统和湿式制动系统，运输过程中不仅未受到该矿区作业环境的干扰影响，同时也高效率、高质量地完成了出矿任务，总出矿量最高达到30360t。地下自卸车在使用期间，也要严格按照规定要求对其进行定期维护保养，地下自卸车在运行多达半年时间内甚少发生设备故障问题，充分展现了其较强的可靠性。

　　2.4综合机械化开采工艺

　　在科学技术水平不断提高与相关设备性能升级的支持下，地下矿山综合开采工艺得到进一步发展，其中长壁综采和短壁综采作业形式的应用，有效提高采矿机械设备单位产量的同时，也能实现对地下矿山回采与采矿量维持平衡的精准控制。其中短壁综合机械化开采工艺是支撑地下矿山巷道机械化快速掘进工艺实现并在行业内普及应用的重要基础。

　　(1)长壁综合机械化开采工艺。作业面的地质条件、输送机可满足的运输距离等是影响工作面采矿效率的关键因素；在地下矿山开采作业开展过程中，若综合机械化开采工作面的长度较大，使用采矿机切割矿石，其整体速度相对缓慢，降低工作面生产效率。因此，可以应用长壁综合机械化开采工艺，以提高采矿机每刀产量为核心，合理设计综合开采面长度，既能解决作业面频繁搬家的问题，又能保证地下矿山开采效率。

　　(2)短壁综合机械化开采工艺。地下矿山开采作业中应用短壁综合机械化开采工艺，同样适用于上述工艺的地下巷道、输送机以及顶板支护技术等，该项工艺的合理应用，能够满足设备快速进行安装和搬运的需求，构建装载机与输送机在工作面一体化的运作体系，实现地下矿山开采时快速掘进的作业目标。操作灵活、开采与掘进相结合是短壁综合机械化开采工艺的明显应用优势应用优势，有利于提高地下矿山回采面的机械化运作水平，在中小型地下矿山开采作业中有着良好的应用效果。无论是应用长壁还是短壁综合机械化开采工艺，均要保证所涉及的设备能够充分适应地下矿山开采作业环境，方便结合实际情况调整开采作业模式。

　　2.5机械化工作面其他设备的应用

　　工作面及生产系统中的电气设备、机械设备等均是地下矿山开采工艺所涉及应用的重要设备，如乳化液泵站、端头支架、输送机、移动变电站、照明设备等，是构建机械化地下矿山开采工艺运作体系的基础。

　　(1)乳化液泵站。由乳化液箱和乳化液泵共同组成乳液化泵站，在地下矿山开采工艺中发挥着为液压支架提供动力源的功能作用，也是将压力液向外输送时，所涉及使用的设备。

　　(2)输送机。该设备承担着向指定区域运矿的作业任务，同时也可以为液压支架前后移动提供导航服务。通过输送机将采矿机生产的矿山资源从工作面向外部运输，长距离资源运输对输送机的综合性能有着较高要求。结构强度良好、可进行弯曲的输送机是目前地下矿山开采作业中较为常用的机械设备，能够加快采矿工作面的矿山资源运输速度，有效避免矿产量过大因运输效率缓慢而引发的一系列问题。可以根据地下矿山开采作业情况，选择合适的输送机类型，如带式运输机支持根据回采面长度对其自身长度进行自由调节，能够适应不同距离巷道运输的作业要求。同时在应用该机械设备时，也要重视对其维护保养，减少实际工作中故障问题发生，从根本上保证地下矿山资源开采效率。另外，刮板式输送机也是部分矿山企业开采矿山资源时较常选用的输送机类型，相较于传统运输机，前者具有运量大、满足长距离运输需求的应用优势，不仅能够保障高质量完成矿产资源运输作业任务，在一定程度也能提升液压支架稳定性。

　　(3)移动变电站。地下矿山开采地点深入，电气设备也需要随着移动，为了确保开采作业中所涉及使用的各类设备能够有充足的电源持续供应，可以使用移动变电站，将地面的电气设备进行综合，乳化液泵站为其提供动力源，实现综合性的机械化移动，以此保证作业平台的应用更加稳定。

　　(4)通信系统。由控制台、通信电缆等重要部分构成，是帮助地下作业人员控制装载机、工作面运输机的辅助系统，通信系统的应用，能够提升地下矿山开采作业沟通效率。

　　3地下矿山开采工艺机械化未来发展趋势

　　3.1机械化设备更加智能化与大型化

　　以科学技术水平不断提高为支撑，并加强信息技术与地下矿山开采工艺的融合应用，优化现有地下矿山开采工艺。未来地下矿山开采作业中所应用的机械化设备将更加智能化与大型化，能够进一步提高地下矿山资源开采效率，改善开采作业环境，满足高效且安全的开采作业需求。由于现阶段各行业领域迅速发展，资源需求量日益增加，促使地下矿山开采方面的机械设备自动化与智能化研究逐渐成为世界范围内聚焦的热点话题和首要任务。其中大孔穿爆设备、井巷钻进机械、振动出矿设备、连续采矿与其相配套的辅助设备等的研制与应用，不仅可以满足地下矿山资源智能化、自动化以及高效化开采需求，其装运设备性能的更新与升级，也积极推动着装运设备向无轨化发展，真正解决传统装运设备在地下矿山开采作业中存在的各种问题。

　　3.2更加重视残留矿处理

　　地下矿山资源开采效率与质量的大幅度提高，必然离不开高机械化水平的开采工艺支撑以及先进采矿机械设备的普及应用，对我国地下矿山开采行业高质量发展有着重要的推动作用。未来地下矿山开采工艺机械化发展，则是需要围绕如何提高采矿生产能力并实现高效化生产这一目标，着重加强地下残留矿的处理和利用。资源需求量日益增加，是我国各行业领域迅速发展下的必然要求，由于相关部门前期并未重视地下矿山开采规范性的管控，加上相关管理制度不健全，导致违法开采矿山资源的行为频繁出现，造成国家资源大量流失，其资源浪费问题也愈加严重化。部分矿山开采企业，也没有做好残留矿的处理工作，使得残留矿体数量越来越多；致使残留矿量持续增多的原因与地下矿山开采作业中技术应用不规范、围岩结构控制不到位、巷道维护意识缺失以及采空区域管理不当等方面均有着直接关系。因此，有关部门需要加强针对开采工艺操作不规范的管控，并持续推进残留矿处理技术的深入研究，将有限的残留矿产资源充分利用，地下矿山开采作业结束后的环境保护工作开展提供方便，从而为我国地下矿山开采行业绿色高质量发展打下坚实的基础。

　　4结语

　　综上所述，地下矿山开采工艺水平提高，有利于提高矿山资源开采效率和质量，其中机械化设备及配套技术在地下矿山开采作业中的广泛应用，不仅使地下矿山地下矿山资源开采量再创新高，也有效增强了地下开采作业安全性，为我国经济社会发展提供充足资源供应和支持但同时也需要持续加大地下矿山开采机械化技术及设备的研发力度。