昆明轨道交通地铁5号线有害气体专项勘察,领军矿业开发走进新时代

by admin on 2020年5月6日

  岁末的春城昆明,金灿灿的阳光中也夹杂了丝丝寒意。在已规划好的“昆明轨道交通地铁5号线”沿线,不时能在道路一侧看到一排排整齐的蓝色围挡。走进围挡,几名身着荧光绿警示马甲的施工人员正在一台履带式静力触探车上作业,随之喷发的有害气体经连接管道进入一旁的储气罐。在这里,有害气体的压力及流量能够得到实时监测。
  这就是湖南省煤田地质勘查院“昆明轨道交通地铁5号线有害气体专项勘察”项目的施工现场。
  不懂就学,遇到机会就要把握
  2017年年初,湖南煤勘院接到了一个棘手项目——昆明地铁二号线有害气体专项勘察。“我院平时虽然也做过煤矿瓦斯、公路、铁路、隧道的有害气体勘察工作,但承担城市地下工程的有害气体专项勘察还是第一次,而且这类勘察工作在国内还没有形成统一的规范,是个有待探索的新领域。”该院副院长申建平回忆,“我们只能在网上查阅资料,但最后也只找到一篇关于城市地下工程有害气体勘察的论文。”
  这篇论文的作者是国内一所高校的教授。于是,申建平根据论文中的联系方式找到了该教授,并邀请他来院共同研讨,最终确定了技术方案。
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  湖南省煤勘院承担的“昆明轨道交通地铁5号线有害气体专项勘察”项目施工现场
  由于没有统一的规范标准,加之可借鉴的经验很少,项目的开展并非一帆风顺。“遇到了很多难题,大家都不确定到底应该怎么做,只能一步步摸索,边研究边探讨边做。”刘治宇是湖南煤勘院昆明地铁有害气体专项勘察项目的负责人,三十出头,黑黑瘦瘦,说话时脸上总带着笑容,语速很快,“这个项目是挑战,更是机遇,对于我院拓展气体勘察工作有着重要的意义,所以再难我们也要做好!”
  成功总是青睐有心人。2017年6月2日,好消息传来,在由昆明地铁建设管理有限公司组织召开的专家评审会上,专家们对该项目报告给予充分肯定,一致同意通过评审。这一成果也成为了湖南煤勘院气体矿产勘察技术向工程应用领域纵深拓展的里程碑。
  不优就改,肯动脑筋就有办法
  “我有一天早上洗脸发现脸好黑啊,开始还以为是脸没洗干净,后来才反应过来是这里的紫外线太强,不知不觉被晒黑了!”刘治宇说起这个笑话时,已经在昆明呆了近一年的时间,期间甚少回家——继2号线后,湖南煤勘院又独自承接了五号线的有害气体专项勘察工作,刘治宇依然是项目负责人。
  虽然有了2号线的勘察经验,但是由于点多面广、工程量较2号线增加几倍,因此五号线的勘察任务更为艰巨。
  首先需要解决的就是设备问题。“在2号线工程施工过程中,我们发现施工设备和工艺还有待于改进。在项目技术负责人龚凌的指导下,我们对施工设备和工艺进行了部分改进和创新。”项目组成员肖维林是一位老地质工作者,他边说边拿出一个钻头,“这个静压钻头是我们根据钻进深度要求厂家特制的,跟以前的钻头相比,能够更加动态精准地把握气体层位。起初厂家还不同意做,后来我们给他们画了设计草图,硬是逼着他们做了出来。”
  这样类似的改良和创新还有很多,比如安装在履带式静力触探车上的反拉地锚装置。不同于以往的回转钻进成孔,五号线全部采用静压成孔,在遇到较硬的粉砂质土层时,由于机器的自重有限,加压过程中机器往往被顶离地面而失去平衡,常导致静压钻杆弯曲,机器与钻孔位移,影响正常施工。加装了反拉地锚系统后,这些问题迎刃而解,不仅便于在城市道路施工,而且克服了地层的局限性,提高了钻进深度。
  有害气体喷发时通常夹带着大量水和泥沙,影响了对气体压力和流量的观测。为解决这一问题,项目组成员不断思考、反复试验,设计了一套气、泥沙及水的分离装置,保证了对有害气体的实时精准监测。
  项目组技术骨干张良平也只有三十来岁,他头脑灵活,思维敏锐,并且敢想敢做。凭借着多年地质、工程工作经验,再通过查阅大量资料,他大胆创新了评价方法,将过去的定性描述定量化,提高了成果利用价值;他还沉下心来,细致研究了有害气体对地下工程后期运营会产生的不良影响。在项目实施过程中,又对数据及成图进行了反复优化、调整,形成了一套完整监测数据处理模式和三维空间成图工具。
  “这些创新和改进我们都拥有自主知识产权。”刘治宇说到这,眼神中闪烁着自豪的光芒,“虽然为此牺牲了很多休息时间,死了不少脑细胞,但是的确给我们工作带来了很大便利,也大大提升了项目成果价值,所以一切都是值得的。”
  有梦就做,只要付出就有收获
  “有害气在以河流相、湖泊相、沼泽相和泻湖相沉积为主的松辽盆地、长江中下游地区和沿海地区有广泛分布,这些地区为我国人口密集区,地下工程有害气体专项勘察需求量大,当前我国该项工作还未形成统一规范,特别是在工程网度、探气、排气孔布置等方面存在诸多随意性,希望煤勘院在完成好昆明地铁项目工作的基础上能够争取早日填补国内这块空白。”湖南省煤田地质局党组成员、副局长全铁军在检查指导5号线工作时曾提出这样的殷切期望。
  局领导的这番寄语,为项目组成员们埋下了梦的种子,激励着他们一路前行。
  来到项目施工现场,眼尖的会发现,就在机器旁十几米处有一个黑色的小帐篷,五十来岁的田工每晚都在这里与机器作伴。“机器必须有人守着,要不不放心。”田工黑黝黝的脸上一笑就露出一口大白牙。在守机器的日子里,最令他难忘的是有一次大雨滂沱,帐篷不断漏水,他的衣服、鞋子都被雨水冲走了,他没办法只得撑着伞在风雨中坐了一夜。
  “我记忆犹新的是打云南省计量院路段的钻孔时,突然喷出来大量有害气体。”肖维林描述起当时的场景,“跟气体一起喷出来的还有好多泥砂,那些泥砂堆起来像个小山头,我们用编织袋装好运出去,足足装了四五十袋,花了一两天时间才清理干净。”
  钟子诚是项目组最年轻的“干将”,他主要的工作是检测和记录数据。5号线设计工作量为230个钻孔,跨越6个路面区间,一般每个钻孔监测7天,压力大的监测15天。钟子诚每天穿着工装、背着背包,来回穿梭在各区段钻孔间,上、下午各检测3次,记录有毒有害气体成分、浓度及压力变化情况等。“路程也蛮远,每天这样也很辛苦,没想到小钟年纪轻轻,挺能吃苦的!”肖维林和田工对晚辈的表现相当满意。
  作为这样一个新项目的“总指挥官”,刘治宇承受的压力无疑更大更重。“做项目压力最大、最困难的是协调。”刘治宇苦笑着。
  由于该项目是在城市施工,又要打钻到地下,因此涉及的政府部门和开工审批工作非常繁杂。项目开工前,刘治宇就花了很长时间跑行政机关部门协调工作,好不容易才拿齐了施工所需的批文。然而阻工问题还是时不时就会发生。有一天在高速路底下施工时,高速公路管理局来人了,要求立刻停工。刘治宇拿出批文,一再解释,对方还是坚持不让施工。为了不耽误项目进度,刘治宇连续几天蹲守在高速公路管理局,找工作人员套近乎,找管理局领导说明情况,几经周折后对方要他立下保证书就才项目复工。
  当一群又一群红嘴鸥在滇池的上空飞舞、盘旋时,四季如春的昆明也有了冬日的气息。5号线的勘察工作接近尾声,但是湖南省煤勘院城市地下工程有害气体勘察的脚步还没有停止,还有很多亟待解决的问题等着他们去探索解决。

  新时代点燃新希望,孕育新机遇,赋予新担当,呼唤新作为。我国经济进入高质量发展的新时代,为我国矿业行业绿色发展提出了新的更高要求,开启了我国绿色矿山建设的新时代。
  刚刚在京闭幕的中央经济工作会议指出,我国经济发展已进入由高速增长阶段转向高质量发展阶段。要围绕推动高质量发展,加快推进生态文明建设,启动大规模国土绿化行动,引导国企、民企、外企、集体、个人、社会组织等各方面资金投入,培育一批专门从事生态保护修复的专业化企业。
  千里之行,始于足下。对矿业行业而言,大规模国土绿化行动,必须从绿色矿山入手,严格按照标准,应绿必绿。就在中央经济工作会议召开的前夕,煤炭、冶金、有色、砂石等9个行业的绿色矿山建设规范通过了全国国土资源标准化技术委员会矿产资源节约集约利用标准化分技术委员会的技术审查,有望在2018年颁布实施。在这9个行业的绿色矿山建设规范中都明确要求,具备条件的矿区绿色覆盖率应达到100%。这与中央经济工作会议提出的大规模国土绿化行动不谋而合。
  实际上,矿业行业在国土绿化方面早有行动,并且已经取得了显著成效。在绿色勘查方面,涌现出了一大批可复制、可推广的经验和模式,青海省有色地勘局的“多彩模式”享誉全国,引领着全国绿色勘查的发展方向;西南能矿集团的绿色勘查标准和经验在全国都有借鉴示范意义。他们的共同之处就是,像爱护眼睛一样爱护生态环境,用对生态环境最小的扰动来找到金山银山,勘查过后及时修复治理,恢复植被。
  矿山开发企业在绿色发展方面更是走在了全国其他行业的前面。早在2009年,国土资源部发布《全国矿产资源规划(2008-2015)》提出,到2020年,建立绿色矿山基本格局的目标。2010年8月,国土资源部正式下发《关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见》,系统阐述了建设绿色矿山、发展绿色矿业的重要意义,提出了建设绿色矿山的基本条件、原则和目标。尤其是党的十八大以来,国土资源部把发展绿色矿业、建设绿色矿山作为生态文明建设的重要抓手,按照“规划统筹、政府引导、企业主体、协会促进、政策配套、试点先行、整体推进”的思路,积极推进绿色矿山试点工作,在全国遴选确定了四批共661家国家级绿色矿山试点单位,树立了一批开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化、生产工艺环保化、矿山环境生态化的先进典型。2017年3月,国土资源部等六部委又联合发布了《关于加快建设绿色矿山的实施意见》,明确提出了绿色矿山建设的标准、三大目标任务,并对绿色矿山及绿色矿山示范区建设的配套激励政策体系进行了完善。
  矿区绿化是绿色矿山建设的重要内容,也是国土绿化的重要组成部分。国土资源部启动绿色矿山建设以来,始终把矿山绿化、矿区美化作为一项主要的考核内容,要求矿山企业做到“应绿必绿,应美必美”。尤其提出的“规划统筹、政府引导、企业主体、协会促进”发展思路,与中央经济工作会议就大规模国土绿化行动提出的“引导国企、民企、外企、集体、个人、社会组织等各方面资金投入”高度契合。这也是绿色矿山建设生命力旺盛的原因所在。
  只有恢复绿水青山,才能使绿水青山变成金山银山。大规模国土绿化行动开启了绿色矿山建设新征程,赋予绿色矿山建设新使命。全国矿业行业只有不忘初心、迎难而上,守正笃实、久久为功,在总结先期绿色矿山建设成功经验的基础上,严格按照即将颁发的绿色矿山建设规范,就一定能开辟出绿色矿山建设新时代,一定能在国土绿化中有所作为、大有作为!

湖北三宁矿业的挑水河磷矿是目前我国建成的绿色智慧矿山的标杆——一家集机械化、自动化、信息化、数字化为一体的高新技术矿山企业。在湖北,它是领先矿山;在全国,它是先进矿山,其诞生具有非同一般的深刻的开创性意义,把矿业开发带进了新时代!

 

 

 

 

 

湖北三宁矿业有限公司在新建矿山中干成了一件大事,领军矿业开发走进新时代!

中国工程院院士、采矿专家古德生认为:上下几千年,人类采矿方式虽不断改进,但没有发生革命性、颠覆性改变。步入工业4.0时期,三宁矿业的挑水河磷矿是我国目前建成的绿色智慧矿山的标杆,是一家集机械化、自动化、信息化、数字化为一体的高新技术矿山企业,它的诞生具有非同一般的深刻的开创性意义。

绿色矿区公园化

走进三宁矿区,如果你不经意,还以为走进了哪个城市的公园。

三宁矿业董事长王光明告诉记者,这里就是春秋战国时期“西塞国”所在地,现在已经是3A西塞国森林公园,三宁矿业按照国家AAA工业旅游示范点的标准,对矿区环境进行了规划改造和塑造,目前已经投入8000多万元。

记者到过的矿山无数,矿区环境优美的比较少,大多是“晴天一身灰,下雨两脚泥”。今年6月,记者到了三宁矿业,正赶上下雨,皮鞋上只有水,没有泥;9月份再次到三宁矿业,大晴天,衣服上没有灰。记者在公司矿区看到的是绿树成荫,花团锦簇,小桥流水,山山相对,路径曲曲,暗香幽幽,一派山水田园风光!穿过矿区的文望公路已经硬化;经过园区的沙土路变成了水泥路并黑化;流过矿区800多米的挑水河,经过优化改道和整治,潺潺清澈;矿工宿舍和食堂进行了旅馆化改造,远方的客人不约而同地认为这是宾馆和酒店;矿区景点建设已具雏型,花坛的草是从日本购进的品种,其特点是能四季开花;道路两边栽种的是大桂花树,办公室主任张荣告诉记者,不知咋的,今年桂花树已是二度开花,不仅室外桂花飘香,芬芳的味道还挤进了室内;职工健身房、篮球场、网球场、羽毛球场也相继建成……

 

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古德生院士(左一)、中南大学王李管教授(右一)等下井指导充填采矿法的实施。

但他们追求的不仅仅是让矿区地面花园化、绿色化,而是下大力气在井下打造绿色智慧矿山。以挑水河磷矿为研究、推广和应用对象,公司成立了宜昌市磷矿采选一体化工程技术研究中心等产学研用平台,采用先进的生产工艺和技术,实现本质生态绿色开采。

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危险性岗位实行远程遥控控制

挑水河磷矿矿长李勇介绍称,公司应用采选充一体化智能管控集成工艺技术,使整体生产经营组织协调得到优化,现场风险管控能力得到提升;为降低开采对环境的影响,井下投资5000多万元建设自动破碎放矿溜井2个以及全长4100米的皮带廊,选用无极绳猴车运送人员,地面装矿采用自动计量装车技术,最大限度保证了井下空气质量;选矿厂选用国内最先进的选矿工艺和设备,对重介质选矿生产工艺与控制实现高度集成,实行闭路循环,实现了无废排放;研究开发出尾矿胶结充填生态采矿技术,用充填法采矿代替了传统的房柱法采矿,实行采条带矿、充空条带,用尾矿充填体置换矿体,实现了矿石不落地、废石不出井、尾矿返回空区充填,有效解决矿山选矿粗尾矿难利用、矿山环境保护治理费用多等难题,有效地控制了地表的变形破坏,保护了地表河流、建筑物和公路,避免矿山开采后形成次生地质灾害,实现了生产经营全过程的生态绿色。

在井下生产污水处理系统,记者看到实行的是二级沉淀,排放监测自动化控制,通过在线对井下排出的水质实施监测和自动添加絮凝剂,使井下污水排放合格率达100%;为坚固这道闸门,公司在井下建设一个1400立方米、在坑口建设一个2000立方米的水排放沉淀处理池,排放水可达地表水Ⅱ类标准;选矿厂建设污水处理系统,用水循环使用,无废水排放,并建有一个4000立方米的事故沉淀池;工业场地建设一个600立方米的初期雨水收集池,实现清污分类;生活污水由专业环保技术公司设计,自行建设的200吨/天的生活用水处理装置集中处理,处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A类标准排放。与此同时,公司对空气质量和粉尘含量等设置监控装置,严格控制相关指标。由于实行了智能监控,一旦某项指标超标,智能调度中心大厅的“新型数字矿山综合信息化平台”马上就有警示,调度人员就给除尘和通风智能设备下达指令,启动相关装置,消除超标状况。

采矿装备机械化

在井下,记者看到,挑水河磷矿井下的大部分采掘工程实现了机械化作业,凿岩、破碎大块、装运、支护采矿全流程都是现代化装备。该公司实行采矿装备现代化,结束了人工凿岩采矿方式的历史。

其主要采矿作业面已没有风钻工、支护工、撬毛工,取而代之的是全液压的凿岩台车打眼,以及锚杆台车跟进支护、作业面撬毛机撬掉松动的毛石。

机采队长卞锋雷十分高兴地说,现在依靠凿岩台车一分钟就能打成一个深度为3.5米的眼,一个人、一台凿岩台车的采矿量,以一个班8小时计算,现在一个人的采矿量超过过去60个风钻工的采矿量,效率是风钻工的60多倍,轻松又没有危险。在人工凿岩时代,一个作业面的工作量需要12~18个矿工才能配合完成,今天人工凿岩被凿岩台车替代,以前工作人员穿着全身胶皮雨衣,双手撑住沉重的风钻,埋在风水雾汽中,劳动量大,体力消耗大,危害性、危险性都大。

为了把事实搞准确,记者希望到井下采矿作业面实地看看。从井口到采矿区,一般少不了要穿筒子比较深的胶靴,可记者在井口只戴了顶安全帽,坐着小汽车,穿着皮鞋就进入井下巷道。车子停下来,下车后巷道中没有水,地面虽然有一点点湿润,但不碍事,皮鞋踩在上面没有灰尘,更舒适,下车走了五六步就到了采矿作业面。作业面很宽敞,照明光线充足,一台凿岩机尚未启动,负责凿岩机的一名矿工紧挨着机器,正在给凿岩机输入工作指令,输完指令就开始打眼。打完一个眼,再换打下一个眼,基本都是电脑控制。记者看到作业面顶板和井壁很坚固,一问才得知,开动凿岩机前,顶板和井壁上的毛石已经经过撬毛机处理,需要经过护顶的顶板会用锚杆台车进行护顶处理,只有确认安全后才能进行凿岩机作业。

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三宁矿业工业园区

该矿工程技术研究中心依据先进的采掘机械,取得了《竖井的施工方法和施工结构》的研究成果,这项成果还获得了专利,投入应用,收到显著效果。例如,该矿1019风井长227米,断面面积为17.25平方米,垂直高差150米,平均坡度47度。这是个大工程,由于装备先进,仅80天就完成了任务,节约成本200多万元。此成果又被应用于大断面中深溜井施工,有效地完成了高度为43米、断面面积为36.16平方米的溜井工程任务。更为重要的收获是,从钻孔、装药爆破、通风到装岩的各个工序的工作任务都由机器完成,从开始打井到打井结束,不用人员下溜井,全部任务依靠机械完成,有效地避免了人身安全事故的发生。

如今,采掘机器的现代化,实现了“机械化减人”的目标,离井下无人采矿只剩下“最后一公里”!

充填工艺创新化

“在确定采矿方法问题上,我们慎之又慎,既不想走房柱法开采的老路,又对其它采矿方法反复比较,努力争取寻找到最好、最优的采矿方法。”三宁矿业总经理王学梁告诉记者。

充填法在金属矿山中早已经有人应用,但用于磷矿开采的条带充填采矿法在湖北省境内,三宁矿业走在了前列。

自2012年起,三宁矿业利用自已的技术研发团队,联合中国地质大学(武汉)、长沙矿山研究院、中南财经政法大学等科研院所及设备研发单位,联合成立了挑水河磷矿充填法采矿科技攻关组,展开了“尾矿胶结条带充填的生态绿色开采模式的研究与应用”的攻关大战。经过近千批次的试验与实践,他们取得了“可泵送粗尾矿胶结材料的选择与合理配比”、“缓倾斜长距离粗尾矿胶结充填料浆输送新工艺”、“缓倾斜中直磷矿层粗尾矿胶结充填与回采新工艺”、“缓倾斜中厚磷矿层垮落型采场顶板控制技术”、“缓倾斜中厚磷矿胶结充填开采自动化控制技术”等磷矿充填体生态开采的关键技术。

这批创新成果的应用效果显著,磷矿资源利用率达到86%以上,比房柱法采矿净增了20个百分点;重介质选矿尾矿渣、废弃固体物利用率达到99%;磷矿石品级提升到28%以上的富矿等级;制造技术绿色化率由65%提升到92%以上;制造过程绿色化率由67%,提升至97%;绿色制造资源环境影响度由97%下降至75%。同时,该技术成果还有效解决了重介质选矿粗尾矿存放的重大难题,不用投入巨额资金买地建尾砂库、筑尾砂坝了。另外,粗骨料高浓度胶结充填料浆输送新技术、超埋深中厚磷矿层开采等新技术的应用,促使矿山环境保护等棘手问题也迎刃而解。

选矿分级精准化

三宁矿业研发的“微密度差下难选磷矿的精准分级技术”,为解决长期困扰湖北省中低品位磷矿资源难以开发利用的问题,开辟了新路子、找到了新途径。

资料显示,湖北省宜昌地区的磷矿是胶质磷矿,属难选矿,这是第一个特点。第二个特点是,宜昌有数十亿吨磷矿资源,总量很大,而高品位磷矿只占10%左右,也就是说中低品位的磷矿占80%以上。如果选矿技术过关,宜昌的磷矿资源开采时间可延长100年,如果选矿技术不过关,只采富矿,把中低品位的磷矿石丢掉,宜昌磷矿资源开采的时间就相应缩减100年。三宁矿业公司座落在宜昌樟村坪镇,已探明的储量为2亿吨,其中高品位矿石约6000万吨,有1.4亿吨是中低品位矿石。第三个特点,磷矿是战略资源,与国家粮食安全息息相关,对磷矿的开发必须是全层开采、贫富兼采,不允许采富弃贫,损失浪费磷矿资源。

三宁矿业认为,磷矿资源开发遇到的三个特点,也就是三道坎,其中关键节点是选矿技术,攻克了选矿技术,这坎再高都能过去。信心比黄金更重要。董事长和总经理的信心激励着三宁矿业工程技术人员兵分两路,一是公司的院士工作站率领自己的技术研发团队,启动“低品位磷矿高效分级及废弃资源处理绿色关键工艺系统集成项目研究。”二是购买经研究中心改进的大型重介质旋流器和选矿自动化控制系统。在两路人马的努力下,公司集中突破了微密度差下难选磷矿石“精准分选”的技术问题,让大于0.1克/立方米的分选密度的磷矿石都可以入选。这个突破,使中低品位的磷矿石全层开采、贫富兼采,由不可能办到的事情变为完全可能办到的事情。同时,政府最担心矿山企业图眼前利益,“采富弃贫”损失浪费国家资源的问题,也一并找到了科学解决的方法。因为,微密度差下难选磷矿的精准分级技术,使中低品位的磷矿石能够全部入选,选后的精矿品位可以达到28%以上,进入到富矿级别,可以直接萃取高浓度磷酸,用于制作化肥和其它化工原料。

磷矿精准分级技术这个全新的低成本、无害化、废弃磷资源再利用的绿色生产的新工艺,从源头上实现了对磷化工废弃物的处理和综合利用。数据显示,公司研发的磷矿重介质旋流器大型化选矿技术、高效低品位磷矿精准分级技术、废弃磷矿资源综合利用技术,使资源综合利用率由57%左右提高到89%以上。总经理王学梁表示,经初步估算,通过这项技术突破,仅湖北省可以多利用的资源量就会超过18亿吨之多!

井下系统自动化

三宁矿业井下辅助生产系统实现了自动化,“智能化换人”已经不再是神话!

新建井下一流机电系统。该公司投入巨额资金,购进国内外高水平节能、环保的先进装备50多台,如目前世界上最先进的充填泵是德国生产的装备,各项技术参数和优质的性能都无可挑剔,基本上找不到什么毛病。装备配置的电机全都是能效1级的电机,井下照明采用的是LED照明灯,人在灯亮,人走灯熄,实现了用电就有电,不用电就自动停电,电源自动开关高度灵敏,实现了该公司按需供电的设想。仅此两项,该公司每年可减少电费支出100多万元,直接降低了生产成本。

新建井下矿石破碎装车系统。这个系统担负三个任务:一是将大矿块破碎成小矿块,为下游用户提供便利;二是为放矿漏斗的放矿机创造条件,控制放矿漏斗口堵塞;三是为防止运矿车辆超载做出限制,实行自动计量装车。该公司为此专门研发的《矿石破碎定量装车系统》,获得应用新型专利,在实际应用中运转正常,效率提高,减少了一批破碎大矿块、放矿装车的井下劳动力,也使这几个危险性岗位实现了无人值守的目标。

新建井下PLC胶带运输系统。5000多米长的矿石运输胶带自动运行,把井下全层开采出来的高品位矿石和贫矿石分别运到地面的富矿仓和破碎站,富矿直接销售,贫矿进选厂选成磷精矿再外运,同时利用胶带把选矿产生的废石运送到充填站。从井下到地面,运输皮带纵横交错,十分壮观,虽交叉运行,但每条胶带的任务不同,它们按照分工各司其职,有条不紊地安全运转。在这么庞大的胶带运转系统中,只看到有忙碌的胶带在运转,看不到一个人来协助,矿石运输系统实行无盲区全程监视,发现运输进程的局部偏差,控制系统能够自动修复、纠正,保障皮带正常运转,一旦遇到无法自动修复和纠正的问题,整个采选运输系统就会自动停车,同步自动向维修单位传送需要维修的信息,让维修人员快速进入维修点将故障修复。

新建了智能管控的通风系统。对空压机和井下送风机实行智能化改进,充分利用空压机的余热烧制生活热水,供矿山员工生活使用;井下采矿区和巷道安装智能风门,有人作业,风门自动打开,开始供风;无人作业,风门自动关闭,送风量大小由智能系统计算确定,需要多,就自动多送风,需要少,就少供风,减少了不必要的风耗,达到了按需供风的设想,既节约了能耗,又节约了成本。而这样一个大的系统,却不需要人员值守,全部由智能管控完成。

实现井下无线通信。针对井下信号盲区问题,该公司启动了《矿用便携式无线通信基站》的研发,创新便携式无线通信基站,内置一个与固定通信基站进行通信连接的WIFI模块来连接上面的交换机,交换机上设置有若干通用的工业以太网接口,以供生产终端接入。便携式无线通信基站在矿山范围内自由移动,使无线信号覆盖信号盲区。也就是说,带上便携式无线通信基站,巷道开到哪,采掘进到哪,通信就能跟到哪,消灭了井下信号盲区。此外,三宁矿业还与中国电信合作,敷设了全矿的通信网络,实现了4G全覆盖,在矿山井下拿出手机照样打电话,发微信。矿山通信环境的巨大变化,为矿山安全创造了良好的通信条件。

矿山本质安全靠“五化”

矿山安全是天字第一号的大事。

获得国家级高新技术企业认证的三宁矿业公司,用机械化、数字化、信息化、网络化、智能化“五化联动”的手段,通过高新技术减人、换人。矿山用人少,人员伤亡事故就必然减少,这是促进矿山本质安全和环保的全新举措,为实现矿山安全生产开辟出一条崭新途径。

搭建并成功运行了数字矿山VR智能综合管控平台,实现破碎、胶带运输、放矿、转载、通风、供电、选矿厂、充填站等生产过程与危险性岗位的远程操控,井下抽水、地面定量装车等实现自动化运行,矿井通风、运输、排水、供电及安全六大系统运行稳定;井下建成两个千兆环网、主要巷道、重点区域场所安装WIFI及语音广播,有线无线通信无缝对接,有利于井下突发事故的掌控和救援,对促进矿山安全生产具有重要作用。资料显示,该公司用5年时间,累计投资7.5亿元,基本完成了东部矿区、地面选厂、井下充填站的建设,形成采矿100万吨/年、选矿70万吨/年、充填20万方/年的能力。2017年9月28日,挑水河磷矿东部矿段通过了安全“三同时”竣工验收,并于11月17日取得了湖北省安监局颁发的安全生产许可证。

为提高矿井自动化水平,实现自动化减人的目标,在矿井建设过程中,公司经过多方考察和论证,一是将矿井运输系统由运行管理复杂的电机车运输改为皮带机运输,增加投资近2000万元;二是将空场法采矿变更为胶结充填法采矿,增加投资近8000万元,但大幅改善了矿山作业环境,不仅大规模压缩了生产管理人员(仅为传统采选方式人员的1/2,年节约人员费用支出1000多万元),而且实现了矿山生产的本质安全。

同时,公司加大矿山智能化、信息化建设投入。一是为了不让矿井安全“六大系统”成为应付检查、参观的摆设,该公司工程技术人员在传统安全“六大系统”的基础上进行改造和创新,结合井下实际进行改进和改善,形成了实实在在的安全屏障,让系统充分发挥应有的作用;二是运用现代计算机及网络技术,投资1000多万元成功搭建了数字矿山VR智能管控平台,矿井生产基本实现了远程操作、智能管控和无人值守;三是井下生产从溜井口的机械手远程破碎、矿石溜井自动破碎、皮带和主风机运行、主水泵的开停、选矿厂和充填站自动化控制、地面矿仓自动装车等过程和环节,都能在地面生产指挥中心实现远程操作和管控;四是井下风量的调控由传统的人工配风改造为智能按需配风,通过监测监控和人员定位系统确定井下用风量,再通过远程操控主风机运行频率及调节风门开启高度,实现风量、能耗与通风效能的最优匹配。

此外,公司加大先进机械化装备的投入。公司累计投入3000多万元购买节能、环保、自动化水平高的国内外先进机械设备30多台(套),其中4台井下凿岩台车、1台锚杆台车、1台撬毛台车,还有配套的扒渣机、铲运机、坑内卡车等在井下联合作业,组建了60人的机采队,基本实行了井下机械化高强度连续开采,不仅避免了冒顶片帮事故对作业人员的伤害,降低了危险区域掘进施工、排险和支护面临的安全风险机率,也降低了作业现场职业危害因素的浓度和强度,而且单采场日产量达到千吨以上,全员劳动生产率大幅提高,已接近国外同类矿山先进水平。

采、选、充调度智能化

三宁矿业针对“新型数字矿山综合信息化平台”展开攻关,采用集成控制技术,建立起智能调度中心平台,井下生产的全部事情都能在这一平台上轻松搞定。站在“新型数字矿山综合信息化平台”智能调度中心大厅,会看到在平台前只有几把可移动的电脑椅,操作人员也只有3~4个人,人员不多,可是却把井下生产的全部环节、安全生产的全部情况以及井下各系统的运转等诸多方面的信息掌控得无一遗漏。井下巷道、采矿区域、采矿作业面等,您想看到什么,只要轻点鼠标,荧屏上就能清晰地展现出来。记者对王学梁总经理说,想看看井下掘进的工人。王总轻点鼠标,荧屏上显示在基建巷道有5个人在作业,带队的人是赵××。王学梁问我想不想与他们通通话,可以用手机拨号。很快,王总用手机拨通了电话,让记者与赵师傅说了几句,他虽然在井下,信号很强,跟地面一样,声音宏亮,没什么杂音,听得清晰。

三宁矿业的绿色智慧矿山,把矿业开发带进新时代,在湖北它是领先矿山,在全国它是先进矿山!搁笔之际,记者得出了两个字结论:震撼!

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