微型凿岩台车在急倾斜薄矿脉开采中的应用研究

1. 引言

急倾斜薄矿脉在我国矿业资源中占据重要地位，其储量约占地下开采总储量的 15% ，出矿量占总出矿量的 30%左右。这类矿脉倾角在 58°至 82°之间，厚度约 1.2 米，连续性差，形态复杂，常呈脉状或透镜状分布，开采难度大。当前存在作业空间受限、机械化程度低、开采效率不高的问题，导致矿石贫化率高、资源回收率低，影响矿山企业效益与可持续发展。本研究旨在探讨微型凿岩台车的应用，以期解决传统方法中的问题，提升开采效率、降低成本，并为类似矿山提供借鉴。

2. 微型凿岩台车概述

2.1 结构组成

微型凿岩台车主要由凿岩机、行走机构以及控制系统等核心部件构成。其中，凿岩机作为执行凿岩任务的关键设备，通常采用液压驱动方式，其内部包含冲击机构、回转机构和推进机构，能够实现高效破岩作业。行走机构则赋予台车灵活移动的能力，一般配备履带式或轮胎式底盘，以适应不同井下地形条件的需求。控制系统负责整机的操作与协调，通过集成化的电子控制单元实现对凿岩参数（如冲击频率、推进压力）及行走路径的精确调控，从而确保设备运行的高效性与稳定性。

2.2 工作原理

微型凿岩台车的凿岩功能通过各部件间的协同工作得以实现。动力传输方面，液压系统将发动机产生的机械能转化为液压能，并通过高压管路输送至凿岩机的各执行机构，驱动冲击器产生高频冲击力，同时配合回转机构完成钻头的旋转动作，进而完成凿孔作业。在操作控制上，操作人员通过控制台输入指令，由控制系统对液压阀组进行精准调节，从而控制凿岩机的运行状态与行走机构的方向及速度。此外，部分先进型号还配备了自动定位系统，可根据预设的钻孔布局自动调整凿岩机姿态，进一步提高作业效率与精度[1]。

2.3 性能特点

微型凿岩台车因其独特的性能优势，特别适用于急倾斜薄矿脉的开采场景。首先，其体积小巧、转弯半径小的设计使其能够在狭窄的巷道环境中灵活穿梭，满足急倾斜矿脉复杂空间布局的要求。其次，相较于传统气动凿岩设备，液压式凿岩机能耗更低，仅为气动设备的1/5~1/4，且凿孔速度提升 50%～100% ，显著提高了开采效率。此外，该设备还具有噪声低、振动小的特点，不仅改善了作业环境，也降低了对围岩的扰动风险，这对于保持矿体稳定性尤为重要。这些特性使得微型凿岩台车成为急倾斜薄矿脉开采中一种高效且可靠的装备选择。

3. 微型凿岩台车在急倾斜薄矿脉开采中的应用案例分析

3.1 案例矿山概况

以晋内某横断山脉处的极薄矿床为例，该矿区位于气候湿润、常年多雨的区域，其矿脉属于典型的急倾斜极薄类型，最薄部位仅约1m。矿脉倾角介于 58°~82°之间，平均厚度为 1.2m，且呈现出连续性较差的特点。此外，泗人沟铅锌矿作为另一典型案例，其矿脉同样具有急倾斜薄矿体的特征，矿体产状与断裂带一致，形态呈脉状或透镜状分布，并伴有分支复合、尖灭再现等现象。这些地质条件使得传统开采方法难以高效实施，因此成为研究微型凿岩台车应用潜力的理想场所。

3.2 微型凿岩台车应用方案

在案例矿山中，微型凿岩台车被部署于采场内部，通过折返式斜坡道进入作业区域，从而实现对矿体的精准凿岩。具体而言，设备主要投放在分段凿岩巷道内，这些巷道规格为2.6m×2.6m（宽×高），并根据围岩稳固性采取喷锚支护等必要措施。作业流程包括首先利用微型凿岩台车进行上向扇形中深孔钻孔，随后采用硝铵炸药进行爆破落矿。每台微型凿岩台车配备YGZ-90 型凿岩机，钻头直径为φ=60mm，炮孔排距设定为1.4m，孔底距为2.0m，以确保高效的凿岩效果。此外，在采场中央设置切割天井，用于控制崩落方向，从而提升矿石回收率。

3.3 应用效果展示

通过引入微型凿岩台车，案例矿山的开采效率得到了显著提升。数据显示，采场生产能力从原来的30 t/d 提高至70 t/d，贫化率则由40%降低至 10%以下。同时，资源利用率也得到了明显改善，矿石回采率提高了约15 个百分点。安全指标方面，由于微型凿岩台车能够实现机械化操作，减少了人工直接进入高危作业区的需求，因此事故发生率降低了近 30%。此外，相较于传统浅孔留矿法，微型凿岩台车应用后的千吨采切比减少了 25% ，进一步验证了其在急倾斜薄矿脉开采中的经济优势[2]。

4. 微型凿岩台车应用中的问题与解决策略

4.1 应用中的问题

微型凿岩台车在急倾斜薄矿脉开采中的应用虽然展现出显著优势，但也面临一系列挑战。首先，设备维护困难是一个突出问题。由于急倾斜薄矿脉的开采环境复杂，作业空间狭小，微型凿岩台车在运行过程中容易发生故障，而狭窄的巷道规格限制了维修设备的进入和操作。其次，与现有系统的适配性问题也不容忽视。许多矿山在引入微型凿岩台车前已有一套相对固定的开采设备和工艺流程，新设备与现有系统的兼容性不足可能导致生产效率下降或资源浪费。此外，随着凿岩台车工作时间的增长，其故障率逐渐增高，这对矿山生产的连续性和稳定性构成威胁。这些问题不仅影响了微型凿岩台车的实际应用效果，也在一定程度上制约了其在急倾斜薄矿脉开采中的推广。

4.2 解决策略探讨

针对上述问题，可以从多个方面提出解决策略。首先，优化维护方案是提升设备可靠性的关键。矿山可以建立专门的配件硐室，由厂家列出凿岩台车的易损件清单，并备用 1~2 份存入硐室，以便在设备损坏时迅速更换，最大限度地减少对生产的影响。其次，改进适配技术也是解决问题的有效途径。通过对现有系统进行适当改造，使其更好地兼容微型凿岩台车，可以显著提高整体生产效率。例如，在巷道设计阶段考虑凿岩台车的尺寸和运行需求，优化巷道规格以提高设备的行走效率。此外，制定科学的管理制度也至关重要。矿山应建立适合自身条件的凿岩台车管理制度，如《凿岩台车生产考核办法》和《凿岩台车维修保养管理规定》，明确设备的使用、维修和保养流程，确保设备的高效运行。通过以上措施，可以有效应对微型凿岩台车在急倾斜薄矿脉开采中的应用问题，为其进一步推广奠定基础[3]。

5. 结论

微型凿岩台车在急倾斜薄矿脉开采中的应用具备技术与经济优势。其高效凿岩能力提升开采效率，尤其在空间受限的条件下，凭借体积小、灵活性高，缩短采场服务期限。引入该设备降低人工成本，减少工人风险暴露，提升安全性。通过精确控制凿岩参数，能降低矿石贫化与损失率，提高资源利用率，带来经济效益。例如，某铜矿应用后，采场生产能力从30 t/d 提升到70 t/d，贫化率从 40% 降至 10% 以下，体现其优越性。

参考文献：

[1]叶光祥.探讨急倾斜极薄矿脉机械化开采新技术及应用[J].世界有色金属，2021，46（23）：22-24.

[2]贾小东；韩国生.急倾斜薄矿脉探矿与回采工艺实践[J].甘肃冶金，2021，43（3）：15-17.

[3]周佳琦；任玉东.黄金矿山急倾斜薄矿脉开采工艺及发展趋势[J].黄金，2022，43（9）：35-38.