采矿工厂

澳大利亚帕克斯。力拓位于澳大利亚新南威尔士州中部的北帕克斯矿山在过去 5 年里已成功试运行山特维克矿山的 AutoMine 系统,目前正在向全面自动铲运发展。

在北帕克斯的管理层看来,地下分段崩落采矿法犹如一家“矿石工厂”,自动化程度越高,就越能提高安全性和降低成本。尽管多年来北帕克斯的物料输送系统已完全实现自动化,但是仍需人手操作铲运机,这使矿石工厂的愿景未能完全实现,直到山特维克 AutoMine 系统出现。

北帕克斯负责该项目的基础设施和矿山设计经理 Matthew Betts 说:“铲运机车队的自动化使我们得以在换班和爆炸清理时间继续作业,从而提高了利用率。”

Betts 说:“这意味着我们从矿山开采出更多矿石,更多矿石则意味着生产出更多铜。对我们而言,自动化是推动北帕克斯将来以更低的单位成本生产,并以节约成本的方式开采更深处、更低等级矿体的关键因素。”

AutoMine系统简介

AutoMine 系统实现了从地面控制室对自动化地下铲运机或卡车车队的远程操作和监控。自动化车队在与人员和其他设备隔离开来的区域作业,显著提升了地下矿山的安全性。

驾驶(运输)和倾倒作业完全自动化,而斗式铲运则采用远程作业。一位系统操作员就能管理多台自动化设备运行。多种山特维克地下铲运机和卡车都能安装AutoMine 的机载组件。

成功实现地下分段崩落自动化也有益于力拓在全球开展业务,因为力拓一些矿山正从露天矿业务转移到大规模地下分块崩落业务。他表示:“他们正关注着北帕克斯和我们取得的成绩,看看他们能否在蒙古和美国等地区适应较大的分段崩落,那里的作业环境比我们这里艰难得多。”

北帕克斯在现场创新方面历史悠久,近十年来一直致力于铲运机自动化。

北帕克斯铲运机自动化经理 Joe Cronin 表示,传统上,这个矿山被视为力拓在全球的技术试验矿。AutoMine 在北帕克斯的成功实施为该系统推广到力拓的其他地下硬岩矿山创造了条件。

Cronin 说:“力拓内部有句老话,‘如果在北帕克斯行不通,那就必定行不通。’我们已经在这座矿山积累了非常丰富的经验和高水平的技术专长,而且大多数员工都在这里工作了十多年。”因此北帕克斯更易于进行技术试验,因为它具备所需的现场经验,便于试验安全进行。

截至 2012 年 12 月初,矿山 40% 的铲运作业都已实现自动化,并带来了生产效率的好处。自动化比例很快将提升至 80%,而且计划于2013年启动全面自主作业。

矿山管理层看到的一些立竿见影的效果是在换班和爆破后重入现场等方面。Cronin说:“有时候,可能在多达两个小时的时间里,没有人在矿里进行人工铲运机作业。现在,即使矿里没有人,铲运机也继续生产。”

现在,对于如何从井下出矿,可以进行更具策略性的计划。他表示:“我们可能已将设备利用率从一天20或21小时增加到23小时,甚至更多。”

安全是自动化铲运和搬运系统的另一个主要优势。Betts 认为,采用 AutoMine,操作员的工作环境更安全。他说:“井下环境是有危险的,他们暴露在振动、噪音和灰尘之中。运输车队自动化将他们从那种环境中解脱出来,安置到受控制的办公室环境中。”

虽然 Cronin 把北帕克斯描述为地质情况良好的高稳定性矿山,但是他也同意:“我们没有泥沙涌入、高温或引发振动的道路颠簸等问题。但是可能对于力拓的其他矿山来说,随着矿床不断变深,我们必须在更具挑战性的环境下开采,上述情况在将来可能会发生,采用这种技术将可以采掘那些资源而不为任何人带来危险。”

在北帕克斯,下一个阶段是在该平巷的其他区域继续推行自动化。Cronin 说:“在这方面,我们将和山特维克合作,优化该系统,使其尽可能高效,这是未来一年我们期望要做的事情。”

山特维克已将 AutoMine 组合成一套完整的解决方案以满足矿山未来的需要。他在提到公司从一个中心位置监测遥距作业的监控及数据采集系统时说:“它包括铲运机自动化、交通管理、生产管理,以及与我们 SCADA 系统的界面。”

“山特维克的工作人员在现场已经有一段时间了,他们了解我们的矿山和流程,和他们一起做这项工作很轻松。”通过与山特维克矿山负责在北帕克斯实施 AutoMine计划的工作人员谈话可以看出,很显然他们对自己的成绩以及与北帕克斯团队密切的工作关系感到无比自豪。

山特维克矿山负责北帕克斯矿山绩效的合同代经理 Ben Rix 将这种关系称为合作伙伴,他说:“北帕克斯矿山的确在业界有着良好声誉。”

他说:“依照服务合同,我们维护生产车队的所有移动设备,另外目前我们负责自动化基础设施和机器上的机载自动化设备。我们昼夜不停地工作,一天24小时,一周七天,一年 365 天,保持机器在运转生产。”

Rix 表示:“在致力让系统投运并达到加强矿山产能水平的过程中,遇到了种种挑战,因此从山特维克的角度来看,成绩的确是令人满意的。”

山特维克矿山负责矿山自动化的系统工程师 Ashleigh Braddock 饶有兴趣地亲眼见证了从人工作业到自动化作业的转变。

采矿业的自动化系统,特别是地下采矿业,有助于创造一种新环境。

Braddock 说:“过去,那些设备基本上都是以机械方式来操作,因此,采用先进的电动设备和自动化系统是一种转变,从文化角度看,非常有趣。”

据山特维克矿山自动化产品线经理 Teemu Lintula 透露,与力拓和北帕克斯的合作有莫大裨益,为山特维克进一步开发产品提供了宝贵的反馈。

Lintula 说:“现在我们期待着继续与力拓的 Argyle 钻石项目合作,同时也在计划进一步开发我们的系统。北帕克斯已经设立了一个高标准,推动我们实现那些目标。”

矿石自动装载

在北帕克斯,目前 AutoMine 在矿山的 E48 分块开采区作业,它由 10 个开采平巷组成,总计 214 个放矿点。共有 6 台山特维克铲运机(5 台 LH514 E和一台LH514)安装了AutoMine 系统,实现了从地面控制室进行的安全自主作业。地面操作员只需在每个周期短时间操作铲运机:只需在放矿点将铲斗装满。然后铲运机将满载的铲斗自动运往原矿区的料仓倒卸,再返回下一个指定的放矿点。

现在, AutoMine 系统应用于北帕克斯 40% 的地下作业中,这一比例将很快上升至80%。矿山其它的开采平巷按计划将于 2013 年初开始自主作业。

北帕克斯地下矿井技术员 Amanda Hartin 和 Ian Morresy 在矿井下操作铲运机富有工作经验,他们目前负责自动铲运机的操作。Hartin 认为自动系统操作起来更高效率,也更加舒适。

Hartin 表示:“以前使用人工铲运机作业,我们会在上班时先开交接班会议,确定我们当天的工作任务。接着前往地下矿井,这通常要花 10 或 15 分钟时间。我们找到设备,用路障把工作区域隔开,然后开始用地下铲运机工作。”

如今,有了自动化系统,矿工到达矿区后,就可以径直走进控制室,只需几分钟就开始工作。“地下铲运机已经输入当天的放矿点资料,一切都为我们准备就绪。”
“操作员所要做的只是在放矿点进行铲运作业,然后把铲运机送往原矿区,铲运机会自动倾倒,然后在下一个需要它的放矿点出现,我们就在那里继续作业。”

Hartin 认为:“它具有很高的技术含量,但是从操作员的角度看,使用起来的确很简单。”由于消除了铲运机与人员之间可能存在的互动,这改善了工作环境。“在地面上,我们还有更多的人际互动,因为你可以与身旁的人交谈,而且没有无线电噪音在背后干扰。”

Morresy 表示, AutoMine 系统有它的优势。他说:“这是个不错的系统,简单易学,很多不会驾驶大型机器的人也可以使用。”

在 Morresy 看来,自动系统与人工作业的主要区别就是大大提高了安全性。他说:“它使我们的员工从机器操作区分离开来。我以前一直在井下用人工方式驾驶它们,如果所有铲运机同时运作,有时候是会有点危险的,因此我觉得现在的做法很好。”