中国砂石行业入选《先进适用技术目录（2022年版）》先进技术①——露天矿山压缩空气储能（CAES）输运-钻爆-破碎绿色生产技术

为深入贯彻落实党中央国务院玩滚球的十大平台：加快推进生态文明建设的战略决策部署，加快矿产资源节约和综合利用先进适用技术推广应用，切实发挥技术政策的引导作用，自然资源部决定开展新一轮矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录评选更新工作。2021年12月27日，自然资源部发布《自然资源部办公厅玩滚球的十大平台：开展矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录更新工作的通知》（自然资办函〔2021〕2451号）。受自然资源部有关司局委托，中国砂石协会为砂石行业推荐单位，开展新一轮矿产资源节约和综合利用适用技术目录评选更新工作。2022年9月5日，自然资源部官网发布《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录（2022版）》公告，本次共有317项技术入选，其中砂石行业入选的先进适用技术有20余项，经中国砂石协会推荐入选的有12项。

为鼓励我国砂石行业科技创新、宣传砂石行业优秀成果的同时，进一步激发砂石行业科技创新活力，中国砂石协会组织开设“中国砂石行业入选《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录（2022年版）》先进技术系列报道”，并在中国砂石协会官网和公众号等行业主流媒体上对入选技术进行有针对性地报道，以飨读者。

中国砂石行业入选先进技术①

技术名称：露天矿山压缩空气储能（CAES）输运-钻爆-破碎绿色生产技术

申报单位：湖北楚道凿岩工程有限公司

推荐单位：中国砂石协会

楚道凿岩董事长刘波

一、公司简介

湖北楚道凿岩工程有限公司成立于1995年，专业从事大型露天矿山绿色钻爆凿岩技术的研发及应用。其关健技术获得国家发明专利四项、实用新型专利二十四项，拥有（省部级）凿岩工程技术研究中心。2019年与中国科学院工程热物理共同承担《国家大规模物理储能采矿》课题。2020年被认定为国家级高新技术企业。公司具有大型矿山绿色凿岩生产线设计、制造、工程服务完整产业链。自有凿岩设备460台，在建大型矿山项目58个，非煤矿山采矿能力：9.5亿吨/年、穿孔进尺：1000万米／年，最大单体矿山7000万吨／年。

二、技术研究背景

在国家严控环保和企业要节能降耗、降本增效的大背景下，公司自筹资金并组织专班人员将大型露天矿山开采凿岩施工的创新及应用进行立项研究。

2012年6月立项，旨在解决大型露天矿山开采穿孔工序中存在两大痛点：

●大量使用石化能源（柴油）以及使用过程中能耗高。

●大孔径爆破，使用大型电动牙轮钻带来的架电网、高投入、高耗能、高风险的问题。

技术的研究目的：

●节能降耗：集中供气、集群式凿岩作业，实现钻机在使用过程中的能量互补及能量回收，提高设备的使用效率，降低系统的总功率。

●消除对石化能源的依赖，替代化石能源，减少碳排放。

●采用压缩空气储能技术，实现对峰谷电价差的利用。通过高压储气，中压做功，谷储峰用，降低动力成本。

●采用凿岩设备模块化设计，使得大型钻机小型化，降低设备造价。

●孔底全湿法凿岩作业，实现无尘化施工，达到固尘、抑尘。

露天矿山开采日趋大型化和规模化，凿岩施工是露天矿山开采的第一道工序，研究凿岩施工技术的提升是对整个矿山开采行业的提升。楚道凿岩工程有限公司对露天矿山高气压储能潜孔凿岩技术课题的研究，改变了大型露天矿山开采凿岩施工的传统方式，对凿岩施工行业的技术提升和生产效率的提高具有重大意义。

三、研究成果与创新点

公司于2012年立项，研发了《压缩空气储能（CAES）绿色低碳湿法采矿凿岩》新技术，以降低成本、清洁环保、安全可靠为目标，具有低碳、高效、低成本、无尘化的优势，进行了大量的现场试验检测，攻克了多个远程输配气及安全环保的难关，确保了《压缩空气储能（CAES）绿色低碳湿法采矿技术》系统的可靠性，取得一批创新成果。

1、输气入矿采矿凿岩工艺

《集中组合式高压压缩空气供气站》的设计及应用，使潜孔钻机动力由清洁电能替代化石能源成为现实，化石能源使用量降低了90%，实现了减排。

2、输气、配气管道网络一体化

优化《高压远程供气装置》的结构和配气系统相结合，利用《新型高压柔性输气管》8%的膨胀率具有的收缩力，攻克了远程输气降压的难题，实现了系统压力恒定，保证了钻机用气压力。配气管网互联互通，解决多台钻机不同步凿岩作业中，压缩空气能量的回收利用，实现节能30%--40%。

3、储能配气管道

《新型高压柔性输气管》的研发成功，替代了传统配气中使用的钢管和橡胶钢丝管，其重量仅为同口径钢管重量8%，解决了传统配气管道因重量大收放、布设的困难。《新型高压柔性输气管》为国内外行业首创，承压16.78mpa，经过六年的矿山使用，稳定可靠，并通过国家级检验检测。

4、潜孔钻机全天候湿法凿岩技术

研发了《潜孔钻机无动力湿式除尘》，解决了传统除尘手段不达标的问题，作业粉尘控制在1.0 mg/m3，达到或超过国家标准。研发了《高寒地区凿岩钻孔施工的除尘水箱防结冰系统》、《基于凿岩设备尾气余热再利用的防冻湿式除尘装置》的应用，攻克了高寒地区除尘水结冰无法使用的难关，使高寒地区凿岩钻孔施工除尘能达到国际标准。

5、多功能矿用潜孔钻机

研发了《多功能潜孔钻机》《潜孔锤小孔径专用钻具》（孔径45mm—90mm），使现有潜孔钻机孔径范围扩展到45mm—250mm,，攻克了潜孔钻机不能打小孔的难关(专利申请中)，实现了大孔径施工中替代了牙轮钻，大幅度降低设备投资成本的80%，研发了《基于废旧潜孔钻钻头再利用的气动破碎装置》，增加了潜孔钻机气动破碎锤（二次破岩）的功能，实现了一机多能；利用了废旧钻头，降低了生产成本。研发了《大孔径作业护孔钻杆》，提高大孔径钻孔速度和成孔率。

在大型矿山大孔径施工中（200mm---250mm），以7吨/台小型钻机潜孔钻机，替代140吨/台牙轮钻机，提高效率200%，节省投资70%。

在大型矿山大孔径施工中（310mm），以20吨/台，造价80万元小型钻机潜孔钻机，替代进口160吨/台，造价1100万元牙轮钻机，提高效率100%，节省投资80%。

以上研发成果实现了凿岩设备的小型化、模块化；利用5G技术的支持，实现了供气系统的智能化。获得了多项国家专利，并在我公司自营项目中得到了推广和应用。

四、获得荣誉

五、小结

《砂石工业“十四五”发展实施意见》中明确指出：坚持把科技创新作为第一动力，深入实施创新驱动发展战略，加大科技研发的投入，加快科技成果转移转化，强化创新平台载体支撑。提出“激发内生动力，加强重大科技攻关，对标国际一流，着力突破发展瓶颈问题，使科技创新成果玩滚球的十大平台走进生产一线，多项技术工艺装备入选相关国家级目录，具有中国特色的砂石科技创新体系加快形成”目标。

在自然资源部《先进适用技术目录（2022年版）》中多项砂石行业技术的入选，是我国砂石行业科技创新实现跨越式发展取得历史性突破的生动体现，将对加速推进砂石行业矿产资源节约和综合利用，为绿色矿山、绿色工厂、绿色砂石基地建设等提供重要技术装备支撑，对砂石行业的高质量健康有序发展具有重要意义。

来源：中国砂石协会