露天煤礦開采工藝探討

王林堂

(山西省交口縣水頭鎮(zhèn)政府煤管站，山西 呂梁 032400)

我國擁有非常豐富的煤炭資源，其中適合于露天開采的煤炭儲量達到了641億噸，如果按照經(jīng)濟剝采比為褐煤4.0，煙煤6.0進行計算的話，我國可以露天開采的煤炭經(jīng)濟儲量為460億噸，這些煤炭資源大多分布在內(nèi)蒙、云南、山西、新疆等地，上述這四個區(qū)域所具有的露天煤炭經(jīng)濟儲量分別為250、100、70、30億噸，另外其他地區(qū)一共儲量為10億噸。以上這些數(shù)據(jù)郡經(jīng)過精密詳細的勘察，而且分布的區(qū)域均處于我國煤炭工業(yè)重點建設的區(qū)域，適合于一些大型的露天煤礦開采，從這些來看，影響我國露天煤礦開采的主要因素并不是煤炭資源本身。此外，我國露天煤礦開采經(jīng)歷了一個曲折的發(fā)展過程，在最初階段，露天煤礦產(chǎn)量占我國煤炭總產(chǎn)量的比重一直維持在3%～4%。隨著近些年來露天煤礦開采工程的發(fā)展，露天煤礦的這一比例，也從2002年的4%，發(fā)展到了2010年的9%左右。

露天煤礦開采工藝的發(fā)展，主要是由相應開采設備的制造能力決定的。當前我國露天煤礦的開采量占全國煤炭總產(chǎn)量的比例比較低，一方面由于我國煤炭資源的煤層賦存條件相對復雜，另外一方面主要是由于我國相應的露天煤礦開采設備制造水平落后，很多設備都需要進口。我國可以露天開采的煤炭經(jīng)濟儲量達到460億噸，因此，提高我國露天煤礦的建設速度，提升煤炭資源的利用率，對于我國這樣一個人口眾多，人均資源占有水平較低的國家而言，有著非比尋常的重要作用和意義。

一 當前露天煤礦開采工藝的特點

當前，我國露天煤礦開采工藝的劃分主要是以物料流是否連續(xù)來進行劃分的，一般可以分為間斷式、連續(xù)式以及半連續(xù)三種基本的形式。還有的是按照開采工藝的不同環(huán)節(jié)：采掘、運輸、排卸等是否由不同的設備來完成，通?？梢詫㈤_采工藝分為獨立式和合并式兩種開采工藝系統(tǒng)。對于露天煤礦的開采工藝系統(tǒng)而言，其發(fā)展主要是由煤層的賦存條件以及開采設備的制造能力決定的。我國當前的大型露天煤礦開采工藝通常具備以下特點：

第一，剝離主要通過單斗汽車工藝為主。我國當前的幾個主要露天煤礦開采都是利用的這種工藝，如伊敏河、霍林河、安太堡露天煤礦。最近新建的一些露天煤礦也有很多采用的這種開采工藝。

第二，對于露天煤礦開采過程的表土剝離而言，在條件適宜的前提下，可以選擇連續(xù)的開采工藝系統(tǒng)，我國的黑岱溝、元寶山、哈爾烏素等露天煤礦都是采用的這種開采工藝。

第三，煤炭的開采過程主要通過半連續(xù)的開采工藝系統(tǒng)進行，這種開采方式大多應用在那些生產(chǎn)能力巨大，多在百萬噸以上，而且煤炭的開采深度在100米以上的大型露天煤礦開采中。

第四，很多大型的露天煤礦大多使用的是綜合開采工藝系統(tǒng)，也就是在統(tǒng)一礦山的開采中，同時采用兩種或者兩種以上的煤礦開采工藝系統(tǒng)進行開采。

第五，對于那些條件允許的露天煤礦而言，多數(shù)已經(jīng)開始設計和使用一些大型拉斗鏟倒堆開采工藝。

第六，煤礦開采運輸中所使用的設備逐漸朝著大型化的方向發(fā)展。露天煤礦所使用的單斗挖掘機斗容從以往的3～4m3逐漸提高到了25～27m3，一些露天煤礦使用斗容更大的挖掘機;運輸中所使用的車輛也從原來的載重20～23噸，上升到了154～219噸，一些煤礦使用的車輛載重更大。

二 我國露天煤礦開采工藝的現(xiàn)狀

1.輪斗連續(xù)開采工藝

這種露天煤礦開采工藝現(xiàn)在在部分露天煤礦仍有使用，比方說：準格爾黑岱溝露天煤礦現(xiàn)在仍然有四臺輪斗挖掘機在正常使用，每年的生產(chǎn)能力可以達到1300～1500萬立方米;元寶山露天煤礦也有兩臺輪斗挖掘機正在運行，而且每一臺輪斗挖掘機的年生產(chǎn)能力在800萬立方米左右，比其設計時的年生產(chǎn)能力高出許多;而在小龍?zhí)堵短烀旱V也有六臺輪斗挖掘機，但是由于其實際生產(chǎn)能力并沒有達到設計的要求，所以現(xiàn)在已經(jīng)停止使用。上述這些仍在使用輪斗連續(xù)開采工藝的露天煤礦大多建設于上個世紀的九十年代以前，而近些年設計和建設的露天煤礦，輪斗連續(xù)開采工藝也只是停留在設計階段的考慮，很多時候，因為這種工藝的靈活性以及開采條件和經(jīng)濟方面的原因，無法真正在露天煤礦廣泛應用。

2.單斗——卡車開采工藝

這種工藝是當前露天煤礦開采工藝中發(fā)展較為成熟的一種，在我國當前露天煤礦中的應用率也達到了85%以上，特別是在一些生產(chǎn)規(guī)模不大的露天煤礦生產(chǎn)中，絕大多數(shù)都采用了這種開采工藝。從多年的實際生產(chǎn)經(jīng)驗來看，這種工藝當卡車的運輸距離超過3公里時，其運輸成本將會呈現(xiàn)非線性的增長趨勢，實際生產(chǎn)過程中，多數(shù)露天煤礦的剝離物運輸距離都在3公里以內(nèi)，只有煤的運輸距離較遠。所以，在露天煤礦生產(chǎn)過程中，經(jīng)常采用單斗——卡車開采工藝與帶式運輸機共同使用的開采運輸工藝。

3.吊斗鏟倒堆開采工藝

吊斗鏟倒堆這種露天煤礦開采工藝的最大優(yōu)點就是節(jié)省了生產(chǎn)中的運輸環(huán)節(jié)，從而使生產(chǎn)成本大大降低，但是這種開采工藝要求煤層屬于近水平賦存，而且煤層的整個厚度需要控制在40米以內(nèi)，開采工作面長度要大，一般最小也要在兩千米以上，否則，開采設備的生產(chǎn)效率將會受到非常大的影響。在我國使用這種開采工藝的煤礦只有準格爾黑岱溝露天煤礦，所使用的吊斗鏟的斗容達到了90m3，該開采設備的有效工作半徑達到了100米，年剝離生產(chǎn)效率可以達到2611萬m3，可以說該開采設備的生產(chǎn)效率非常高。

4.單斗——自移式破碎機——帶式輸送機半連續(xù)開采工藝

這種開采工藝與傳統(tǒng)的輪斗連續(xù)開采工藝相比，其機動性和適應性大大增強，而其靈活性卻要比單斗——卡車開采工藝低很多，雖然這易開采工藝增加的破碎這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)，但是它卻有效的降低了運輸成本。

我國露天煤礦最早采用這一開采工藝的伊敏一號露天煤礦，這一開采工藝的設計年生產(chǎn)能力為900萬噸，每個小時的破碎能力可以達到8000噸。隨著這一開采工藝在我國的成功使用，在我國接下來新建的露天煤礦生產(chǎn)中，這種開采工藝還會得到越來越多應用。

三 我國露天煤礦開采技術的發(fā)展趨勢

1.設備大型化、開采集中化、生產(chǎn)規(guī)?；?/h3>

未來的露天煤礦開采，必然會朝著優(yōu)勢資源的集中化開采的方向發(fā)展，充分發(fā)揮規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)勢，從而進一步提升露天煤礦開采的經(jīng)濟效益，利用大的集團化經(jīng)營方式，對露天煤礦實行集約化的經(jīng)營方式，從而保證露天煤礦開采的經(jīng)濟效益進一步提升。

2.傳統(tǒng)開采工藝的創(chuàng)新

隨著露天煤礦開采相關科技水平的提升，以原來傳統(tǒng)開采工藝為基礎的新工藝創(chuàng)新發(fā)展，將會是一種必然的趨勢。這種露天煤礦開采技術的發(fā)展，將會不斷吸收相關科技及成果，促使相關聯(lián)學科間更好的融合，并不斷推動更新的科技及技術發(fā)明創(chuàng)新。

3.露天煤礦綠色開采技術

露天煤礦開采環(huán)境問題復雜、多樣、特殊、敏感，由于特定歷史因素影響對礦業(yè)城市地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的影響和破壞非常巨大。露天煤炭綠色開采技術是未來露天煤炭開采技術的發(fā)展趨勢。

4.露天煤炭開采數(shù)字化、自動化

如今，已有多種新技術可以供應并且可以用于露天開采，其中不僅有先進的數(shù)字計算技術設備，而且還有精密可靠的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、高速高頻雙向無線數(shù)據(jù)通信技術、平面顯示器等等。同時，這些新技術乃是目前正在開發(fā)的各種礦山控制系統(tǒng)的基礎。

礦山數(shù)字化是國家戰(zhàn)略資源安全保障體系的重要組成部分，是評價礦山資源生態(tài)環(huán)境的重要數(shù)據(jù)基礎。數(shù)字礦山建設是資源可持續(xù)發(fā)展的重要基石，是化解高危行業(yè)風險的根本途徑。數(shù)字礦山是建立在數(shù)字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎上的，由計算機網(wǎng)絡管理的管控一體化系統(tǒng)，它綜合考慮生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、環(huán)境、資源、安全和效益等各種因素，使企業(yè)實現(xiàn)整體協(xié)調(diào)優(yōu)化，在保障企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提下，達到提高其整體效益、市場競爭力和適應能力的目的。數(shù)字礦山的最終目標是實現(xiàn)礦山的綜合自動化。

四 結(jié)語

總之，我國露天煤礦經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，已經(jīng)進人了大型化、集中化、現(xiàn)代化的新時代。規(guī)模化、新技術、綜合工藝、聯(lián)合開采、集約化生產(chǎn)、開采—復墾一體化、的新時代。只有熟練掌握和應用露天煤礦各式開采技術，才能取得最大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]賈榮軍，白礪灘露天煤礦開采工藝方案比選，煤炭工程，2012，07(7)

[2]周國輝，某大型露天煤礦開采工藝探析，城市建設理論研究(電子版)，2012(13)

[3]范正祥，露天煤礦開采工藝與設備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，礦業(yè)裝備，2012(3)