露天煤礦開采工藝探討

王林堂

(山西省交口縣水頭鎮政府煤管站，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濟儲量為460億噸，這些煤炭資源大多分布在內蒙、云南、山西、新疆等地，上述這四個區域所具有的露天煤炭經濟儲量分別為250、100、70、30億噸，另外其他地區一共儲量為10億噸。以上這些數據郡經過精密詳細的勘察，而且分布的區域均處于我國煤炭工業重點建設的區域，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歷了一個曲折的發展過程，在最初階段，露天煤礦產量占我國煤炭總產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展，露天煤礦的這一比例，也從2002年的4%，發展到了2010年的9%左右。

露天煤礦開采工藝的發展，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來進行劃分的，一般可以分為間斷式、連續式以及半連續三種基本的形式。還有的是按照開采工藝的不同環節：采掘、運輸、排卸等是否由不同的設備來完成，通常可以將開采工藝分為獨立式和合并式兩種開采工藝系統。對于露天煤礦的開采工藝系統而言，其發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，可以選擇連續的開采工藝系統，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的開采工藝系統進行，這種開采方式大多應用在那些生產能力巨大，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，也就是在統一礦山的開采中，同時采用兩種或者兩種以上的煤礦開采工藝系統進行開采。

第五，對于那些條件允許的露天煤礦而言，多數已經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狀

1.輪斗連續開采工藝

這種露天煤礦開采工藝現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在仍然有四臺輪斗挖掘機在正常使用，每年的生產能力可以達到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能力在800萬立方米左右，比其設計時的年生產能力高出許多;而在小龍潭露天煤礦也有六臺輪斗挖掘機，但是由于其實際生產能力并沒有達到設計的要求，所以現在已經停止使用。上述這些仍在使用輪斗連續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，特別是在一些生產規模不大的露天煤礦生產中，絕大多數都采用了這種開采工藝。從多年的實際生產經驗來看，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非線性的增長趨勢，實際生產過程中，多數露天煤礦的剝離物運輸距離都在3公里以內，只有煤的運輸距離較遠。所以，在露天煤礦生產過程中，經常采用單斗——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點就是節省了生產中的運輸環節，從而使生產成本大大降低，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，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，年剝離生產效率可以達到2611萬m3，可以說該開采設備的生產效率非常高。

4.單斗——自移式破碎機——帶式輸送機半連續開采工藝

這種開采工藝與傳統的輪斗連續開采工藝相比，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環節，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展趨勢

1.設備大型化、開采集中化、生產規模化

未來的露天煤礦開采，必然會朝著優勢資源的集中化開采的方向發展，充分發揮規模化生產的優勢，從而進一步提升露天煤礦開采的經濟效益，利用大的集團化經營方式，對露天煤礦實行集約化的經營方式，從而保證露天煤礦開采的經濟效益進一步提升。

2.傳統開采工藝的創新

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

3.露天煤礦綠色開采技術

露天煤礦開采環境問題復雜、多樣、特殊、敏感，由于特定歷史因素影響對礦業城市地質環境和生態環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展趨勢。

4.露天煤炭開采數字化、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字計算技術設備，而且還有精密可靠的全球衛星定位系統、高速高頻雙向無線數據通信技術、平面顯示器等等。同時，這些新技術乃是目前正在開發的各種礦山控制系統的基礎。

礦山數字化是國家戰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環境的重要數據基礎。數字礦山建設是資源可持續發展的重要基石，是化解高危行業風險的根本途徑。數字礦山是建立在數字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎上的，由計算機網絡管理的管控一體化系統，它綜合考慮生產、經營、管理、環境、資源、安全和效益等各種因素，使企業實現整體協調優化，在保障企業可持續發展的前提下，達到提高其整體效益、市場競爭力和適應能力的目的。數字礦山的最終目標是實現礦山的綜合自動化。

四 結語

總之，我國露天煤礦經過半個多世紀的發展，已經進人了大型化、集中化、現代化的新時代。規模化、新技術、綜合工藝、聯合開采、集約化生產、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狀及發展趨勢，礦業裝備，2012(3)