露天煤礦開采理論及工藝技術發展趨勢

袁子文

摘要：改革開放以來，我國的綜合經濟飛速發展，推動著我國露天煤礦事業持續進步。露天煤礦建設是煤炭能源開發利用發展的必然結果，而能源高效利用是推動社會經濟發展的關鍵。在煤炭資源的開采過程中，必須考慮煤炭資源利用條件和開發環境，通過借鑒國外先進開采技術，不斷改進、創新、優化我國煤礦開采工藝。

關鍵詞：露天煤礦;開采理論;工藝技術;發展趨勢

露天煤礦的快速發展，首先是實現了在露天礦開采理論方面與國際先進開采理論的接軌和融合，建立起我們自己的露天開采理論，在某些方面還形成了獨特的理論優勢，其次是世界上最先進的4種典型露天開采工藝在中國得到成功應用與發展。

1 露天煤礦開采工藝選擇原則

第一，經濟效益原則。在選擇開采工藝時，首要考慮企業經濟效益，必須遵循市場經濟的發展規律，重視建礦初期經濟效益，以最少的投資快速獲取較大的經濟效益，緩解煤礦前期資金投入壓力;第二，不同環境條件不同開采工藝。在選擇開采工藝時，應該結合露天礦建設區域地形、地貌等特征，選擇合適的施工工藝;第三，資源賦存條件與煤礦建設規模目標。在選擇開采工藝時，需要考慮露天煤礦資源賦存條件和建設規模目標，實現煤礦的滾動可持續發展;第四，設備選型。在選擇開采設備時，應該結合當地從事設備駕駛員數量，同時盡量選擇高科技、大型的開采設備，降低人員、設備投入量，以減少人的不安全因素，實現高產、高效、經濟效益最大化目標;第五，露天開采受氣候影響較明顯，選擇開采工藝必須研究和分析煤礦建地氣候。

2 露天煤礦開采工藝及技術發展趨勢

2.1 半連續工藝應用更廣泛

我國煤田的自然賦存特點、氣候條件等，決定了輪斗-帶式輸送機連續工藝受氣候、硬巖等條件限制，應用受到局限;拉斗鏟無運輸倒堆工藝只應用于部分條件適宜礦田的部分剝離工作中，而我國大多數露天煤礦開采的煤層傾角、巖石硬度、地質構造復雜程度以及氣候條件等因素使得半連續工藝得以重視，從而得到廣泛的應用。近幾年，全球內單斗—自移式破碎機—帶式輸送機半連續露天開采工藝得以新一輪的快速發展，大型自移式破碎機在澳大利亞Goonyella露天煤礦已穩定運行10多年，該半連續工藝作業成本比傳統單斗—卡車工藝降低50%以上，能有效解決卡車運輸成本高、尾氣排放污染大氣環境以及輪胎、備品備件供應不及時的問題。盡管國內露天煤礦受投資控制、外包經營模式的影響，露天礦單斗—自移式破碎—帶式輸送機半連續工藝應用范圍還不廣泛，但其本身具有的節能、環保、安全、高效等優點。

2.2 表土剝離工藝

表土剝離工藝存在兩種方法：一是單斗—卡車間斷式開采;二是輪斗—排土機或者帶式運輸機連續開采工藝。第一種工藝適用于硬度高的表土，如剝離物結構緊密、硬度大的巖石，如果采取連續開采方式，很難解決疏排水問題，容易堵塞表土層，所以應該采取間接開采方式，這種情況下，應該通過爆破技術輔助進行開采。第二種施工工藝適用于松散、硬度小的表土，可以采用輪斗挖掘機直接開采。

2.3 端幫采煤機得到應用

國內露天煤礦端幫、邊幫露頭煤較多，由于受采區邊界開采限制、開采成本原因（剝采比）、井工轉露天等情況，部分資源不能充分回采，造成資源浪費，影響露天礦山經濟效益和一定程度上的環保問題。隨著新技術—露天端幫采煤機技術的發展，端幫采煤機直接于垂直端幫方向開掘巷道，巷道之間無需支護，也不用錨桿，采用預留煤柱來支撐山體，端幫采煤機可對端幫壓煤長度300m以上進行開采，在合法、安全的前提下，開采大量端幫壓煤，利用少量人力物力有效提高資源回收率，從而提高生產效率與經濟效益。

2.4 露天開采設備發展趨勢

①當前我國露天煤礦許多大型化、先進化、環保化設備已實現自發研究生產，一定程度上扭轉了國外裝備壟斷消費市場的局面，為我國露天煤礦大規模、機械化、高效化、環保化發展創造了條件;②大型露天煤礦要求大規格的高效開采設備，同時裝備充分利用數字及信息化技術的新成果，加速了智能化的發展，同時，露天裝備應更加注重工人的工作環境、健康問題、可操作性、舒適性等人性化的設計理念;③隨著信息化、自動化和互聯網等技術的發展，如無人卡車的現實（位于澳大利亞西北部的皮爾巴拉地區是聞名于世的鐵礦石產區），實現智能化、高效化，徹底解決了人為造成的安全問題，通過無人智能卡車運輸實現生產作業穩定，有效保障了生產效率，降低生產成本，企業效益將顯著提高。

3 結語

開采工藝逐漸朝著開采集中化和設備大型化、開采工藝連續化、智能化礦山建設、環境保護和安全生產規劃化等方向發展。因此，需要深入研究露天煤礦開采工藝，開創露天煤礦發展新局面，提高礦產資源開采率，從而推動我國煤礦經濟的可持續發展。

參考文獻：

[1]趙紅澤，甄選，厲美杰.中國露天煤礦發展現狀[J].中國礦業，2016，25（6）12-15.