露天采礦技術及采礦設備的發(fā)展探討

楊國華

摘 要：本文針對露天采礦技術及采礦設備的發(fā)展情況提出作者自己的見解，希望為相關工作人員提供參考和借鑒。

關鍵詞：露天采礦 采礦技術 采礦設備

中圖分類號：D26文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）10-0219-02

隨著我國的經(jīng)濟不斷發(fā)展和工業(yè)水平的不斷提升，煤炭行業(yè)作為核心部分也隨之崛起，對采礦技術的新開發(fā)成為一項重要工程。隨著對露天采礦要求的不斷提升，為了進一步提升露天采礦質量與采礦效率還需要對露天采礦技術與采礦設備進行革新與創(chuàng)造。相關的露天采礦企業(yè)還需要對當前采礦技術與采礦設備進行研究，并能夠實現(xiàn)露天采礦技術與露天采礦設備協(xié)同發(fā)展，為露天采礦業(yè)的不斷發(fā)展與繁榮，露天采礦企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟效益奠定堅實的技術基礎，促進露天采礦進一步發(fā)展。

黑岱溝露天煤礦位于鄂爾多斯高原，該露天煤礦所處的地理環(huán)境與自然環(huán)境相對比較惡劣，其設計原煤生產(chǎn)能力為 1 200萬 t/a。礦區(qū)表層黃土平均厚 49 m，中部巖石厚 54 m，下部煤層厚 24 m。在實際的露天采礦作業(yè)中，在黃土剝離中采用的工藝是輪斗-膠帶連續(xù)工藝系統(tǒng)，其中應用到的機械設備為履帶式斗輪機、履帶式轉載機（皮帶車 A）、工作面膠帶輸送機及位于膠帶機上的軌道式電纜和漏斗車、滑翹式轉載機（皮帶車 B）、端幫膠帶輸送機、排土場膠帶輸送機及位于膠帶機上的軌道式轉載機、履帶式排土機、及膠帶移設用的履帶搬運車等設備。原煤生產(chǎn)應用的工藝是牙輪鉆機穿孔，在爆破作業(yè)結束之后再應用單斗電鏟采裝爆破物。為了能夠有效的提升黑岱溝的開采效率與質量，還需要對露天采礦技術與采礦設備進行研究，對露天采礦技術與采礦設備的未來發(fā)展狀況進行深入的研究，從而提升露天采礦的效率與質量，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

一、常見的露天采礦技術

就我國目前的露天采礦技術發(fā)展情況來看，露天采礦主要采取深入開采的方式，但是這樣的開采方式往往會對環(huán)境造成一定的傷害。而且很多時候由于采礦技術、采礦設備的更新比較慢就很難滿足露天采礦的不斷發(fā)展。目前露天采礦中使用比較廣泛的露天采礦技術來看，主要包括膠結充填采礦技術、陡幫開采技術以及爆破技術。

1.膠結充填采礦技術

在露天采礦技術中膠結充填技術是被應用最廣泛的，在露天采礦中通過應用膠結充填技術可以有效的提升露天采礦的工作質量與工作效率，使得礦產(chǎn)資源的經(jīng)濟效益得到最大提升，該技術還能盡可能的控制與減少實際的采礦過程中可能產(chǎn)生的環(huán)境破壞問題。該露天采礦技術在實際的開采作業(yè)中還存在調配充填、開采的比例數(shù)量上存在較大的問題，如何實現(xiàn)二者的有效協(xié)調，從而保證露天采礦各項作業(yè)的順利展開是未來露天采礦作業(yè)中需要重點解決的問題。根據(jù)近年來我國的科學技術水平的發(fā)展情況來看，隨著科學技術的不斷發(fā)展，膠結充填采礦技術中存在的問題已經(jīng)逐漸被解決，在問題解決的基礎上還對其技術進行不斷的改進與完善，在一些露天采礦中應用膠結充填采礦技術對相關的設備進行優(yōu)化，最終促進露天采礦設備技術的進一步向智能化、規(guī)范化、科學化的方向發(fā)展。

2.陡幫開采技術

隨著礦產(chǎn)開采中露天礦采礦技術不斷發(fā)展與實際應用，其中所包含的技術優(yōu)點越來越明顯，因此人們對露天采礦技術的應用越來越廣泛。隨著露天采礦技術的不斷發(fā)展，陡幫開采技術在實際的應用過程中，在一些地理環(huán)境比較差、自然環(huán)境比較惡劣的地區(qū)就不適合使用該開采工藝技術，應用該技術的工作難度會增加，礦采資源的開采效率也會受到影響降低。例如黑岱溝的開采中，由于該露天煤礦位于鄂爾多斯高原，該露天煤礦所處的環(huán)境在春季會面臨比較嚴重的風沙問題，且礦區(qū)表層黃土平均厚 49 m，中部巖石厚 54 m，下部煤層厚 24 m。在實際的開采中運用傳統(tǒng)的開采方式就很難獲得較好的開采效果。隨著露天煤礦開采技術的不斷完善，陡幫開采技術因為其建設工程量較小，且建設周期短的優(yōu)勢，就能較好的解決因為自然環(huán)境、地理條件惡劣等影響露天礦產(chǎn)開發(fā)的隔離的影響因素，也能充分的體現(xiàn)露天采礦技術的優(yōu)勢，并逐漸獲得比較廣泛的應用。

3.爆破技術

在露天采礦作業(yè)中使用比較廣泛的采礦技術還包括爆破技術，這種采礦技術在傳統(tǒng)礦產(chǎn)開采與露天礦產(chǎn)開采中都得到了廣泛的應用。在露天礦采開采中應用爆破技術主要是對微差爆破、擠壓爆破、孔內微差爆破等工藝的應用。通過應用爆破工藝可以較好的解決礦產(chǎn)開采規(guī)程中遇到的諸如礦巖很難被爆破等多種問題。但是需要注意的是，在礦產(chǎn)開采中應用爆破技術開采礦產(chǎn)是具有一定的危險性，還需要在實際使用該工藝的過程中注意爆破可能存在的安全問題進行重點預防。隨著我國信息技術、科學技術的不斷發(fā)展，關于爆破技術、爆破材料、爆破設備的研究就更加深入，一些新型的、危險性較低的爆破材料和爆破設備都針對礦產(chǎn)開采進行設計與開發(fā)，在實際的工作中還必須對使用爆破品的安全性進行全面的考慮，可以在爆破中使用銨油炸藥、爆藥雷管等多種新型的爆破產(chǎn)品，從而保證開采作業(yè)的順利展開。

二、露天采礦設備的未來發(fā)展方向

1.設備逐漸向大型化發(fā)展

在以黑岱溝為案例的大型露天煤礦開采的過程中，還需要對人力等進行全面的管理，從而加強管控能力，盡可能的將損失控制在最小范圍內。這也要求在未來的露天采礦設備進行持續(xù)的開發(fā)與創(chuàng)新，從而促使露天采礦設備逐漸向智能化、大型化、機械化方向發(fā)展，在實際的露天采礦作業(yè)中能夠不斷提升露天煤礦開采的質量與效率。通過對采礦設備的不斷改善與規(guī)范，從而使得露天采礦設備的功能能夠得到有效的提升。根據(jù)我國的研究，未來我國的采礦設備將逐漸向大型化方向發(fā)展。首先，露天穿孔設備的鉆孔直徑在不斷擴大。在露天穿孔設備的發(fā)展中一共經(jīng)歷了四個階段，從磕頭鉆發(fā)展到牙輪鉆，露天采礦穿孔設備的直徑越來越大，在實際的作業(yè)中工作效率也得到了有效的提升。其次，露天采礦的裝載設備的斗容量也在逐漸增加。在露天采礦作業(yè)中需要使用到大量的裝載設備，其中電鏟是露天采礦作業(yè)中的必備裝載設備，就我國目前研發(fā)出來的最大斗容量電鏟型號為WK5700，斗容量可以達到53.5m，且該設計還擁有自主產(chǎn)權。最后，露天采礦運輸設備的噸位在逐漸增加，因為在露天采礦運輸設備比較廣泛的是汽車，在露天采礦的作業(yè)區(qū)應用汽車作為運輸工具不僅機動性比較強，在爬坡作業(yè)上還存在較大的優(yōu)勢。基于這一點，為了提升露天采礦的實際運輸工作質量，在部分露天采礦作業(yè)區(qū)內運輸所使用的汽車載重已經(jīng)達到了327t。但是，在該發(fā)展中也要相關的領導與開采技術負責人認識到，雖然開采設備大型化發(fā)展能夠提高單機開采率，但是也在另一方面說明，一旦其中某一設備在開采中發(fā)生故障，就會導致整個開采作業(yè)受到嚴重影響。

2.設備逐漸向智能化方向發(fā)展

近年來我國的信息技術不斷發(fā)展，信息技術的應用越來越廣泛，露天采礦設備也逐漸向數(shù)字化、智能化、自動化的方向發(fā)展，在實際的應用中還取得了一定的成績。就目前我國的露天采礦設備的實際應用情況來看，智能化設備越來越多，這對促進我國的露天采礦作業(yè)效率與質量提升具有重要意義。首先，可以將智能化技術應用到露天采礦作業(yè)的車載監(jiān)控系統(tǒng)中。通過在露天采礦作業(yè)中的車載監(jiān)控系統(tǒng)提升其智能化技術，這樣就能夠更加及時、準確的對采礦設備進行監(jiān)督與管理，一旦發(fā)現(xiàn)采礦設備在作業(yè)的過程中存在一定的問題，首先就要對露天采礦設備的存在的問題進行及時的反應。就我國露天煤礦采礦設備中對車載監(jiān)控系統(tǒng)的應用實際情況來看，露天采礦企業(yè)能夠格局已經(jīng)設置的智能車載監(jiān)控系統(tǒng)和無線通信技術對設備的實際運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和分析，明確采礦情況，從而有效的提升設備的使用率。其次，智能化技術也被應用在露天采礦設備中的卡車調度系統(tǒng)中，在露天采礦作業(yè)中通過科學、合理的卡車調動系統(tǒng)可以實現(xiàn)對整個采礦區(qū)的運輸汽車進行全面的了解，并對運輸汽車采取有效的調控。隨著現(xiàn)代信息技術的不斷發(fā)展，通過應用智能化技術使得露天采礦作業(yè)中的卡車調度系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對礦區(qū)內運輸?shù)钠嚨娜姹O(jiān)控，可以及時的向相關的領導部門匯報礦區(qū)運輸汽車的實際運行狀況。例如近年來，黑岱溝露天煤礦采用的采掘設備有輪斗挖掘機、單斗挖掘機（俗稱電鏟）、拉斗鏟以及前裝機。其中，單斗挖掘機中359B型6臺，WK-35型3臺，WK55型2臺，PH2800型1臺，WK-20型1臺，拉斗鏟8750-65型，前裝機為L1350型1臺，992G型2臺，分別被用于剝離或采煤作業(yè)。但是，在黑岱溝采礦技術與設備發(fā)展中根據(jù)黑岱溝的實際發(fā)展情況來看，機械設備發(fā)展向大型化與智能化發(fā)展還需要結合實際開采來看，不宜過快采用或者是更新?lián)Q代，避免設備故障，可能會對露天煤礦的生產(chǎn)形成較大的壓力。

3.逐漸向人性化方向發(fā)展

在近年來的露天采礦設備的設計階段工作可以看出未來的露天采礦設備正在向人性化方面發(fā)展。在露天采礦設備設計的過程中要充分考慮到該設備在實際使用中是否兼具舒適性與安全性。在設計中要充分遵守“以人為本”的設計原則，采礦設備投入使用之后要盡可能的避免采礦過程中出現(xiàn)安全事故，還要在一定程度上緩解采礦中出現(xiàn)的疲勞問題，從而使采礦設備的操作工作人員能夠應用舒適、安全的設備完成露天采礦作業(yè)，從而提升作業(yè)的效率與質量。此外，在采礦設備的設計中相關的設計人員還越來越關注設備的造型與外觀，使得設備更加符合人們的審美，使采礦設備與露天采礦的環(huán)境更加契合。

三、露天采礦技術的發(fā)展前景

1.應用分段填充的露天采礦技術

在露天采礦作業(yè)中應用分段填充的采礦技術其中最重要的施工工藝就是要進行分層開采。在該開采階段對相關的采礦技術、采礦工藝要求相對比較高，分層方向的選擇對分段填充采礦技術的開采結果會產(chǎn)生重要的影響。通過應用分段填充采礦技術不僅可以解決分層方向難的問題，還能將露天采礦作業(yè)中的分層劃分為多個不規(guī)則的多段結構進行作業(yè)，這樣在一定程度上可以有效的提升露天采礦的工作效率。而黑岱溝露天煤礦的開采設計采用的是臺階式開采技術，這就導致應用WK20出現(xiàn)采掘臺階超高，采掘帶超寬，采三幅不夠，采兩幅采不完的情況;應用WKK55又會出現(xiàn)采掘帶偏窄，采兩幅不夠，采一幅采不完的現(xiàn)象。因此，在未來的開采中，就可以靈活的應用分段填充采礦技術。

2.加強對露天采礦作業(yè)現(xiàn)場的穩(wěn)定性控制

在露天采礦作業(yè)技術之后，應用一定的廢料來對采礦過后的空區(qū)進行填充，這樣不僅可以有效的提升作業(yè)過程中能夠的安全性，避免相關的工作人員出現(xiàn)安全事故，還可以有效的提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。黑岱溝在實際的開采中為了避免各類事故，針對實際開采中作業(yè)設備，設置了專門的設備器械檢修崗位和檢修技術人員，盡可能的規(guī)避開采過程中出現(xiàn)各類設備問題，保證開采作業(yè)正常進行。在實施開采作業(yè)之前往往會先應用相關的設備對露天采礦的具體位置進行分析，并結合相關的實驗報告對還采礦區(qū)的開采情況先進行預測，使得后續(xù)的開采工作能夠順利展開，有效的減少露天采礦種可能出現(xiàn)的安全事故概率。

3.應用鉆探注漿施工工藝，并保證施工順序

在露天采礦作業(yè)中還可以用鉆探注漿施工工藝。要求在應用該工藝之前，相關的施工作業(yè)者能夠先對施工人員的安全性進行分析，還要對該露天采礦區(qū)的儲層的傾斜度、連接器上層壓力進行分析，考慮到鉆探注漿液體的重力。在應用鉆探注漿工藝的時候還需要對該施工工藝的施工程序進行明確的規(guī)定，要求做到以下幾點：首先，在注漿施工的時候先要用注漿液對澆筑孔進行填充，還必須要對澆注孔的澆注順序進行明確的規(guī)定。其次，在對澆注孔進行填充的過程中還要注意填充的順序，要保證先填充下部分然后再填充澆注孔的上部分。在澆注孔填充的過程中還要注意澆注使用的放下，還需要對露天煤礦的采空區(qū)順著塔下游的傾斜的方向，根據(jù)影響孔的范圍再決定澆注孔的澆注順序。

4.充填采礦工藝技術

充填采礦工藝技術在露天采礦中是一項比較重要的技術，在露天采礦作業(yè)中一旦發(fā)現(xiàn)某一環(huán)節(jié)的作業(yè)中采礦現(xiàn)場出現(xiàn)不合理的地方，就可以及時的采取充填采礦工藝技術對該問題進行處理。通過采取該露天采礦工藝也可以有效的提升礦產(chǎn)資源全面開采與開發(fā)的程度，使得礦產(chǎn)資源的利用率得到有效的提升。在露天采礦作業(yè)中應用該工藝，還需要對露天采礦的具體位置、地理環(huán)境以及開采技術進行全面的考慮，從而選擇充填采礦工藝技術，使得采礦作業(yè)能夠在相對比較安全的作業(yè)環(huán)境中完成。而且根據(jù)大量的露天采礦實際應用情況來看，通過應用充填采礦工藝技術還可以有效的降低采礦過程后者能夠發(fā)生安全事故的概率，保證各項采礦作業(yè)安全展開，保護工作人員的生命財產(chǎn)安全。

結語

綜上所述，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，在露天采礦作業(yè)中所使用的采礦工藝技術、采礦設備正在進行高度的更新與改進，提高礦山的生產(chǎn)力，最大限度的節(jié)約投資，從而降低成本，讓我國露天礦的開發(fā)有了非常廣闊的前景。我國露天采礦技術及采礦設備盡管得到了很大的提升，但是和一些發(fā)達國家相比還有待提升。因此我們要結合實際，不斷總結經(jīng)驗教訓，促進露天采礦技術的不斷發(fā)展，使得露天采礦工作更加科學、合理、安全的展開，并獲得較高的經(jīng)濟效益。

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