露天采礦技術(shù)及其采礦設(shè)備的發(fā)展思考

王旭光 國(guó)家能源集團(tuán)公司準(zhǔn)能黑岱溝露天煤礦

前言：采礦行業(yè)在開采的過(guò)程中，因工作環(huán)境的影響，導(dǎo)致具體開采工作環(huán)節(jié)很難順利進(jìn)行，會(huì)嚴(yán)重降低開采工作的穩(wěn)定性，并且由于開采穩(wěn)定性差，極易出現(xiàn)安全隱患。露天開采方式與傳統(tǒng)開采方式相比，將開采位置從地下轉(zhuǎn)移到了地上，通過(guò)露天開采可大大提高開采效率，同時(shí)開采環(huán)境有較高的安全性，空間利用靈活、自由。目前，在露天采礦中，開采技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用一直是研究的重要內(nèi)容，并且提升空間巨大，所以對(duì)露天采礦技術(shù)與設(shè)備有較高的研究?jī)r(jià)值。

一、露天采礦技術(shù)

（一）間斷開采技術(shù)

間斷開采技術(shù)主要是在進(jìn)行煤礦開采期間使用大型機(jī)械設(shè)備，但是在運(yùn)行的過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)成本增加的情況。在采用間斷開采技術(shù)生產(chǎn)期間，在運(yùn)輸煤炭資源時(shí)主要采用卡車，因卡車由于自身運(yùn)輸功率大，并且會(huì)增加耗油量，導(dǎo)致運(yùn)輸期間的成本增加。此外，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中如果對(duì)煤炭覆蓋不當(dāng)，極易出現(xiàn)環(huán)境污染的情況發(fā)生，所以為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排、綠色環(huán)保理念，企業(yè)在降低污染、節(jié)能減排方面進(jìn)行了深入的試驗(yàn)與研究，研發(fā)出了一種降低油耗的技術(shù)，該技術(shù)便是卡車輔助架線技術(shù)，卡車啟動(dòng)后使用電能驅(qū)動(dòng)車輛，在此期間車輛發(fā)動(dòng)機(jī)處于一種怠速狀態(tài)，以此達(dá)到節(jié)油的目的。

（二）半連續(xù)與連續(xù)開采技術(shù)

半連續(xù)與連續(xù)開采技術(shù)與傳統(tǒng)開采技術(shù)相比，采用了低碳理念，綠色能源，可有效保護(hù)環(huán)境，并且在此基礎(chǔ)上滿足運(yùn)輸作業(yè)要求。但是，該技術(shù)在應(yīng)有的過(guò)程中有自身的適應(yīng)范圍，需要在特定的環(huán)境中才能進(jìn)行開采作業(yè)，否則很難完成爆破流程，同時(shí)對(duì)地質(zhì)也有較高要求，會(huì)導(dǎo)致開采成本有不同程度的增加。機(jī)械設(shè)備在使用與運(yùn)行期間，對(duì)設(shè)備類型與工作方式有較高要求，需要選擇與施工環(huán)境相適應(yīng)的儀器，比如自動(dòng)式破碎剝離儀器，把碎石運(yùn)輸?shù)脚磐翀?chǎng)中，能夠有效提高工作效率。

半連續(xù)開采技術(shù)是在連續(xù)開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用其優(yōu)越性能進(jìn)行半連續(xù)開采，在此過(guò)程中需要確保物料輸送的連續(xù)性，以此使自卸車運(yùn)輸距離減少，確保在于其的距離之內(nèi)運(yùn)行，并且在此基礎(chǔ)上還需要體現(xiàn)出自卸車自身的機(jī)動(dòng)性以及適應(yīng)性特點(diǎn)，從而確保物料輸送的連續(xù)性。該開采技術(shù)結(jié)合了信息化技術(shù)，具有較高的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)。由于半連續(xù)開采技術(shù)物料的輸送是利用帶式輸送機(jī)完成輸送工作，工作效率高，能夠保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，同時(shí)工作強(qiáng)度低。我國(guó)其他開采工作也有效印證了該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

半連續(xù)開采技術(shù)有兩種，一種是上述工作原理，另一種是主要是通過(guò)單斗挖掘機(jī)進(jìn)行物料的開采，通過(guò)移動(dòng)式破碎站，再有帶式輸送機(jī)系統(tǒng)輸送物料。此種技術(shù)在規(guī)模較小的采礦區(qū)使用，不建議在規(guī)模較大的采礦區(qū)應(yīng)用。有目前采礦技術(shù)而言，一般采用帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)方式，其中變頻驅(qū)動(dòng)最為適用，主要是因變頻驅(qū)動(dòng)體積小，結(jié)構(gòu)緊密，能夠較好的應(yīng)用在半固定式帶式輸送機(jī)與移動(dòng)式帶式輸送機(jī)。

（三）膠結(jié)充填采礦技術(shù)

在露天采礦開采的過(guò)程中，膠結(jié)充填采礦技術(shù)是所有技術(shù)中應(yīng)用作為廣泛的一種，與其他技術(shù)相比開采效率高，并且在此基礎(chǔ)上還能夠保護(hù)開采環(huán)境。但是，在運(yùn)用期間也存在有待解決的問(wèn)題，就比如充填與開采之間的比例數(shù)量問(wèn)題，若兩者比例無(wú)法有效調(diào)配，很難確保開采過(guò)程順利進(jìn)行，所以重點(diǎn)需要協(xié)調(diào)兩者之間的比例關(guān)系。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，露天采礦設(shè)備有了較大的革新，在較大程度上為膠結(jié)充填采礦技術(shù)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

（四）陡幫開采技術(shù)

我國(guó)傳統(tǒng)采礦開采技術(shù)在運(yùn)用的過(guò)程中，很難滿足社會(huì)對(duì)資源的需求。目前，露天采礦技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，并且在開采期間對(duì)露天開采技術(shù)有一定的依賴性，有較好的應(yīng)用效果，在其他一些開采中也逐漸采用此種技術(shù)。但是，在采用此種技術(shù)開采期間也有自身的局限性，比如會(huì)受環(huán)境因素的影響，如果開采環(huán)境惡劣以及地形不便的情況下，采用該技術(shù)會(huì)增加開采難度，很難提高開采效率[1]。為此，需要具體情況深入分析采用露天開采技術(shù)的適應(yīng)范圍，創(chuàng)新出了一種陡幫開采技術(shù)。此種技術(shù)在應(yīng)用期間能夠以最小的工程量完成預(yù)期工作，并且可在預(yù)期時(shí)間內(nèi)完成工作，在一定程度上彌補(bǔ)了露天采礦技術(shù)無(wú)法發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)，可大大提升露天礦產(chǎn)開采能力與效率。

（五）爆破技術(shù)

在進(jìn)行礦山開采的過(guò)程中，需要通過(guò)較強(qiáng)的沖擊力擊碎一些巖層，因此爆破技術(shù)在開采中是必須實(shí)施的環(huán)節(jié)，較為常用的推廣技術(shù)有孔內(nèi)微差爆破技術(shù)、微孔爆破技術(shù)等，通過(guò)以上技術(shù)可有效粉碎采掘中塊度。目前，對(duì)爆破裝置以及爆破材料進(jìn)行了創(chuàng)新，不但能夠提升爆破效率，而且還可在爆破期間避免安全隱患。其中微差爆破技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，該技術(shù)采用的是塑料導(dǎo)爆管非電爆系統(tǒng)，適用于一些小面積的爆破，主要是因微差爆破技術(shù)有自身的應(yīng)用條件。預(yù)裂爆破技術(shù)一般在邊坡位置應(yīng)用，在較大程度上對(duì)邊坡起到一定的保護(hù)作用，避免在邊坡位置出現(xiàn)震動(dòng)效應(yīng)，確保不同坡面的平整度。二次破碎是通過(guò)機(jī)械設(shè)備在鑿巖中打眼，再進(jìn)行爆破，以此提高礦大塊產(chǎn)出率。

（六）排土與防排水技術(shù)

在露天采礦開采的過(guò)程中，排土是必不可少的環(huán)節(jié)，并且排土效率直接關(guān)系到生產(chǎn)規(guī)模。在排土期間排土方式的選擇尤為重要，需要根據(jù)運(yùn)輸方式而定，其中排土場(chǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會(huì)對(duì)其使用時(shí)間造成一定影響。如果采礦地形不平或者有一定的坡度，一般情況下采用排土機(jī)，主要是因排土機(jī)能夠適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境，同時(shí)受自身機(jī)械能的影響，爬坡能力較強(qiáng)，并且具有較高的靈活性，最為重要的是此種排土方式與其他方式相比產(chǎn)生的費(fèi)用低，且后期維修難度低，應(yīng)用在較多采礦工作中。此外，由于露天采礦開采工作均是露天作業(yè)，當(dāng)遇到陰雨天氣時(shí)，工作面易受到雨水的沖刷，會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)增加工作難度。為此，為了確保工作能夠正常進(jìn)行，需要應(yīng)用防排水技術(shù)設(shè)置排水設(shè)施，若出現(xiàn)汛期能夠?qū)⒂晁ㄟ^(guò)排水溝順利排出，減少地面出現(xiàn)積水的情況，使礦石含水量與人工排水量有效降低。該技術(shù)一般是設(shè)置一些防洪堤、截水溝以及河流改道等設(shè)施對(duì)水進(jìn)行疏導(dǎo)。

二、露天采礦設(shè)備

（一）大型化設(shè)備

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，露天采礦工作應(yīng)用了信息化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上采礦設(shè)備也由小型化向大型化方向發(fā)展，在采礦開采中的各個(gè)方面大型化設(shè)備逐漸替代小型化設(shè)備。我國(guó)露天開采期間，所采用的自卸卡車載重量約為200噸，隨著設(shè)備向大型化方向發(fā)展，載重300噸的自卸車也擴(kuò)大了使用范圍。 此外穿孔設(shè)備的孔徑是150 mm-300 ram，比如特拉斯CDM75E鉆機(jī)[2]。

（二）設(shè)備專業(yè)化

露天采礦開采技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，需要提升其專業(yè)化，在開采結(jié)構(gòu)作業(yè)中需要具備較高的專業(yè)水平，同時(shí)在使用設(shè)備期間對(duì)設(shè)備專業(yè)化也有較高要求。在煤礦開采期間，開采設(shè)備與技術(shù)逐漸向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，通過(guò)專業(yè)化的開采技術(shù)對(duì)提高開采效率與質(zhì)量發(fā)揮著較為重要的作用[3]。

（三）設(shè)備移動(dòng)性強(qiáng)

由于采礦開采作業(yè)受到設(shè)備性能與開采環(huán)境、地形等較大影響，在開采的過(guò)程中嚴(yán)格規(guī)定了設(shè)備的具體移動(dòng)，其移動(dòng)距離與方向也具有較強(qiáng)的技術(shù)性。所以，在作業(yè)期間設(shè)備具體移動(dòng)需要根據(jù)開采實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，以此才能使設(shè)備在作業(yè)面中有正確的移動(dòng)。比如在半連續(xù)作業(yè)的過(guò)程中，較多設(shè)備所使用的均是自己移動(dòng)的設(shè)備進(jìn)行開采工作，既可提高設(shè)備自身的性能，又能提高工作效率。

三、露天采礦技術(shù)與采礦設(shè)備的發(fā)展方向

（一）露天采礦技術(shù)發(fā)展方向

1.車載監(jiān)控系統(tǒng)

在露天采礦開采期間，車載監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向，該系統(tǒng)主要是對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，在監(jiān)控的過(guò)程中觀察設(shè)備是否出現(xiàn)運(yùn)行故障，如果產(chǎn)生故障能夠在第一時(shí)間維修。此外，在一些大型化設(shè)備中還有報(bào)警監(jiān)控功能，此種功能不但會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)控，而且還及時(shí)維修，能夠使維修成本有效降低，同時(shí)降低損耗[4]。

2.高坡位移監(jiān)測(cè)

高坡位移監(jiān)測(cè)離不開定位系統(tǒng)，主要是與GPS定位系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的精準(zhǔn)定位與監(jiān)控，能夠不間斷向計(jì)算機(jī)中傳送邊坡中的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，再深入分析，以此幫助工作人員全面掌握不同邊坡是否的穩(wěn)定，同時(shí)有報(bào)警功能。

3.增加設(shè)備環(huán)保性

我國(guó)經(jīng)濟(jì)在發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)于較多能源短缺，需要依靠進(jìn)口滿足國(guó)內(nèi)需求，在此環(huán)境中更需要研發(fā)環(huán)保設(shè)備，不但能夠增加產(chǎn)出量，而且還可避免我國(guó)環(huán)境惡化。所以，在未來(lái)采礦設(shè)備生產(chǎn)與應(yīng)用時(shí)，應(yīng)關(guān)注使用年限、能耗等因素，使設(shè)備向環(huán)保方向發(fā)展[5]。

（二）露天采礦設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

1.向大型化方向發(fā)展

隨著我國(guó)采礦開采行業(yè)的不斷發(fā)展，目前的設(shè)備很難提高工作效率，無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)使用量。為此制造企業(yè)開始根據(jù)采礦工作特點(diǎn)，制造一些大型采礦設(shè)備，可大大提高采礦效率，逐漸縮小了與一些國(guó)際品牌的差距。比如我國(guó)一些公司生產(chǎn)NTE卡車載重量可達(dá)300噸，其中履帶推土機(jī)可900馬力。此外，采礦設(shè)備逐漸向大型化方向發(fā)展，可減少崗位配置人員數(shù)量，能夠使安全隱患有效降低。但是，近幾年來(lái)，國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)進(jìn)行了改革與整頓，將不同小煤礦進(jìn)行了有效的整合，導(dǎo)致在開采期間易出現(xiàn)采空區(qū)，而因大型設(shè)備在工作期間如果在采空區(qū)上方，極易導(dǎo)致地面出現(xiàn)塌方情況的發(fā)生，對(duì)煤礦企業(yè)而言有較大經(jīng)濟(jì)損失，這也是大型化設(shè)備應(yīng)用中一個(gè)棘手的問(wèn)題。

2.向智能化方向發(fā)展

在采礦開采中應(yīng)用智能化技術(shù)是未來(lái)時(shí)代發(fā)展的要求，煤礦企業(yè)的發(fā)展需要適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，也在較大程度上推動(dòng)了采礦行業(yè)的信息化建設(shè)。將智能化技術(shù)的應(yīng)用在采礦工作中，能夠提高設(shè)備單位工作量，降低工作人員工作量與安全事故發(fā)生率，從而提升工作效率。此外，通過(guò)智能化技術(shù)還可對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，并且在此基礎(chǔ)上判斷存在的問(wèn)題，同時(shí)提出針對(duì)性解決方案[6]。目前，一些設(shè)備中安裝有承載監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要作用是對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到提高工作效率的目的。

3.向人性化方向發(fā)展

在進(jìn)行露天采礦設(shè)備中需要融入人性化是未來(lái)的發(fā)展方向，其中需要從設(shè)備設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)體現(xiàn)人性化，并且還應(yīng)提升設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，同時(shí)保證設(shè)備設(shè)計(jì)符合操作者操作習(xí)慣。在設(shè)備設(shè)計(jì)階段需要在不同環(huán)節(jié)多考慮安全性問(wèn)題，避免設(shè)備在運(yùn)行階段出現(xiàn)不必要的安全隱患，同時(shí)提升設(shè)備操作期間的舒適性，以此提升工作效率。

四、露天采礦設(shè)備與采礦技術(shù)的關(guān)系

（一）運(yùn)輸系統(tǒng)改造

對(duì)礦山實(shí)際情況進(jìn)行深入分析，同時(shí)對(duì)機(jī)車車輛實(shí)施有效改造，以此發(fā)揮礦山交通優(yōu)勢(shì)。在優(yōu)化交通的過(guò)程中，可以將不同形式交通工具進(jìn)行聯(lián)合使用，以此形成多種運(yùn)輸系統(tǒng)，比如汽車與、鐵路、提升機(jī)以及輸送機(jī)進(jìn)行有效結(jié)合，以此提高運(yùn)輸效率，可使凹陷礦山開采深度增加。

（二）新礦山建設(shè)

在對(duì)礦山進(jìn)行建設(shè)的過(guò)程中，主要使用深凹露天礦高效開發(fā)技術(shù)，可使邊坡角度有效增加，同時(shí)通過(guò)多級(jí)并段靠幫開采工藝，能夠使工作幫坡角增加，可降低煤礦開采剝采比，既能提高資源利用率，又可在礦山建設(shè)的過(guò)程中控制建設(shè)費(fèi)用。

（三）提升露天采礦開采安全性

隨著開采設(shè)備逐漸向大型化、智能化方向發(fā)展，能夠有效減少開采工作環(huán)境中設(shè)備運(yùn)行數(shù)量，同時(shí)也可減少人工勞動(dòng)數(shù)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使采礦企業(yè)降低了人工工資的發(fā)放，并且在此基礎(chǔ)上還可減少設(shè)備運(yùn)行成本。此外，隨著設(shè)備逐漸智能化，其功能逐漸完善，可在不同工作環(huán)境中安全、穩(wěn)定運(yùn)行，確保露天采礦開采期間的安全性[7]。

在露天采礦開采的過(guò)程中，開采設(shè)備與開采技術(shù)之間存在一定的關(guān)聯(lián)性，其中科學(xué)技術(shù)的發(fā)展能夠使設(shè)備逐漸向大型化、智能化以及人性化方向發(fā)展，使開采速度不斷加快，能夠縮短開采時(shí)間，增加單位時(shí)間內(nèi)的開采量。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，本文主要闡述了露天采礦技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展方向，從以上論述能夠發(fā)現(xiàn)我國(guó)露天采礦技術(shù)取得了一定的成果，但是很難達(dá)到一些國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)，并且設(shè)備運(yùn)行效率與國(guó)外相比也有一定的差距。為此，采礦工作者除了提升采礦技術(shù)與設(shè)備之外，還應(yīng)提升自身的工作專業(yè)技能，同時(shí)投入技術(shù)創(chuàng)新成本。還可引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的管理理念與技術(shù)，與我國(guó)采礦實(shí)際情況相融合，形成符合我國(guó)采礦開采的理念。隨著我國(guó)近幾年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，與國(guó)際技術(shù)水平差距越來(lái)越小，目前采礦設(shè)備的發(fā)展逐漸向人工化、智能化以及大型化方向發(fā)展，可為露天采礦效率與質(zhì)量的提高奠定良好的基礎(chǔ)。