我國(guó)露天煤礦開采技術(shù)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

【摘要】隨著露天開采技術(shù)與裝備的發(fā)展，露天開采應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，露天開采所占的比重也越來(lái)越大。本文介紹了國(guó)內(nèi)露天煤礦開采現(xiàn)狀，探討了露天煤礦開采技術(shù)裝備以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】露天開采 , 大型化,集中化

【 abstract 】 with open mining technology and equipment development, is widely used in coal mining, outdoor KaiCaiSuo in proportion of the also more and more big. This paper introduces the development status of domestic open coal mine, this paper probes into the open coal mine mining technology equipment as well as the future developing trend.

【 key words 】 in coal mining, large-scale, centralization

中圖分類號(hào)：O741+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

露天開采技術(shù)概述

露天采礦是指利用一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備，在敞露的空間從事開采作業(yè)，已經(jīng)廣泛用于開采煤炭、金屬礦、冶金輔助原料建筑材料及化工原料等礦床。當(dāng)今世界95％以上的能源和80％以上的工業(yè)原料都來(lái)自礦產(chǎn)資源。我國(guó)鐵礦石90%，有色金屬礦石52%，化學(xué)原料礦石77.7%,建材礦石近100%采用露天開采方式，煤炭雖然是我國(guó)的主要能源，但露天開采比重不足10％。

目前已建成或正在改擴(kuò)建的千萬(wàn)噸露天煤礦有準(zhǔn)格爾黑岱溝露天煤礦（30.0Mt／a），寶日希勒一號(hào)露天煤礦(20.0Mt／a)、魏家峁露天煤礦(一期6.0Mt／a，二期12.0Mt)、白音華三號(hào)露天煤礦(14.0Mt／a)、錫林浩特勝利東二號(hào)露天煤礦(10.0Mt／a)、神華新疆準(zhǔn)東露天煤礦(20.0Mt／a)和新疆帳篷溝露天煤礦(10.0Mt／a)等。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)煤炭礦山的露天開采工藝有：

（一）間斷開采工藝。有單斗—鐵道開采工藝、單斗—卡車開采工藝等。

（二）半連續(xù)開采工藝。有單斗—卡車—半固定破碎機(jī)—帶式輸送機(jī)開采工藝、單斗—移動(dòng)式破碎機(jī)—帶式輸送機(jī)開采工藝等。

（三）連續(xù)開采工藝。輪斗—帶式輸送機(jī)—推土機(jī)開采工藝。

（四）拉斗鏟倒堆開采工藝。

（五）綜合開采工藝。

根據(jù)煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃，到2015年，全國(guó)煤炭生產(chǎn)能力將達(dá)到41億噸/年，煤炭產(chǎn)量控制在39億噸/年左右,其中露天煤礦生產(chǎn)能力將達(dá)到8億噸/年，千萬(wàn)噸級(jí)礦井(露天)達(dá)到60處,我國(guó)煤炭露天開采將進(jìn)入新的發(fā)展階段。

我國(guó)露天煤礦開采的技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)露天煤礦經(jīng)過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已進(jìn)入了大型化、集中化、現(xiàn)代化的新時(shí)代。尤其是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的露天采礦設(shè)備以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大大提高了露天煤礦開采的效率。

2.1開采方式

我國(guó)現(xiàn)有生產(chǎn)露天礦采用的開采程序都比較單一，主要采用緩工作幫、全境界開采方式。煤礦絕大多數(shù)采用工作線呈平行走向分布，垂直走向推進(jìn)的縱向開采方式。

露天礦開拓的核心問(wèn)題是運(yùn)物方式。目前采用的開拓方法主要有鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸、鐵路與公路聯(lián)合運(yùn)輸、汽車箕斗聯(lián)合運(yùn)輸、汽車破碎機(jī)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)取?/p>

2.2開采設(shè)備

穿孔是堅(jiān)硬礦巖露天礦的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。目前我國(guó)金屬礦山主要采用孔徑250mm的牙輪鉆和孔徑200mm的潛孔鉆，部分礦山使用孔徑310mm的牙輪鉆和孔徑250mm的潛孔鉆。

近年來(lái)，我國(guó)露天礦在爆破技術(shù)和新型炸藥研制方面取得較大進(jìn)展。在露天礦基建剝離時(shí)，成功地進(jìn)行了萬(wàn)噸級(jí)大爆破和數(shù)十次百噸級(jí)和千噸級(jí)的大爆破，掌握了在各種復(fù)雜條件下進(jìn)行松動(dòng)爆破、拋擲爆破及定向爆破的技術(shù)。在炸藥加工方面，成功研制出了多胺油炸藥、多孔粒狀胺油炸藥、乳化炸藥和防水漿狀炸藥。

我國(guó)大、中、小型露天礦一般采用1～4.6m3挖掘機(jī)進(jìn)行采裝。這種挖掘機(jī)對(duì)大型露天礦來(lái)說(shuō)，規(guī)格小，效率低，全年效率一般為100～120萬(wàn)噸。目前少數(shù)大型露天礦采用6m3和7.6m3挖掘機(jī)裝載，全年效率可達(dá)400萬(wàn)噸左右。

尤其是露天煤礦采用的半連續(xù)工藝，其工藝系統(tǒng)環(huán)節(jié)的配合與設(shè)備選型、開拓運(yùn)輸方式、破碎機(jī)類型、設(shè)置及破碎過(guò)程參數(shù)選擇、工藝系統(tǒng)的可靠性等均

對(duì)半連續(xù)工藝系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。因此，設(shè)計(jì)部門、生產(chǎn)企業(yè)對(duì)半連續(xù)工藝系統(tǒng)的優(yōu)化具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。我國(guó)露天煤礦建設(shè)中，先后引進(jìn)英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家的挖掘機(jī)、大型卡車、破碎機(jī)。

2.3運(yùn)輸設(shè)備

露天礦鐵路運(yùn)輸采用重80噸、100噸和150噸的重聯(lián)(兩臺(tái)80t牽引機(jī)車經(jīng)改造連成一體)的 電機(jī)車和載重60噸的翻斗車。汽車運(yùn)輸一般使用載重20～40噸級(jí)的自卸汽車。少數(shù)礦山使用了100噸級(jí)的電動(dòng)輪汽車，個(gè)別礦山還引進(jìn)了170噸的載重汽車。

我國(guó)露天開采工藝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

高效集約化礦井建設(shè)是煤炭工業(yè)的發(fā)展方向。我國(guó)露天開采技術(shù)今后的發(fā)展方向是開采規(guī)模大型化、工藝設(shè)備大型化、工藝連續(xù)化和半連續(xù)化、開拓方式多樣化，并且擴(kuò)大電子計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)工程等學(xué)科在露天礦設(shè)計(jì)、規(guī)劃和生產(chǎn)中的應(yīng)用，便于選擇最優(yōu)方案，并使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。

3.1設(shè)備大型化與開采集中化

目前煤礦使用的電鏟最大斗容量已達(dá)76.5m3，在大唐國(guó)際錫林浩特礦業(yè)公司率先實(shí)現(xiàn)使用，與之相配套的卡車最大裝載質(zhì)量達(dá)360t，液壓挖掘機(jī)最大鏟斗容量達(dá)55m3,拉斗鏟的鏟斗客積達(dá)160m3；輪斗挖掘機(jī)日生產(chǎn)能力24萬(wàn)m3；移動(dòng)式破碎機(jī)破碎能力超過(guò)10000t/h。

3.2開采工藝連續(xù)化

現(xiàn)在露天采礦最具代表性的全連續(xù)工藝是輪斗挖掘機(jī)—帶式輸送機(jī)—排土機(jī)工藝，具有高效率、低成本的特點(diǎn)。但由于礦產(chǎn)資源埋藏和地質(zhì)條件不同，連續(xù)工藝的應(yīng)用受到限制。

半連續(xù)工藝能夠更好的適應(yīng)各類礦藏埋藏條件，達(dá)到了廣泛應(yīng)用。其中最典型的半連續(xù)工藝是單斗—卡車—半固定破碎站—膠帶輸送機(jī)系統(tǒng)，該工藝同時(shí)具備單斗—卡車適應(yīng)性強(qiáng)和帶式輸送機(jī)成本低的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)許多大型露天煤礦達(dá)到了廣泛應(yīng)用。此外，單斗—移動(dòng)式破碎機(jī)—膠帶輸送工藝系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)坑內(nèi)破碎后直接接入膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)多臺(tái)階運(yùn)行，在我國(guó)伊敏河露天煤礦投入了使用，中電投白音華露天煤礦也將試用該工藝。

近幾年，多種開采工藝綜合應(yīng)用已經(jīng)成為大型露天礦開采的一種發(fā)展模式。例如我國(guó)自行設(shè)計(jì)自行組織建設(shè)與管理的準(zhǔn)格爾礦區(qū)黑岱溝露天礦上部黃土采用輪斗挖掘機(jī)—膠帶運(yùn)輸機(jī)—排土機(jī)連續(xù)工藝；巖石剝離采用吊斗鏟倒堆—單斗電鏟—卡車間斷工藝；下部煤層采用單斗電鏟—卡車—半固定破碎站—膠帶運(yùn)輸機(jī)半連續(xù)工藝，成為世界露天煤礦工藝與設(shè)備集大成者。

表土剝離采用輪斗挖掘機(jī)—膠帶系統(tǒng)，硬巖剝離采用拋擲爆破與巨型吊斗鏟倒堆工藝，輔之以單斗電鏟—卡車用于剩余硬巖的剝離工程，采煤采用單斗電鏟—卡車—半固定破碎站—膠帶運(yùn)輸機(jī)工藝。這種綜合工藝系統(tǒng)充分發(fā)揮了各種工藝的優(yōu)勢(shì)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3智能化礦山建設(shè)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子信息技術(shù)廣泛應(yīng)用到露天開采的各個(gè)領(lǐng)域。從礦床勘探、地質(zhì)模型的建立到礦山設(shè)計(jì)，從礦山的生產(chǎn)管理、流程調(diào)度到設(shè)備故障監(jiān)測(cè)，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為礦山露天開采當(dāng)中不可缺少的工具。

3.4安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)規(guī)范化

合理充分開發(fā)和利用礦產(chǎn)資源，重建礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，保持礦山可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)受到人們的普遍關(guān)注。在礦山環(huán)境保護(hù)方面，土地復(fù)墾、三廢處理、高陡邊坡防治及煤炭自燃等問(wèn)題都給人們不斷提出新問(wèn)題，促使人們不斷深入研究露天采礦與生態(tài)重建一體化等新理論、新方法和新技術(shù)。

結(jié)束語(yǔ)

文章分析了我國(guó)露天開采技術(shù)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于整個(gè)行業(yè)有一個(gè)比較宏觀的把握，相關(guān)內(nèi)容值得從業(yè)人員參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]駱中洲．露天采礦學(xué)(采礦工藝)[M]徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社。1996．

[2] 曾憲輝，林連寶，鄒凱．紫金山金礦地下采空區(qū)頂板上露天臺(tái)階失穩(wěn)的控制[J]．有色金屬，2002，54(2)：93—97．

[3] 林連寶．紫金山金礦地下轉(zhuǎn)露天開采采空區(qū)圍巖工程地質(zhì)特征及危害控制[J]．有色礦山，2003，32(2) 10一14．

[4] 張建民．中國(guó)地下煤火研究與治理[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2008．

[5]張陽(yáng)榮．紫金山金礦露天開采中的地采空區(qū)危害及其技術(shù)對(duì)策[J]．黃金，2002，23(5)：11—14．