露天煤矿开采理论及工艺技术发展趋势

袁子文

摘要：改革开放以来，我国的综合经济飞速发展，推动着我国露天煤矿事业持续进步。露天煤矿建设是煤炭能源开发利用发展的必然结果，而能源高效利用是推动社会经济发展的关键。在煤炭资源的开采过程中，必须考虑煤炭资源利用条件和开发环境，通过借鉴国外先进开采技术，不断改进、创新、优化我国煤矿开采工艺。

关键词：露天煤矿;开采理论;工艺技术;发展趋势

露天煤矿的快速发展，首先是实现了在露天矿开采理论方面与国际先进开采理论的接轨和融合，建立起我们自己的露天开采理论，在某些方面还形成了独特的理论优势，其次是世界上最先进的4种典型露天开采工艺在中国得到成功应用与发展。

1 露天煤矿开采工艺选择原则

第一，经济效益原则。在选择开采工艺时，首要考虑企业经济效益，必须遵循市场经济的发展规律，重视建矿初期经济效益，以最少的投资快速获取较大的经济效益，缓解煤矿前期资金投入压力;第二，不同环境条件不同开采工艺。在选择开采工艺时，应该结合露天矿建设区域地形、地貌等特征，选择合适的施工工艺;第三，资源赋存条件与煤矿建设规模目标。在选择开采工艺时，需要考虑露天煤矿资源赋存条件和建设规模目标，实现煤矿的滚动可持续发展;第四，设备选型。在选择开采设备时，应该结合当地从事设备驾驶员数量，同时尽量选择高科技、大型的开采设备，降低人员、设备投入量，以减少人的不安全因素，实现高产、高效、经济效益最大化目标;第五，露天开采受气候影响较明显，选择开采工艺必须研究和分析煤矿建地气候。

2 露天煤矿开采工艺及技术发展趋势

2.1 半连续工艺应用更广泛

我国煤田的自然赋存特点、气候条件等，决定了轮斗-带式输送机连续工艺受气候、硬岩等条件限制，应用受到局限;拉斗铲无运输倒堆工艺只应用于部分条件适宜矿田的部分剥离工作中，而我国大多数露天煤矿开采的煤层倾角、岩石硬度、地质构造复杂程度以及气候条件等因素使得半连续工艺得以重视，从而得到广泛的应用。近几年，全球内单斗—自移式破碎机—带式输送机半连续露天开采工艺得以新一轮的快速发展，大型自移式破碎机在澳大利亚Goonyella露天煤矿已稳定运行10多年，该半连续工艺作业成本比传统单斗—卡车工艺降低50%以上，能有效解决卡车运输成本高、尾气排放污染大气环境以及轮胎、备品备件供应不及时的问题。尽管国内露天煤矿受投资控制、外包经营模式的影响，露天矿单斗—自移式破碎—带式输送机半连续工艺应用范围还不广泛，但其本身具有的节能、环保、安全、高效等优点。

2.2 表土剥离工艺

表土剥离工艺存在两种方法：一是单斗—卡车间断式开采;二是轮斗—排土机或者带式运输机连续开采工艺。第一种工艺适用于硬度高的表土，如剥离物结构紧密、硬度大的岩石，如果采取连续开采方式，很难解决疏排水问题，容易堵塞表土层，所以应该采取间接开采方式，这种情况下，应该通过爆破技术辅助进行开采。第二种施工工艺适用于松散、硬度小的表土，可以采用轮斗挖掘机直接开采。

2.3 端帮采煤机得到应用

国内露天煤矿端帮、边帮露头煤较多，由于受采区边界开采限制、开采成本原因（剥采比）、井工转露天等情况，部分资源不能充分回采，造成资源浪费，影响露天矿山经济效益和一定程度上的环保问题。随着新技术—露天端帮采煤机技术的发展，端帮采煤机直接于垂直端帮方向开掘巷道，巷道之間无需支护，也不用锚杆，采用预留煤柱来支撑山体，端帮采煤机可对端帮压煤长度300m以上进行开采，在合法、安全的前提下，开采大量端帮压煤，利用少量人力物力有效提高资源回收率，从而提高生产效率与经济效益。

2.4 露天开采设备发展趋势

①当前我国露天煤矿许多大型化、先进化、环保化设备已实现自发研究生产，一定程度上扭转了国外装备垄断消费市场的局面，为我国露天煤矿大规模、机械化、高效化、环保化发展创造了条件;②大型露天煤矿要求大规格的高效开采设备，同时装备充分利用数字及信息化技术的新成果，加速了智能化的发展，同时，露天装备应更加注重工人的工作环境、健康问题、可操作性、舒适性等人性化的设计理念;③随着信息化、自动化和互联网等技术的发展，如无人卡车的现实（位于澳大利亚西北部的皮尔巴拉地区是闻名于世的铁矿石产区），实现智能化、高效化，彻底解决了人为造成的安全问题，通过无人智能卡车运输实现生产作业稳定，有效保障了生产效率，降低生产成本，企业效益将显著提高。

3 结语

开采工艺逐渐朝着开采集中化和设备大型化、开采工艺连续化、智能化矿山建设、环境保护和安全生产规划化等方向发展。因此，需要深入研究露天煤矿开采工艺，开创露天煤矿发展新局面，提高矿产资源开采率，从而推动我国煤矿经济的可持续发展。

参考文献：

[1]赵红泽，甄选，厉美杰.中国露天煤矿发展现状[J].中国矿业，2016，25（6）12-15.