现代露天开采技术国际发展与我国露天采煤前景

摘要:对现代露天开采技术的世界性发展特点作了分析.回顾了我国露天采煤的发展历史，指出我国寡天采煤的新高潮正在兴起.预测了露天采煤的发展前景，对相应的发展思路提出了若干建议.
关键词:落天开采技术;露天采煤;发展前景;发展思路

 露天开采技术世界发展特点:
1.1 高度集中化开采与集约化经营目前 世 界 最大的露天煤矿年产量已达5060Mt/a，位于德、美、哈萨克斯坦等国;年产量20 Mya以上的露天煤矿则遍及俄、澳、波、捷等国。
由大 型 企 业集团占有煤炭生产及市场销售的集中化份额，是矿业集中化开发又一重要趋势。2000年国际十大煤炭公司控制着8.5亿t的煤炭年产量。
1.2开采工艺多样化
当代 露 天 采矿工艺的技术发展趋势是:
(1) 设 备 大型化，开采集中化。实践证明，采用大型开采设备可以明显提高矿山产量与经济效益。例如，单斗电铲与卡车的标志性配套规格，每隔15一20年就要更新换代一次。目前单斗电铲勺斗容积已达76.5 m3，其装载重量超过100 t;与之相匹配的卡车载重量已达363 t。单个露天矿的生产能力已逾60 MVa,
(2) 开 采 工艺的连续化。最具代表性的全连续工艺是轮斗铲采掘一胶带运输机运输一排土机排土，采用这种工艺可以实现高效率、低成本。但限于矿岩性质等因素，全连续工艺的应用范围受到限制。近40一50年中，露天矿半连续工艺得到了越来越广泛的应用，以适应当地的埋藏条件。代表性的半连续工艺有:单斗电铲采掘一(工作面卡车运输一)移动式破碎机(可移式破碎机)一胶带运输系统;轮斗挖掘机采掘一卡车运输系统等。
(3) 生 产 环节的合并化与开采工艺的简化。露天开采基本生产环节有采装、运输与排土。条件适宜时可采用某种开采设备，实现2个甚至3个生产环节的合并，以简化开采过程并大幅度降低开采成本。巨型拉斗电铲倒堆剥离是一种典型的合并式工艺;铲运机剥离工艺是另一种合并式工艺类型。
(4) 开 采 工艺的综合化。随着矿山开采的集中化趋势，单个露天矿的开采范围趋于扩大，开采深度日益增加，开采境界内矿岩赋存条件往往复杂多变。针对这种情况，传统的单一开采工艺方式往往不能与之相适应，使开采效率降低，开采成本提高。近年来，多种开采工艺综合应用已经成为大型露天开采的一种发展模式。
我 国准 格 尔矿区黑岱沟露天矿表土剥离采用轮斗挖掘机一胶带系统，硬岩剥离即将采用巨型拉斗铲倒堆工艺，采煤采用单斗电铲一卡车一半固定破碎一胶带运输工艺，辅之以部分单斗电铲一卡车用于剩余硬岩的剥离工程。这是一个典型的综合工艺系统，各种工艺因地制宜，发挥所长，可望取得很好的综合经济效益。
1.3 企业管理计算机化，建设智能矿山
随着 计 算 机技术的日新月异，计算机己广泛应用到露天开采许多领域，从矿床勘探与地质模型建立到矿山设计计划，从矿区及矿山生产管理到设备故障监测等，计算机己成为不可缺少的有刀工具。
1.4 合理充分利用资源，重建生态环境，保持可持续发展对 于矿 山 环境保护方面，如复垦造田，三废处理，滑坡防治，煤炭自燃防治等，提出了许多新的技术问题。合理充分利用矿产资源，实现矿业可持续发展，涉及子孙后代长远利益，己受到各国普遍关注。
2 我国露天采煤发展历史简要回顾
2.1 第一阶段
20 世 纪 50一60年代，我国在原苏联援助下，建设了一批露天开采骨干矿山。其中抚顺、海州矿生产能力皆在3 Mt/a以上。全国露天煤矿年生产能力为2000余万t.这一 阶 段 的露天开采工艺，以单斗一铁道工艺为主，完成产量占90%以上。较大型露天矿采用3一4 m3单斗电铲，向标准轨距(1 435 mm)列车装车;小型露天矿则多采用1 m3电铲装载窄轨
(900 mm以下)矿车，只有个别矿山采用卡车运输。准轨机车粘着质量为80一150 t，自翻车载重50一60 t。
2.2 第二阶段
20 世 纪 70年代改革开放以后，我国决定开发五大露天煤矿，即安太堡、黑岱沟、霍林河、伊敏河、元宝山露天矿。其设计总生产能力为52 Mt/a,自80年代至90年代，五大露天已经先后建成移交生产。这一 阶 段 ，露天开采工艺也发生了较大变化。卡车运输逐渐取代铁道运输，1991年统计，在14个国营统配露天煤矿中，58%的煤和43%的剥离物已由卡车运出。随着新建矿山产量规模的逐年提高，此比例继续扩大，目前卡车运输己占统治地位。在这 一 阶 段，开采设备规格不断加大。单斗一卡车工艺的设备配套大致有:
3一 4 m 3 电铲+ 20一30t 卡车
8一 14 m 3电铲+ 68一108t 卡车
23 一3 5 m 3电铲+ 154一172t 卡车
与此 同 时 ，发展了连续开采工艺与半连续开采工艺。在小龙潭和黑岱沟露天矿，采用了轮斗铲采掘一胶带运输一排土机排土的全连续剥离工艺。在霍林河、抚顺西露天矿等采用了单斗铲采掘一卡车一坑内破碎机，胶带运输的采煤工艺。2.3 第三阶段:我国露天采谋新高潮正在兴起
2.3.1 背景
(1 )国 际 石油供应紧张，油价大幅度上涨。我国能源面临紧张局势，以煤炭为主的能源结构将持续多年。
(2) 我 国 现有煤炭实际可利用的保有储量中，矿井储量相当紧张，按近期年产量计，由于矿井回收率低，储量备用系数高，只能维持20一30年;露采储量则可维持100年以上。
(3) 现 代 开采新技术新工艺的引入，使在条件适宜地区露天开采成本大幅度下降，劳动生产率大幅度提高，获得显著经济效益。例如:拉斗铲倒堆开采、抛掷爆破技术、高强度半连续开采设备的使用等等。
(4) 煤 、 电、运协调发展与多元化经营，为需量巨大的电力用煤开辟了广阔的市场。
(5) 煤 炭 产业结构的调整，关闭大批乡镇煤矿，为实现优势资源的集中化开采、规模化经营以及有限资源的充分有效利用扫清了人为障碍。
2.3.2 进入21世纪以来，我国露天煤矿发生了若干重要变化近 年在 卖 方市场的刺激下，生产矿山纷纷增加产量，扭亏增盈，多年来未达设计产量的矿山迅速实现达产。黑岱沟、安家岭、霍林河南露天矿的发展尤为喜人。生产 矿 山 在已有高产高效基础上进行改扩建，同时引进先进工艺与技术，以进一步提高经济效益。如黑岱沟引进巨型拉斗铲，辅以抛掷爆破，进行倒堆剥离，将原生产能力12 Mt/a提高到20 Mt/a;小龙潭露天矿进行技术改造，将年产量由原设计4.8 Mt/a一举提高到13 Mt/a;伊敏河露
天矿3期扩建生产能力将达21 M帅。若 干 新 建矿山已经立项或已动工兴建。于1997年动工建设的安家岭露天矿已经建成;胜利1号露天矿设计产量20 Mt/a，采用拉斗铲倒堆与
移动破碎半连续工艺进行剥离工程;哈尔乌素露天矿设计产量20 Mt/a，采用拉斗铲倒堆，56 m'级电铲+300 t以上级卡车进行剥离;白音华露天矿设计产量15 Mt/a，采用移动破碎半连续工艺进行剥采工程等等。
3 我国露天采煤发展前景与建议
3.1 发展前景
我 国露 天 采煤新高潮正在到来。这个露天开采新高潮的标志是:采用现代先进开采技术与工艺，实行高度集中化开采，充分利用工程承包制，快速建设露天矿。预计 我 国露天煤矿可望于年内达到年总产量1亿t煤的生产规模，2010年将突破年产2亿t原煤的总生产规模，全国露天煤矿远景总生产能力将达5一7亿t。发展前景相当乐观。
3.2 关于发展思路的若千建议
(1) 坚 持 对优势煤炭资源实行集中化开采，实现大规模生产的经济效益;实行大集团经营战略，实现高度集约化经营。
(2) 因 地 制宜，大胆采用行之有效的各种先进开采工艺，以便在优势煤田实现高度集中化开采，取得高度经济效益。
①扩 大 拉 斗铲倒堆剥离的应用范围，强化拉斗铲的利用，辅之以抛掷爆破与大型推土机的有力配合作业。
②开 采 设 备大型化是优势资源集中化开采的必然要求，也是简化剥采工程并降低开采成本提高经济效益的重要途径。
目前 国 际 特大型矿山主流设备系列是:
单斗 电 铲 :斗容40一60m '
自卸 卡 车 : 载重量280- 3 60t
③采 用 半 连续开采工艺进行露天矿山剥离和采矿工程，是国际性发展趋势。大型移动式破碎机的出现，为实现单斗电铲采掘一移动式破碎一胶带运输机运输一排土机排土的先进半连续工艺创造了条件。其推广应用可望大幅度降低剥采成本，简化剥采工艺，节约燃油消耗。
④剥 采 工 艺的选择，贵在因地制宜。对于范围广阔、能力巨大的大型矿山，针对不同开采深度、不同地段、不同开采对象的特点，采用不同开采工艺，并组成综合工艺，以实现优化开采效果，已成为现代矿山发展趋势。
(3 )有 关 的体制、规范、制度应该适应新形势的要求，进行修订、完善，以求不断促进露天开采的迅速发展。
(4 )通 过 工程承包，加快露天矿建设，是近年来我国露天煤矿建设的一项重要经验。这项措施有待进一步发展，使之更灵活地应用，得到更快更好的矿山建设效果。
(5 )矿 山 设计工作应有先进性与前瞻性。设计成果应充分体现现代矿业科学技术与经营管理的进步;设计思想应有超前意识，预见到可能的技术发展方向，避免在矿山建成时即已落后于时代。