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大型露天煤矿半连续开采工艺应用探究

发表时间：2020/7/2 来源：《基层建设》2020年第6期作者：李仕为

[导读] 摘要：露天煤矿作为我国煤矿行业的重要部分，基于产能不断提高，比重不断扩大的露天煤矿，在接下来的开采过程中，将应用大型集约化的生产形式，确保开采形式更具合理性的同时，运输结构更加科学，为自身可持续发展目标的实现打下坚实的基础。

        中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司辽宁省沈阳市 110015
        摘要：露天煤矿作为我国煤矿行业的重要部分，基于产能不断提高，比重不断扩大的露天煤矿，在接下来的开采过程中，将应用大型集约化的生产形式，确保开采形式更具合理性的同时，运输结构更加科学，为自身可持续发展目标的实现打下坚实的基础。本文基于大型露天煤矿半连续开采工艺应用探究展开论述。
        关键词：大型露天煤矿；半连续；开采工艺应用探究
        引言
        在经济的蓬勃发展过程中，我国露天煤矿事业也得到了突飞猛进的发展。露天煤矿建设不仅是社会经济发展的关键，也是时代发展的必然要求。但为了减少露天煤矿对我国环境的影响，在对煤矿资源开采过程中，应充分借鉴国外先进绿色的开采技术，全面考虑煤矿资源的开发环境与利用条件，进而对我国煤矿开采工艺实施有效的改进与优化，降低对环境造成的影响，为我国的可持续发展提供动力。
        1露天煤矿开采工艺的特点
        根据我国目前的情况，大部分露天煤矿开采效率不是很高。主要是因为采矿设备落后而受到限制。我国露天煤通常根据物料流动的连续性进行划分，主要分为连续、不连续、反连续三种形式。开采过程不同，选定的采矿设备会有一些差异。通常选择两种类型的独立采矿工艺和组合采矿工艺。每个采矿过程都有不同的特性。例如，剥制工艺通常是根据单斗汽车工艺进行的，我国大部分露天煤矿目前在实际开采过程中被利用。露天煤矿在实际开采过程中剥离表土时，必须利用连续开采工艺进行建筑，半连续开采工艺更适合采煤，综合开采工艺更适合大规模露天煤矿开采的部分。
        2露天煤矿开采工艺
        根据露天矿开采工艺与方法以及露天矿环境影响特点，露天矿绿色开采技术概念界定为：以实现露天煤矿“低开采、高利用、低排放”为目标，从露天矿开采规划、设计、生产、直至闭坑全过程进行环境污染控制。采用以生态恢复为主要工艺环节的绿色开采工艺，以陡帮开采为主的开采方法，以土地占用动态补偿机制为管理手段，形成以绿色度或绿色因子为强制因素的评价指标体系的绿色开采设计理论，从而实现露天矿生态恢复与开采一体化技术。
        2.1拉斗铲无运输倒堆工艺
        当前，我国比较先进的露天开采工艺中就包括拉斗铲无运输倒堆工艺，其可以有效结合排土、运输以及采掘等作业程序，并在露天采矿空闲区域内倒堆剥离物，其具有生产能力强、生产成本低、生产效率高，运用设备少等特点。现阶段，拉斗铲无运输倒堆工艺已经广泛应用在国际上多数露天矿开采中。该工艺对于天气条件、剥离物性质的要求不高，比较适用于缓倾斜煤层或近水平煤层。
        2.2表土剥离工艺
        在露天煤矿的实际开采过程中应用表土剥离技术通常分为卡车或单桶进行间歇开采的两种模式。另一种是用倾卸机、料斗或皮带运输机连续开采。第一个提取过程适用于表土硬度高或结构非常坚硬的岩石等坚硬的煤矿，这种表土如果选择连续开采模式，水很难排出，容易发生堵塞现象，因此一般采用间歇开采模式，通常伴随着爆破技术的一定应用。第二个提取过程主要适用于硬度小或疏松的表土，如果土壤含水量大或粘性很高，如果好卡车或单斗采矿，最好不要使用皮带运输机，不要影响排土场的稳定性。
        2.3 泥灰岩剥离工艺
        泥灰岩下部的岩层密度不均匀，通常颜色较深，不太坚固，常常会存在贝壳状断口。因此，在对泥灰岩进行剥离时，应谨慎进行，具体方法有三种：第一，将单斗间断式和轮斗连续式两种开采模式充分结合进行开采；第二，利用单斗卡车实施间断式开采；第三，利用带式传送机或者是单斗汽车实施半连续模式开采，有时候也会用到破碎开采方式。

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针对这三种开采工艺，各自都有着不同的优势，例如，第一种是充分融合了间断和连续两种开采模式，对各种开采机械设备充分利用，有效提高开采效率；第二种灵活性、可靠性以及适应性都更强，而且管理也更加方便；第三种充分利用了汽车灵活多变的优势。
        3露天煤矿开采发展存在的主要问题
        1)国家指导政策与露天煤矿开发速度不同步。在发展过程中，露天煤矿的单个矿山规模继续扩大，开采地数量迅速增加，同时地方土地政策没有及时调整，露天煤矿土地规划指标不足，土地收购手续复杂，审批时间长，煤矿发生了无题可使用停产现象，矿区成为制约露天煤矿可持续发展的瓶颈问题。国家的生态环境保护政策已经密切，历史拖欠的露天煤不能在短时间内符合标准，目前露天煤矿填埋绿化还不能满足生态环境保护要求。2)露天煤矿开采模式比较单一。我国露天煤矿只不过是现有的一矿洞，按矿划分资源，以相同煤田的露天井工一热开采方式，严重制约了高产量和高效率的发挥，限制了大型路基费的应用，降低了资源回收率。3)全国露天煤矿开采技术发展不平衡。全国露天煤矿总数占中小煤矿总数的85%，仍然以传统的小型挖掘运输设备和采矿技术为主，开垦绿化达不到标准，采矿技术比较落后。比例不到15%的大型露天煤矿也只有100万吨级大型矿山，采购大型挖掘、运输等，采用综合开采技术，提高了采矿技术水平，但全国露天煤矿开采技术的整体发展不平衡。4)露天煤矿的大型核心设备和备件仍然依赖进口。我国露天煤矿使用的电铲、卡车、破碎机、料斗、胡斗等大型核心设备和零部件主要依靠进口，在一定程度上制约了露天煤矿的快速发展。5)高效露天开采工艺应用少。目前，中国露天煤矿开采工艺主要是单桶卡车不连续工程，而轮式铲斗连续、自移动破碎机半连续、铲斗铲倒等高效开采工艺应用少、普遍性高效的新技术开采难以突破。6)生态原始恢复技术还不成熟。目前，露天煤只利用开采引起的生态破坏进行绿地开垦，整体损伤识别、开采同步、恢复原状等核心技术还不成熟。
        4国内露天煤矿开采的未来方向
        通过国内外露天煤矿开采工程现状分析，目前露天开采比较先进的开采工程爆破+料斗铲反推工程(该工程在黑田区使用)，按照黑田区露天煤矿产能90m3料斗铲计算，理论年分割量可达3000万m3以上，但该设备成本达6.5亿美元。设备成本比其他露天采矿工程低，但开采成本比这个工程高。因此，国内露天煤矿开采技术的发展方向主要有以下几点。①大规模高级采矿设备的国产化。露天煤矿开采设备受人支配的情况还没有完全打破，大型吊舱、倾卸机等设备还在初步研究阶段。②开放坑挖掘技术向绿色、智能方向发展。随着环境压力的增加，露天采矿对环境的影响需要解决或缓解，同时高产量和高效率的要求需要依靠智能水平解决。③增加科研投入，重视基础理论研究。国内露天煤矿开采技术设备处于从创新向独立创新的过渡期。自主创新要以坚实的理论为基础。
        结束语
        在经济等方面不断发展的时代背景下，我国煤矿行业迎来了飞速发展时期，而社会各界人士对煤炭产能又提出了更高的要求，由此也带动了我国露天煤矿行业的持续扩张，在煤矿总体产能当中，露天煤矿产能占据总量的绝大多数。在之前的数据当中，在总煤矿产能当中，露天煤矿占据47.48%的比重。基于现代化发展道路当中，露天煤矿企业逐渐增加，在当前乃至未来很长一段时间内，在总体煤矿产能中露天煤矿将占据较大的比重。
        参考文献
        [1]张继平.半连续开采工艺在安格连露天煤矿的应用[J].水力采煤与管道运输,2014(01):34-38.
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        [3]张洪,贺永军,刘梅.露天煤矿剥离半连续开采工艺系统及其应用的研究[J].露天采矿技术,2013(01):9-13+16.
        [4]王炳金,李志波.浅谈半连续开采工艺在小型露天煤矿的应用[J].黑龙江科技信息,2013(01):39.
        [5]郑友毅.我国露天煤矿半连续开采工艺的应用和发展策略[J].煤炭学报,2011,36(05):756-761.