我国露天开采技术发展研究
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作者: 田维霖
中图分类号：TD文献标识码：A 文章编号：1008-925X（2010）12-0150-01
摘要：对现代露天开采技术的世界性发展特点作了分析。探讨了我国露天采煤科技发展战略，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：露天开采技术 露天采煤 发展
70年代以来，煤炭在一次能源中所占比重在70%左右。据专家预测，在未来100年内，煤炭在我国一次性能源构成中仍占主导地位。中国人均煤炭探明可采储量仅为世界人均平均值的1/2。可见我国煤炭资源虽然储量大，但相对储量明显不足，而且石油和天然气的储量又很少。按目前预测，到2010年我国煤炭需求量将达21~23(亿)t/a。按此开采强度递增，我国煤炭开采不足维持50年。由此可见，如何开采煤炭资源将关系到我国的能源安全问题。煤炭开采可持续发展问题，随着国民经济的飞速发展，逐渐凸现出来。优先大力发展劳动生产率高、资源回收率高、生产能力大、安全性好的露天煤矿势在必行。
1、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50~60Mt/a，位于德、美、哈萨克斯坦等国；年产量20 Mt/a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
(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15~20年就要更新换代一次。目前单斗电铲勺斗容积已达76.5m3；，其装载重量超过100 t；与之相匹配的卡车载重量已达363t。单个露天矿的生产能力已逾60Mt/a。
(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40~50年中，露天矿一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《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。
2、制约煤炭资源开发的因素
我国是煤炭资源大国，煤炭资源总量大体在俄罗斯、美国之后，但是在市场经济条件下，煤炭资源数量问题不再是唯一的关注对象，而影响开采成本各项技术指标，包括地质条件、生态环境条件、质量和开采工艺方法等，将是决定开发利用的主要制约因素。我国4个煤炭资源区域，区域不同各主要制约因素也不相同。一区开采条件、生态环境容量中等，地处经济相对较发达地区，但可供建设的特大型、大型煤矿的储量不多，制约煤炭资源开发的主导因素是开采地质条件，属开采条件制约型地区；二区主要包括黄土高原，内蒙古高原，煤炭资源丰富，开采地质条件较好，但本区最主要的制约因素是生态环境脆弱，环境容量小，煤炭资源开发受到环境制约，二区属生态环境制约型地区；三区煤炭资源相对丰富，但开采条件较差，煤炭资源开发的主要矛盾是高硫煤占资源总量1/3左右，即煤质问题严重，三区属煤炭质量制约型地区；四区经济发达，生态环境较好，但煤炭资源贫乏，煤质、开采条件很差，四区属资源数量制约型地区。
3、我国露天采煤科技发展战略
露天采煤技术是露天采煤科技发展的主题，露天采煤工艺是发展采煤技术的最活跃的因素，采煤工艺和技术的创新，则是露天矿安全及生产能力得以充分发挥重要保证。大型、新技术、综合工艺、集约化生产、开采-复垦一体化、数字智能化管理是21世纪露天采煤工艺和技术发展的主要趋向。
3.1明确露天开采优先发展的原则，分析条件择优开发。我国露天煤田的资源条件不如美国、澳大利亚，但与俄罗斯、印度等国相仿，应提早划分和保护露天开采资源。近些年我国探明的一批特大型煤田，如胜利、白音华、东胜等矿区煤炭储量在百亿吨以上，加上原有准格尔、霍林河、平朔等10余处特大型煤田，全国可供露天开采的煤炭资源储量相当丰富，可使我国21世纪露天采煤保持高强度持续发展。
3.2重视科学研究，组织科技攻关。应重视露天煤田开发前科技准备，开发中的科学试验和开发后的科技跟踪工作，做到开发前技术准备充分，开发中及时解决生产过程中技术难点和开发后技术完善，保证露天采煤工艺系统高效运行和不断完善，达到高产、高效、低成本。
3.3实施优势资源集约化开发，发展连续、简化开采工艺。由大型企业集团占有煤炭生产、销售份额，是煤炭集约化开发一个重要趋势[21]，露天开采可实现优势资源的集约化开采，实现大规模生产的高效益。过去露天采煤经济合理剥采比是6m3/，t采用连续、简化、综合开采工艺后，可达到8~10 m3/t甚至更高。
4、我国煤矿露天开采的发展方向
科技已经日益渗进人们的生活，高科技促进了全球化，带动了数字化。因此坚持与时俱进，利用高科技给我们带来的好处，这也是我们在煤矿露天开采时应该注意到的问题。在开采中，我们应该用高科技手段来进行管理与开采，这不仅是世界煤矿露天开采的发展方向，也应该是我们的发展定位。因此在露天开采煤矿充分利用高科技手段将是我们以后发展的主要方向。今后我们要充分利用计算机的辅助功能，采用数字化管理，进行智能监控，广泛利用高科技开采设备等，只有这样我们才能在煤矿开采方面翻开崭新的一页。
参考文献：
［1］张宏，史志斌．我国煤炭资源可持续保障能力研究[J]．煤炭经济研究，2006
［2］中国可持续发展煤炭资源战略研究课题组．中国可持续发展煤炭资源战略研究[R]．北京：中国工程院，2003．
［3］陈武，唐辛，张希诚．我国煤炭资源及其开发利用研究[J]．煤炭经济研究，2003，(7)．
［4］田山岗．中国煤炭资源有效供给能力态势分析[J]．中国煤田地质，2001．
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