我國(guó)露天煤礦開采工藝之淺見

王華 王國(guó)輝 李振明

摘 要：在研究我國(guó)露天煤礦開采工藝的工作中，必須結(jié)合我國(guó)的資源分布情況、地質(zhì)等因素，充分吸收國(guó)外優(yōu)秀的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)露天煤礦開采事業(yè)的發(fā)展，提高開采工藝水平，本文對(duì)我國(guó)露天煤礦開采工藝進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：露天；煤礦；開采；工藝

隨著露天煤礦事業(yè)的進(jìn)步發(fā)展，露天煤礦開采工藝技術(shù)也不斷革新，由于我國(guó)科技的發(fā)展，機(jī)械化大規(guī)模的開采逐漸取代傳統(tǒng)的人力開采。目前各個(gè)國(guó)家依據(jù)本國(guó)的煤炭資源分布狀態(tài)，研發(fā)出具有本國(guó)特色的露天煤礦開采工藝。我國(guó)的露天煤礦開采工藝也向著多種工藝、連續(xù)工藝和使用大型機(jī)械設(shè)備方向發(fā)展。近幾年，我國(guó)露天煤礦開采工藝飛速發(fā)展，綜合使用多種開采工藝逐漸成為主流。

1 露天煤礦開采工藝選擇的原則

第一，選擇開采工藝時(shí)必須考慮企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該使用最少的投資獲得最大的效益，遵循市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，重視初期效益；第二，選擇開采工藝時(shí)要考慮到露天開采的規(guī)模大小程度，同時(shí)要促進(jìn)露天煤礦開采的滾動(dòng)發(fā)展；第三，選擇露天煤礦開采的機(jī)械設(shè)備是，應(yīng)首先考慮大型、先進(jìn)、有科技含量的機(jī)械設(shè)備，以保證實(shí)現(xiàn)高效、高產(chǎn)的目標(biāo)，確保工期，最大程度的獲取經(jīng)濟(jì)效益；第四，具體問題具體分析，選擇露天煤礦開采工藝時(shí)，應(yīng)該首先考慮要進(jìn)行開采的煤礦的特點(diǎn)，制定適合其開采的工藝技術(shù)；第五，對(duì)于當(dāng)?shù)貧夂?，比如常年陰雨、多風(fēng)、冬季嚴(yán)寒、夏季酷暑、干燥等氣候進(jìn)行充分的研究，之后再制定科學(xué)合理的開采工藝。

2 傳統(tǒng)露天煤礦開采工藝

傳統(tǒng)的露天煤礦開采使用卡車和拉鏟或者輪斗和單斗挖掘機(jī)或者綜合運(yùn)用。對(duì)于開采工藝，即使用輪斗連續(xù)開采工藝對(duì)上部40m的黃土底層進(jìn)行開采，使用卡車和單斗挖掘機(jī)對(duì)中部巖石底層進(jìn)行開采，使用拉鏟對(duì)下部45m的巖石底層進(jìn)行開采。

2.1 平緩礦床的開采工藝

平緩礦床是指傾角小于12°的礦床，對(duì)于此種礦床，有三種開采工藝。

第一，采用倒推法進(jìn)行露天煤礦開采。采用索斗鏟或者機(jī)械鏟將剝離物向前一采掘帶，緊接著將采礦工作面向前推進(jìn)。剝離高臺(tái)階時(shí)，一般使用索斗鏟，這是由于索斗鏟比機(jī)械鏟的重量輕1.8倍左右。若剝離臺(tái)階更高時(shí)，可以進(jìn)行多次推倒。主要是用的機(jī)械及使用方法是使用一臺(tái)索斗鏟進(jìn)行二次推倒或使用兩臺(tái)索斗鏟進(jìn)行配合工作或使用一臺(tái)索斗鏟一臺(tái)機(jī)械鏟相互配合工作。

第二，采用橫運(yùn)法進(jìn)行開采。使用懸臂排土機(jī)和排土橋?qū)冸x物運(yùn)往采空區(qū)，運(yùn)送時(shí)要將剝離物與工作線垂直。由于運(yùn)輸設(shè)備規(guī)格不同，在推進(jìn)時(shí)，采礦臺(tái)階與剝離臺(tái)階的距離也不相同，但是對(duì)于兩者距離的限制范圍比推到法寬松。此種方法主要應(yīng)用于剝離厚度較大的開采情況中。

第三，采用縱運(yùn)法進(jìn)行開采。使用輪斗機(jī)車、單斗氣車、單斗帶式輸送機(jī)或者單斗機(jī)車將剝離物縱向運(yùn)往采空區(qū)，運(yùn)送時(shí)要注意將剝離物繞過端幫。此種方法靈活性較大，不受剝離巖石厚度以及運(yùn)輸設(shè)備的規(guī)格限制。

對(duì)于這三種方法，縱運(yùn)法最差，橫運(yùn)法次之，推到法最佳。

2.2 傾斜礦床的開采方法

這種情況一般是將剝離物運(yùn)送至場(chǎng)外，只有開采工作進(jìn)行到一定的深度后，才能使用采空區(qū)進(jìn)行內(nèi)排。布置工作線的方法主要有兩種，第一種是垂直礦體走向布置，第二種是沿礦體方向布置。

選擇推進(jìn)方向和初始位置時(shí)，必須充分考慮生產(chǎn)剝采比的均衡、基建剝離量、運(yùn)輸方式、生產(chǎn)能力以及礦床的地質(zhì)地形條件等因素。在進(jìn)行開采工藝研究時(shí)，要考慮到經(jīng)濟(jì)效益，推遲剝離高峰、減少基建剝離量。

3 現(xiàn)代露天煤礦開采工藝

3.1 表土剝離工藝

在表土剝離工藝中，主要存在兩種方法，即使用排土機(jī)、帶式輸送機(jī)和輪斗進(jìn)行連續(xù)開采的工藝以及使用卡車和單斗進(jìn)行間斷開采。若表土硬度較小、較為松散，則優(yōu)先使用輪斗挖掘機(jī)進(jìn)行直接的開采運(yùn)送，可以使用第一種工藝進(jìn)行連續(xù)開采；若表土較為堅(jiān)硬，例如剝離物為巖石等硬度大、結(jié)構(gòu)緊密的物體，由于采用連續(xù)開采工藝不容易將水排出，導(dǎo)致表土層堵塞，則不應(yīng)使用連續(xù)開采工藝。在這種情況下，需要使用爆破技術(shù)進(jìn)行開采裝運(yùn)，所以輪斗挖掘機(jī)不適用于此種環(huán)境。另外，粘土巖和表土的含水量大、粘性非常高，若使用帶式輸送機(jī)影響排土場(chǎng)的穩(wěn)定性。所以此時(shí)應(yīng)該是用卡車和單斗進(jìn)行開采。

3.2 泥灰?guī)r剝離工藝

在露天煤礦開采中，泥灰?guī)r層不堅(jiān)固，下部顏色較深，有貝殼狀的斷口，密度均勻一致。在剝離泥灰?guī)r時(shí)，主要采用三種工藝方法：第一，使用輪斗卡車進(jìn)行連續(xù)工藝，使用單斗卡車進(jìn)行間斷工藝，兩種工藝結(jié)合使用；第二，使用帶式傳送機(jī)和單汽車進(jìn)行破碎以及半連續(xù)工藝；第三，使用單斗汽車進(jìn)行間斷工藝。第一種工藝方法充分使用了系統(tǒng)以及設(shè)備，通過連續(xù)工藝和間斷工藝的相互配合，提高了工作效率，但兩者在相互協(xié)調(diào)工作時(shí)可能對(duì)彼此造成干擾。第二種方法主要使用汽車進(jìn)行開采，充分利用汽車靈活機(jī)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。第三種方法靈活性較強(qiáng)，更加可靠，便于管理，同時(shí)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

4 現(xiàn)代露天煤礦開采工藝發(fā)展趨勢(shì)

4.1 開采集中化與設(shè)備大型化

近幾年，露天煤礦開采使用的電鏟已經(jīng)達(dá)到76.5m?，我國(guó)已有一些企業(yè)進(jìn)行使用，與此同時(shí)，配套使用的卡車載重量已經(jīng)達(dá)到360t。

4.2 開采工藝連續(xù)化

目前我國(guó)露天煤礦開采研究出使用排土機(jī)、帶式輸送機(jī)、輪斗挖掘機(jī)進(jìn)行連續(xù)開采的工藝，與傳統(tǒng)的間斷式工藝相比，連續(xù)工藝成本更低，效率更高，可以更好的實(shí)現(xiàn)企業(yè)以最小的投資獲得最大利潤(rùn)的目的。但是在實(shí)際應(yīng)用中，煤礦開采的環(huán)境多種多樣，存在形式也不盡相同，這就使連續(xù)工藝在實(shí)施時(shí)受到一定的阻礙。

半連續(xù)開采工藝的應(yīng)用范圍更廣，不受煤礦存在形式的制約，因此我國(guó)使用此種工藝方法較為廣泛。近年來，許多企業(yè)在進(jìn)行露天煤礦開采時(shí)，綜合使用多種工藝進(jìn)行大型開采。

4.3 智能化礦山建設(shè)

近幾年計(jì)算機(jī)在我國(guó)露天煤礦開采事業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在對(duì)煤礦資源進(jìn)行勘測(cè)、對(duì)煤礦開采工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)、對(duì)開采過程進(jìn)行管理、對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制等方面，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為露天煤礦開采中不可或缺的先進(jìn)工具。

4.4 環(huán)境保護(hù)及安全生產(chǎn)規(guī)范化

對(duì)煤礦資源進(jìn)行合理的開發(fā)利用，開采時(shí)注意對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，不過度開采，使煤礦資源能夠進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展，開采后進(jìn)行礦山的重建工作，對(duì)開采后的礦山進(jìn)行清理。在保護(hù)礦山生態(tài)環(huán)境工作中，煤炭自然、高陡邊坡防治、三廢處理、土地復(fù)墾等問題受到人們的密切關(guān)注，也使露天煤礦開采單位不斷研究科學(xué)合理采礦的新工藝、新技術(shù)，更加深入研究生態(tài)重建與露天煤礦開采事業(yè)一體化，使兩者不相互沖突，和諧相處的理論方法。