我國露天煤礦發(fā)展現(xiàn)狀及前景探析

文/張 洪

我國露天煤礦歷經(jīng)百年發(fā)展，在建設(shè)規(guī)模、開發(fā)數(shù)量、開采工藝、開采裝備國產(chǎn)化等方面取得了巨大成就，為國家經(jīng)濟社會發(fā)展做出了突出貢獻。新形勢下，對我國露天煤礦的建設(shè)規(guī)模、開發(fā)主體、分布區(qū)域、開采工藝及開采裝備、開發(fā)模式及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多方面進行研究和總結(jié)，展望我國露天煤礦發(fā)展前景并提出重點攻關(guān)工作，對于在“雙碳”目標下露天煤礦優(yōu)化開采工藝，構(gòu)建綠色開采體系和集約高效發(fā)展模式，推進安全高效和綠色低碳發(fā)展，具有重要意義。

一、露天礦建設(shè)規(guī)模

以20世紀80—90年代“五大露天礦”的建設(shè)為標志，我國露天煤炭開采步入快速發(fā)展階段。目前，國家能源準能公司黑岱溝和哈爾烏素露天礦，以及華能伊敏露天礦、天池能源新疆南露天煤礦年生產(chǎn)能力均達到30Mt/a以上；中煤能源平朔安太堡、安家?guī)X等露天礦年生產(chǎn)能力均達到20Mt/a以上。截至2021年底，我國既有生產(chǎn)和在建露天礦約450座，其中特大型（20Mt/a以上）露天礦15座處，設(shè)計（核定）產(chǎn)能3.59億噸。2021年，露天礦產(chǎn)量規(guī)模達到7.2億噸，占全年煤炭總量41.3億噸的17.4%。我國露天煤炭開采事業(yè)進入新的發(fā)展階段。

二、露天礦開發(fā)主體及分布區(qū)域

一般情況下，露天礦建設(shè)初期投資相對較高，而且投資回收期相對較長，因而開發(fā)特大型露天煤礦的企業(yè)多為國有企業(yè)。國家能源集團作為國內(nèi)最大的煤炭開發(fā)企業(yè)，在內(nèi)蒙古、新疆等集中開發(fā)了十幾座大型露天煤礦；中煤能源集團開發(fā)的露天煤礦主要在山西平朔；五大電力集團為國內(nèi)褐煤露天礦的開發(fā)主體，在內(nèi)蒙古等地開發(fā)露天煤礦。除了大型國有企業(yè)外，內(nèi)蒙古匯能、新疆天池能源等民營企業(yè)也陸續(xù)進入開發(fā)露天煤礦行列。

截至2021年底，內(nèi)蒙古露天煤礦數(shù)量最多。除內(nèi)蒙古、山西、黑龍江、云南等區(qū)域外，新疆是未來露天礦的“主戰(zhàn)場”，生產(chǎn)和在建的大型、特大型露天礦有30多處，待開發(fā)的大型露天煤礦有10多處。

三、開采工藝及開采裝備

1.開采工藝

目前，露天礦開采工藝按開采物料的連續(xù)性可劃分為間斷、連續(xù)和半連續(xù)三種，也可根據(jù)開采工藝的采掘、運輸、排卸是否由一種或多種設(shè)備完成劃分為獨立式與聯(lián)合式二種。

以伊敏、霍林河、平朔、準格爾、元寶山等五大露天煤礦為代表，露天礦開采工藝以間斷工藝為主，向半連續(xù)、連續(xù)工藝轉(zhuǎn)變，且逐漸形成綜合開采工藝為主導(dǎo)的開采工藝系統(tǒng)，即將間斷、半連續(xù)或連續(xù)二種或二種以上開采工藝進行組合，這是今后露天礦的發(fā)展方向。黑岱溝和伊敏露天礦可稱為聯(lián)合開采工藝的代表，其中黑岱溝剝離由單斗—卡車間斷、輪斗連續(xù)、吊斗鏟倒堆工藝組成，采煤采用單斗—卡車—半固定式半連續(xù)工藝；伊敏露天礦剝離由單斗—卡車間斷、輪斗連續(xù)工藝組成，采煤采用單斗—自移式破碎機半連續(xù)工藝和單斗—卡車工藝組成。

綜上所述，露天煤礦各種開采工藝系統(tǒng)在我國得到快速、全面發(fā)展，我國露天煤礦開采工藝技術(shù)已經(jīng)達到世界先進水平。

2.開采裝備

在引進和消化國外大型設(shè)備的基礎(chǔ)上，國內(nèi)露天采礦裝備制造業(yè)取得較大的發(fā)展。國內(nèi)已具備生產(chǎn)斗容10～75m3單斗挖掘機，其中斗容35m3單斗挖掘機已經(jīng)成為千萬噸級露天礦的主要采裝設(shè)備。另外，國產(chǎn)10～15m3的液壓挖掘機、國產(chǎn)化大切割力緊湊型（設(shè)計能力3000～5000t/h）的輪斗挖掘機、載重300噸級的大型礦用卡車、設(shè)計能力3600t/h的移動式破碎機、最大小時能力為12000t/h的帶式輸送機以及大型推土機、前裝機（5～10m3）、平地機等設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，提高了露天礦開采的安全性。

四、露天礦開發(fā)模式及產(chǎn)業(yè)發(fā)展

1.開發(fā)模式

上世紀九十年代以前，露天礦開發(fā)為單露天礦開發(fā)模式，如白音華礦區(qū)的四個露天礦，有三個開發(fā)主體。目前，逐漸演化到一個主體開發(fā)一個礦區(qū)的發(fā)展模式。在同一個礦區(qū)內(nèi)由一個法人協(xié)調(diào)開發(fā)多座露天煤礦，能夠相互協(xié)調(diào)利用機修等基礎(chǔ)設(shè)施，并在資源回收率、排土場的綜合利用、人員和設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)配、安全生產(chǎn)等多方面實現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)和部署，最終提升露天礦生產(chǎn)運營管理效率，避免礦區(qū)資源無序混亂開采。

另外，一些礦區(qū)受市場或開采成本及安全因素影響而采取特殊的開采方式。如有的露天礦隨著開采深度的增加，其運輸成本大幅度增加，為降低開采成本或者為回收端幫煤等，逐漸形成一種露井聯(lián)合開發(fā)的新模式，在生產(chǎn)實踐中體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。當(dāng)前國內(nèi)采用露井聯(lián)合開發(fā)模式的礦區(qū)主要有中煤平朔礦區(qū)（露天和井工同時開采一層位煤層）、平莊西露天煤礦、新疆哈密一礦等。

2.產(chǎn)業(yè)發(fā)展

從保護環(huán)境、提高資源利用率和發(fā)展后續(xù)產(chǎn)業(yè)角度出發(fā)，露天礦根據(jù)自身情況，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，形成多種資源綜合利用和集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。如伊敏露天礦形成“煤電一體化”模式，黑岱溝、哈爾烏素、錫林郭勒二號露天礦形成“路礦一體化”模式、發(fā)展“劣質(zhì)煤（煤矸石）發(fā)電”產(chǎn)業(yè)，寶清朝陽、黑山等露天礦建設(shè)“煤化工延伸產(chǎn)業(yè)鏈”等。這些以煤炭為燃料或原料的產(chǎn)業(yè)群，改變了傳統(tǒng)煤炭開采銷售為主的單一模式，并達到了資源利用最大化，激發(fā)了企業(yè)的活力，提高了露天礦投資回收效益，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

五、發(fā)展前景

新形勢下，我國露天煤礦在“成本、環(huán)保”的雙重約束下，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，應(yīng)重點關(guān)注以下問題。

1.加強前瞻性開采理論研究

深入研究露天礦開采理論、綠色工藝以及生態(tài)重建一體化技術(shù)等新理論、新方法和新技術(shù)，礦山設(shè)計工作應(yīng)有先進性與前瞻性，要制定露天礦全壽命周期（含閉坑）規(guī)程規(guī)范，打造綠色生態(tài)礦山，發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟，促進露天開采科學(xué)發(fā)展。

2.應(yīng)用大型開采裝備，優(yōu)化生產(chǎn)方式

采用大型設(shè)備可明顯提高礦山產(chǎn)量與經(jīng)濟效益及開采的安全性，催生成套大型化設(shè)備總包生產(chǎn)模式發(fā)展。開拓開采方式要注重資源回收率的提高及“采掘、運輸、排棄、復(fù)墾”一體化程序的科學(xué)優(yōu)化。

3.應(yīng)用高效環(huán)保的開采工藝

雙能源或電力卡車會逐步“脫去”能耗指標大、高污染的標簽，無人卡車將在露天礦得以應(yīng)用，大幅度減少勞動定員。采用半連續(xù)、連續(xù)工藝可實現(xiàn)高效率、低成本。國產(chǎn)化輪斗連續(xù)工藝具有“綠色、安全、高效、智能、經(jīng)濟”等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用市場。端幫大傾角帶式輸送機可有效降低卡車運輸距離，大幅度降低運輸成本。為提高資源回收率，端幫采煤機將陸續(xù)得以應(yīng)用。

4.優(yōu)化土地資源利用方式

煤炭露天開采用地與一般建筑用地有所不同，可分為非永久占用和永久占用兩種，其中采場、排土場用地應(yīng)定義為采礦臨時用地，即為非永久占用土地。因此，可階段性租賃所有權(quán)為國家或集體性質(zhì)的土地，這樣既沒有改變階段性占用土地性質(zhì)（屬于采礦用地），又可降低企業(yè)繳納土地出讓的相關(guān)稅費，同時也保障了農(nóng)民的相關(guān)利益。

5.科學(xué)處理露井聯(lián)采的資源及安全問題

在露井聯(lián)采區(qū)域內(nèi)，應(yīng)合理規(guī)劃井工礦和露天礦的開采境界，確定露天開采和井工開采的主導(dǎo)和從屬地位，以提高資源回收為原則，將不適宜露天開采的區(qū)域劃入井工礦開采范圍。適當(dāng)控制井工開采速度與規(guī)模，應(yīng)與露井聯(lián)采的邊界采動影響、可采儲量協(xié)調(diào)。合理安排井工礦開采順序，待露天礦內(nèi)排后，再開采緊鄰露天礦邊幫的煤炭資源。在進行井工開采時，采用合理的開采技術(shù)與開采程序以降低對露天邊坡的不利影響。

6.構(gòu)建綠色煤炭開采體系

逐步建立“采—復(fù)—農(nóng)—園”四位一體的綠色協(xié)同開發(fā)模式，構(gòu)建綠色礦山、數(shù)字礦山、智慧礦山的一體化建設(shè)、管理與可持續(xù)發(fā)展模式。

7.提高企業(yè)管控效能

露天煤礦要促進企業(yè)高效規(guī)范管理，提高資源配置效率，建立資源節(jié)約型企業(yè)管理模式，進一步推廣和改進數(shù)字化礦山、綠色礦山建設(shè)，大幅度提升生產(chǎn)作業(yè)和高效管理水平。