俄羅斯露天煤礦發(fā)展研究

倪 坤，王 妍，劉 闖

(應(yīng)急管理部信息研究院，北京市朝陽(yáng)區(qū)，100029)

俄羅斯煤炭資源豐富，適合露天開(kāi)采的煤炭資源主要分布在東西伯利亞、西西伯利亞、遠(yuǎn)東和烏拉爾地區(qū)，集中分布在庫(kù)茲巴斯、坎斯克-阿欽斯克、伊爾庫(kù)茨克和南雅庫(kù)茨克等礦區(qū)。俄羅斯露天煤礦的地質(zhì)條件復(fù)雜，煤炭以褐煤為主，煉焦煤較少。1940年以來(lái)，俄羅斯(其中1940-1991年為蘇聯(lián)時(shí)期，下同)露天煤礦的數(shù)量、產(chǎn)量和占比都保持持續(xù)增長(zhǎng)，2021年俄羅斯共有135個(gè)露天煤礦，產(chǎn)能500萬(wàn)t/a以下的中小型露天煤礦占比72%以上；露天煤礦產(chǎn)量3.38億t，占俄羅斯煤炭產(chǎn)量的77.9%。俄羅斯露天煤礦的開(kāi)采工藝從傳統(tǒng)間斷式開(kāi)采工藝向半連續(xù)、連續(xù)以及聯(lián)合開(kāi)采工藝轉(zhuǎn)變，包括單斗-鐵道運(yùn)輸或單斗-汽車(chē)運(yùn)輸?shù)拈g斷工藝、輪斗-鐵道運(yùn)輸或單斗-帶式輸送機(jī)的半連續(xù)工藝、輪斗-帶式輸送機(jī)的連續(xù)工藝等。20世紀(jì)80年代起，大力推廣使用輪斗挖掘機(jī)及其配套設(shè)備，輪斗連續(xù)開(kāi)采工藝成為俄羅斯增加露天采煤量的發(fā)展方向。

1 俄羅斯露天煤礦資源

截至2022年底，俄羅斯煤炭探明儲(chǔ)量1 621.66億t，占全球探明儲(chǔ)量的15%左右，僅次于美國(guó)，位居世界第二，其中約44%為無(wú)煙煤和煙煤，其余為次煙煤和褐煤。俄羅斯適合露天開(kāi)采的煤炭資源豐富，探明儲(chǔ)量為1 172億t，占俄羅斯煤炭探明儲(chǔ)量的72.3%[1]。

1.1 俄羅斯露天煤炭資源集中分布在東部地區(qū)

俄羅斯共有22個(gè)煤田，94%的煤炭資源集中分布在西伯利亞和遠(yuǎn)東地區(qū)。適合露天開(kāi)采的煤炭?jī)?chǔ)量99%集中在俄羅斯東部地區(qū)，包括庫(kù)茲巴斯、坎斯克-阿欽斯克、伊爾庫(kù)茨克三大煤田，東西伯利亞和遠(yuǎn)東幾個(gè)礦區(qū)。三大煤田適合露天開(kāi)采的煤炭?jī)?chǔ)量占比分別達(dá)到66%、80%以上、接近100%，合計(jì)儲(chǔ)量約760.2億t，約占俄羅斯煤炭探明儲(chǔ)量的46.9%。庫(kù)茲巴斯煤田煤質(zhì)特點(diǎn)是低硫、低灰、發(fā)熱量高；坎斯克-阿欽斯克煤田煤層厚度大(可達(dá)70 m)、埋藏淺，露天開(kāi)采效率高；伊爾庫(kù)茲克煤田煤炭含硫量較高(3.4%～5.4%)。俄羅斯主要煤田情況[2]見(jiàn)表1。

表1 俄羅斯主要煤田情況

1.2 俄羅斯露天煤炭資源賦存條件多樣

俄羅斯煤層賦存條件良好，多數(shù)屬于近水平和緩傾斜煤層，僅少量薄煤層和急傾斜煤層。適于露天開(kāi)采的煤田地質(zhì)條件多樣，煤層傾角以?xún)A斜和緩傾斜為主，最大傾角達(dá)到90°；煤層結(jié)構(gòu)多樣，許多煤層與巖石夾層交替賦存，在世界上是獨(dú)特的；煤層埋藏有深有淺，煤層厚度可達(dá)幾百米，系堅(jiān)硬和半硬巖石。

1.3 俄羅斯露天開(kāi)采的煤炭以褐煤為主

俄羅斯露天開(kāi)釆的煤炭60%為褐煤、40%為硬煤。其中，庫(kù)茲巴斯和南雅庫(kù)茨克礦區(qū)的露天煤礦開(kāi)采各種類(lèi)型的硬煤。俄羅斯露天開(kāi)采的煉焦煤比重較小，不超過(guò)10%，儲(chǔ)量主要集中在300 m以深的地層，分布于西伯利亞地區(qū)的扎舒蘭-紅奇科伊、庫(kù)茲涅茲克，遠(yuǎn)東地區(qū)的格爾比坎-奧格賈等地區(qū)[3]。

2 俄羅斯露天煤礦生產(chǎn)

1940年以來(lái)，俄羅斯露天煤礦的數(shù)量、產(chǎn)量和占比都保持持續(xù)增長(zhǎng)。截至2021年，俄羅斯共有135個(gè)露天煤礦，其中產(chǎn)能500萬(wàn)t/a以下的中小型煤礦占72%以上。2021年，俄羅斯露天煤礦產(chǎn)量3.38億t，占比達(dá)到77.9%；露天煤礦平均單礦產(chǎn)量為2.5 Mt/a，生產(chǎn)效率達(dá)到5 112 t/(人·a)。

2.1 露天煤礦數(shù)量波動(dòng)中保持增長(zhǎng)

俄羅斯煤炭開(kāi)采以露天開(kāi)采為主。1994年俄羅斯共有礦井294個(gè)，其中露天煤礦65個(gè)，占比22%。隨著煤炭行業(yè)改革，大量井工煤礦關(guān)閉，露天煤礦數(shù)量持續(xù)增加，2000年露天煤礦數(shù)量增至119個(gè)，首次超過(guò)井工煤礦數(shù)量，隨后保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，到2008年露天煤礦數(shù)量達(dá)到148個(gè)。截至2021年，俄羅斯露天煤礦數(shù)量共135個(gè)，比1994年增加了70個(gè)[4-5]，如圖1所示。

圖1 1994-2021年俄羅斯露天煤礦數(shù)量

2.2 露天煤礦產(chǎn)量和占比持續(xù)增長(zhǎng)

1940-2021年，俄羅斯露天煤礦煤炭產(chǎn)量由0.06億t增加到3.38億t，增長(zhǎng)了55.3倍；露天煤礦煤炭產(chǎn)量占比由9.2%增長(zhǎng)到77.9%，增加了68.7個(gè)百分點(diǎn)。露天煤礦煤炭產(chǎn)量的變化與煤炭總產(chǎn)量的變化歷程基本相同，可以分為3個(gè)階段。

(1)1940-1988年不斷增長(zhǎng)階段。露天煤礦煤炭產(chǎn)量由0.06億t增加到2.29億t，增長(zhǎng)了約37倍。

(2)1989-2002年下降停滯階段。1988年后煤炭生產(chǎn)由于開(kāi)采條件惡化、加之1991年蘇聯(lián)解體，煤炭總產(chǎn)量和露天煤礦產(chǎn)量均呈現(xiàn)減少和停滯狀態(tài)，煤炭總產(chǎn)量由4.25億t減少到2.53億t，露天煤礦產(chǎn)量由2.29億t減少到1.67億t。

(3)2003-2021年恢復(fù)發(fā)展階段。俄羅斯政府對(duì)煤炭工業(yè)進(jìn)行改革和重組，通過(guò)關(guān)閉嚴(yán)重虧損煤礦、加快科技進(jìn)步等措施，煤炭總產(chǎn)量和露天煤礦產(chǎn)量恢復(fù)性增長(zhǎng)，分別由2.76億、1.83億t增加到4.34億、3.38億t，露天煤礦產(chǎn)量占比也明顯提升，由66.3%增長(zhǎng)到77.9%[4-5]，如圖2所示。

圖2 1940-2021年俄羅斯煤炭產(chǎn)量、露天開(kāi)采產(chǎn)量與所占比重

2.3 俄羅斯露天煤礦以中小型為主

2020年，俄羅斯共有露天煤礦130個(gè)。按產(chǎn)能劃分：小型煤礦(≤100萬(wàn)t/a)18個(gè)，占比13.8%；中型煤礦(>100萬(wàn)～<500萬(wàn)t/a)76個(gè)，占比58.5%；大型煤礦(≥500萬(wàn)t/a)36個(gè)，占比27.7%，其中產(chǎn)能1 000萬(wàn)t/a以上煤礦10個(gè)；中小型露天煤礦占比達(dá)到72.3%。按煤礦生產(chǎn)狀態(tài)劃分：生產(chǎn)煤礦82個(gè)，其中小型煤礦13個(gè)、中型煤礦48個(gè)、大型煤礦21個(gè)；勘探、許可或在建煤礦48個(gè)，其中小型煤礦5個(gè)、中型煤礦28個(gè)、大型煤礦15個(gè)。

2.4 俄羅斯露天單礦產(chǎn)量逐漸恢復(fù)

由于蘇聯(lián)解體，經(jīng)濟(jì)衰退導(dǎo)致煤炭工業(yè)投資顯著減少，露天開(kāi)采設(shè)備老化且更新不及時(shí)，1998年開(kāi)始俄羅斯露天煤礦單礦產(chǎn)量出現(xiàn)較大幅度下降，直到近10年才恢復(fù)且穩(wěn)定在煤炭工業(yè)改革初期水平。1994-2021年，俄羅斯露天煤礦平均單礦年產(chǎn)量最高達(dá)到280萬(wàn)t，目前逐漸穩(wěn)定在250萬(wàn)t左右，2021年的單礦產(chǎn)量比1994年略高24萬(wàn)t，如圖3所示。

圖3 1994-2021年俄羅斯露天煤礦產(chǎn)量及露天煤礦單礦產(chǎn)量

2.5 露天煤礦生產(chǎn)效率遠(yuǎn)高于井工煤礦

俄羅斯露天煤礦生產(chǎn)效率在2000年以前相對(duì)穩(wěn)定，從1994年的2 100 t/(人·a)上升到2000年的2 376 t/(人·a)，增幅為13.1%。2001—2010年，俄羅斯露天煤礦生產(chǎn)效率呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。2010年以后，俄羅斯采用新技術(shù)、新設(shè)備建設(shè)了多個(gè)現(xiàn)代化礦井，對(duì)生產(chǎn)效率的促進(jìn)作用顯著增強(qiáng)，從2010年的3 432 t/(人·a)上升到2021年的5 112 t/(人·a)，增幅達(dá)到48.9%，生產(chǎn)效率較同期井工煤礦生產(chǎn)效率高出1倍多，如圖4所示。

圖4 1994-2021年俄羅斯露天煤礦生產(chǎn)效率

3 俄羅斯露天煤礦開(kāi)采工藝應(yīng)用

為適應(yīng)不同的資源賦存條件，俄羅斯露天煤礦在煤炭開(kāi)采中采用多種開(kāi)采工藝，主要包括單斗機(jī)械鏟-鐵道運(yùn)輸或單斗機(jī)械鏟-汽車(chē)運(yùn)輸?shù)拈g斷工藝、吊斗鏟無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に?、輪斗挖掘機(jī)-鐵道運(yùn)輸或單斗機(jī)械鏟-膠帶運(yùn)輸?shù)陌脒B續(xù)工藝、輪斗挖掘機(jī)-帶式輸送機(jī)的連續(xù)工藝。

3.1 開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展歷程

(1)20世紀(jì)80年代以間斷工藝為主。間斷工藝在俄羅斯發(fā)展最早，1980年的露天煤礦剝離量中，以無(wú)運(yùn)輸?shù)苟驯戎刈畲?，?8.2%；其次為鐵道運(yùn)輸，占31.4%。單斗-卡車(chē)具有機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、工作線較短、適合復(fù)雜開(kāi)采條件的優(yōu)點(diǎn)，俄羅斯各硬煤礦區(qū)適合采用這種工藝。

(2)20世紀(jì)90年代以來(lái)，俄羅斯露天開(kāi)采工藝逐步向半連續(xù)、連續(xù)以及聯(lián)合開(kāi)采工藝轉(zhuǎn)變。蘇聯(lián)自1980年開(kāi)始應(yīng)用半連續(xù)開(kāi)采工藝，1985年占比達(dá)3.8%；到1990年，用卡車(chē)-帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝采出的煤炭總量達(dá)到2 500萬(wàn)t；用鐵道-帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝采出的煤炭能達(dá)到9 500萬(wàn)t，總計(jì)達(dá)到1.2億t，約占露天采煤總量的30%～40%。

(3)20世紀(jì)90年代中期輪斗連續(xù)開(kāi)采工藝成為發(fā)展方向。輪斗連續(xù)開(kāi)采工藝對(duì)褐煤等軟巖大型露天煤礦的開(kāi)采具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。1996年俄羅斯露天煤礦共采煤1.48億t，約一半的露天煤礦產(chǎn)量由輪斗連續(xù)開(kāi)采工藝完成。輪斗連續(xù)開(kāi)采適于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層，且勞動(dòng)工效高，可以保證煤質(zhì)和粒度，成為俄羅斯增加露天采煤量的工藝發(fā)展方向。

(4)隨著露天煤礦向大而深發(fā)展，20世紀(jì)90年代以后在條件適合的煤田都盡量采用聯(lián)合工藝、連續(xù)工藝和半連續(xù)工藝。綜合工藝主要是為適應(yīng)不同的地質(zhì)條件，改變以往單一工藝形式，克服單一開(kāi)采工藝對(duì)地質(zhì)、氣候、煤巖條件的局限性，提高露天煤礦的生產(chǎn)效率[6]。

3.2 典型開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 遠(yuǎn)東煤田和東西伯利亞煤田多使用無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に?/p>

俄羅斯是除美國(guó)以外較多采用無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に嚨膰?guó)家。俄羅斯采用無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に嚨穆短烀禾飵r石較堅(jiān)硬，倒堆厚度較大，煤層也較厚，主要用于遠(yuǎn)東地區(qū)坎斯克-阿欽斯克煤田的露天煤礦。俄羅斯的無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に嚱?jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程，當(dāng)剝離厚度不大時(shí)，可采用簡(jiǎn)單無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に?，將剝離物直接倒排到采空區(qū)并暴露煤層以備開(kāi)采。剝離物比較堅(jiān)硬時(shí)，倒堆設(shè)備可以選用機(jī)械鏟；剝離物較疏松時(shí)，倒堆設(shè)備可以選用吊斗鏟。復(fù)雜無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に囈话闶怯?臺(tái)或2臺(tái)以上倒堆設(shè)備組成聯(lián)合作業(yè)機(jī)組進(jìn)行無(wú)運(yùn)輸?shù)苟炎鳂I(yè)。

3.2.2 坎斯克-阿欽斯克煤田采用半連續(xù)和連續(xù)生產(chǎn)工藝

坎斯克-阿欽斯克煤田位于克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)的一個(gè)煤炭盆地，部分位于克麥羅沃和伊爾庫(kù)茨克地區(qū)。該煤田的特點(diǎn)是厚煤層，一般呈水平狀賦存，剝離的巖石相對(duì)較軟，無(wú)論是煤層還是圍巖，都適合采用連續(xù)生產(chǎn)工藝。

西伯利亞煤炭公司擁有坎斯克-阿欽斯克煤田的3座大型煤礦——?jiǎng)e列佐夫斯基、納扎羅沃斯基和博羅季諾斯基煤礦，都采用了低成本、高效率的連續(xù)或半連續(xù)開(kāi)采工藝。別列佐夫斯基煤礦采用帶式輸送機(jī)連續(xù)開(kāi)采工藝，具有生產(chǎn)能力大、升坡能力強(qiáng)、運(yùn)輸距離短、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于覆蓋層較薄、剝離量不大，該礦沒(méi)有采用鐵路運(yùn)輸方式，而是配備了少量自卸車(chē)用于剝離。博羅季諾斯基煤礦采用傳統(tǒng)的鐵路運(yùn)輸，早期采用單斗電動(dòng)挖掘機(jī)進(jìn)行采掘和剝離，近年來(lái)廣泛采用斗輪挖掘機(jī)進(jìn)行采掘，大大提升了生產(chǎn)效率，而單斗挖掘機(jī)則主要用于剝離表土。納扎羅沃斯基煤礦的工藝與博羅季諾斯基煤礦類(lèi)似，采用鐵路運(yùn)輸，輪斗挖掘機(jī)成為采掘和剝離的主力。

3.2.3 庫(kù)茲巴斯煤田主要采用間斷式開(kāi)采工藝

庫(kù)茲巴斯煤田位于西西伯利亞的克麥羅沃地區(qū)，是世界上最大的礦區(qū)之一，有58個(gè)井工煤礦和36個(gè)露天煤礦。庫(kù)茲巴斯煤田以硬煤為主，煤層賦存條件復(fù)雜，呈傾斜和急傾斜，厚度變化大，適于露天開(kāi)采的硬煤儲(chǔ)量達(dá)80億t以上，生產(chǎn)的煤炭主要用于西西伯利亞、烏拉爾地區(qū)和俄羅斯的歐洲部分。根據(jù)煤層賦存條件和開(kāi)采難度，庫(kù)茲巴斯煤田最利于露天開(kāi)采，間斷式開(kāi)采工藝在庫(kù)茲巴斯煤田各露天煤礦占主導(dǎo)地位。

隨著采深的不斷加大，運(yùn)輸工藝的改進(jìn)方向是探索新的運(yùn)輸方式，合理組合各種運(yùn)輸形式以及采用新型的采礦和運(yùn)輸設(shè)備。庫(kù)茲巴斯的露天煤礦多采用汽車(chē)運(yùn)輸，使用110～180 t翻斗汽車(chē)，一個(gè)班有80～90輛，年運(yùn)量達(dá)8 000萬(wàn)～9 000萬(wàn)m3；使用自卸車(chē)，特別是采用特大載重量翻斗車(chē)來(lái)發(fā)展汽車(chē)運(yùn)輸，降低運(yùn)輸費(fèi)用并相應(yīng)減少司機(jī)和維修人員。改進(jìn)運(yùn)輸系統(tǒng)的方向則要在深露天煤礦推廣應(yīng)用柴油機(jī)無(wú)軌機(jī)車(chē)、輸送機(jī)列車(chē)和帶式輸送機(jī)等連續(xù)工藝[7]。

4 俄羅斯露天煤礦裝備應(yīng)用

4.1 露天煤礦主要裝備特點(diǎn)

(1)穿孔爆破設(shè)備以牙輪機(jī)為主。早在1960年蘇聯(lián)就已經(jīng)在露天煤礦中采用大型牙輪鉆機(jī)及硝銨炸藥來(lái)提高挖掘硬巖的效率。目前用于露天煤礦在籍的現(xiàn)代鉆機(jī)有15種以上是國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)和進(jìn)口鉆機(jī)。牙輪鉆機(jī)的比重幾乎占到50%，完成工作量約占80%。牙輪鉆機(jī)平均生產(chǎn)能力為150萬(wàn)～200 萬(wàn)m3/a。

(2)采掘裝備平均斗容以中型為主。露天煤礦的采掘設(shè)備主要有機(jī)械鏟、吊斗鏟、輪斗鏟和鏈斗鏟等。單斗挖掘機(jī)平均斗容為7.9 m3，其中采煤用挖掘機(jī)的平均斗容為5.3 m3，剝離和排土用挖掘機(jī)的平均斗容分別為10 m3和9.1 m3。斗容為15～20 m3的大型單斗挖掘機(jī)的占比較少，僅為5%左右，70%挖掘機(jī)的斗容為4.6～8.0 m3。

(3)運(yùn)輸方式以汽車(chē)和鐵路運(yùn)輸為主。露天煤礦煤炭和剝離物的運(yùn)輸主要依靠汽車(chē)運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸。汽車(chē)運(yùn)輸量占采煤量的46.9%，占剝離量的44.0%左右；鐵路運(yùn)輸量占采煤量的46.6%，占剝離量的32.0%左右；帶式輸送機(jī)運(yùn)量占采煤量5%～7%，占剝離量的1%左右。露天煤礦的鐵路機(jī)車(chē)構(gòu)成基本穩(wěn)定，柴油機(jī)車(chē)占73.5%，電機(jī)車(chē)占22.5%。汽車(chē)運(yùn)輸?shù)玫搅撕艽蟀l(fā)展，載重110、170 t的自翻車(chē)和載重105 t的后卸式煤車(chē)進(jìn)入露天煤礦。

(4)露天煤礦開(kāi)采裝備依賴(lài)進(jìn)口。俄羅斯的煤機(jī)裝備主要依靠進(jìn)口，煤炭開(kāi)采設(shè)備平均進(jìn)口率約為78%，露天煤礦開(kāi)采設(shè)備進(jìn)口率高達(dá)85%左右。露天開(kāi)采設(shè)備中，需要進(jìn)口的主要有單斗式挖掘機(jī)、裝載機(jī)、鉆探機(jī)及電鏟(25 t及以上)。裝載機(jī)進(jìn)口率高達(dá)95%，電鏟(25 t及以上)進(jìn)口率為75%以上；鉆探機(jī)和單斗挖掘機(jī)的進(jìn)口率達(dá)到60%和48%左右，屬于中等依賴(lài)水平。

4.2 露天煤礦主要裝備應(yīng)用

4.2.1 吊斗鏟的應(yīng)用

俄羅斯生產(chǎn)的倒堆設(shè)備特點(diǎn)是鏟斗容積較小，但線性參數(shù)較大。為了滿(mǎn)足建設(shè)一些特大型露天煤礦的需要，俄羅斯也制造了一些鏟斗容積及線性參數(shù)都較大的倒堆設(shè)備，倒堆機(jī)械鏟得到一定發(fā)展。吊斗鏟的鏟斗能夠容納大塊巖石，在挖掘松散物料時(shí)采用大容積鏟斗也不會(huì)增加維修工作量，同時(shí)生產(chǎn)能力能提高10%～20%。

俄羅斯使用較為典型的吊斗鏟有3臺(tái)，1臺(tái)在納扎羅沃斯基露天煤礦剝離操作過(guò)程中與SRs(K)4000型輪斗挖掘機(jī)聯(lián)合使用；另外2臺(tái)分別在克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)的別列佐夫卡斯基露天煤礦和庫(kù)茲巴斯的巴恰茨基露天煤礦使用。近年來(lái)，吊斗鏟不僅用于無(wú)運(yùn)輸開(kāi)采，也用于有運(yùn)輸開(kāi)采，還可用于采煤。俄羅斯露天煤礦用最大的邁步式吊斗鏟臂長(zhǎng)100 m，斗容100 m3，生產(chǎn)能力達(dá)1 500萬(wàn)m3/a，用于納扎羅夫斯克露天煤礦。

4.2.2 輪斗挖掘機(jī)的應(yīng)用

坎斯克-阿欽斯克煤田的3座煤礦開(kāi)采條件都非常好，對(duì)輪斗挖掘機(jī)的使用各有特色。如用鐵路運(yùn)輸，一般選用生產(chǎn)能力在2 500 m3/h左右的設(shè)備；如用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸，則采用生產(chǎn)能力在5 000 m3/h左右的設(shè)備。別列佐夫斯基煤礦采用輪斗挖掘機(jī)開(kāi)采煤炭，轉(zhuǎn)載到帶式輸送機(jī)上運(yùn)出，配備的產(chǎn)能最大的輪斗挖掘機(jī)是產(chǎn)自亞速機(jī)械廠的，生產(chǎn)能力為5 250 m3/h。博羅季諾斯基煤礦的輪斗挖掘機(jī)在不同工作面作業(yè)，其中最大生產(chǎn)能力為2 500 m3/h。用于納扎羅沃斯基露天煤礦剝離作業(yè)的SRs(K)4000型輪斗挖掘機(jī)，最大生產(chǎn)能力為11 000 m3/h，是俄羅斯最大和生產(chǎn)能力最強(qiáng)的輪斗挖掘機(jī)。

4.2.3 自卸卡車(chē)的應(yīng)用

近10年來(lái)，俄羅斯的汽車(chē)運(yùn)輸出現(xiàn)了新趨勢(shì)，開(kāi)始使用重型卡車(chē)和鏟車(chē)系統(tǒng)。目前在籍的自卸汽車(chē)中，載重量27～40 t的約占70%，75～180 t的約占30%。位于庫(kù)茲巴斯煤田克麥羅沃州的塔爾丁斯基煤礦有近150輛 Belaz和 Komatsu 自卸卡車(chē)，卡車(chē)的承載能力為 40～320 t。俄羅斯最大的自卸車(chē)是Belaz-75710型自卸車(chē)，可載重450 t，在庫(kù)茲巴斯地區(qū)運(yùn)營(yíng)，是世界上最大的自卸卡車(chē)，行駛最快速度64 km/h，能適應(yīng)-50 ℃ 低溫，也能在50 ℃高溫環(huán)境下作業(yè)，還能承受海拔4 876.8 m工作場(chǎng)地的考驗(yàn)[10]。

5 俄羅斯露天煤礦生態(tài)保護(hù)措施

俄羅斯聯(lián)邦政府高度重視煤炭工業(yè)的環(huán)境安全問(wèn)題，一方面完善、細(xì)化環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管；另一方面各大煤礦公司積極發(fā)展環(huán)境保護(hù)、資源合理開(kāi)發(fā)與利用等先進(jìn)技術(shù)，減少煤炭開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

5.1 建立資源與生態(tài)一體化管理機(jī)制

俄羅斯聯(lián)邦的煤礦區(qū)環(huán)境管理機(jī)構(gòu)主要是自然資源和生態(tài)部，包括10個(gè)司和5個(gè)聯(lián)邦級(jí)直屬機(jī)關(guān)(2個(gè)署、3個(gè)局)，其職責(zé)包含地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源的利用與保護(hù)等，實(shí)行決策權(quán)、執(zhí)行權(quán)、監(jiān)督權(quán)相分離的機(jī)構(gòu)設(shè)置方式。自然資源和生態(tài)部作為俄羅斯聯(lián)邦政府的決策機(jī)關(guān)，進(jìn)行自然資源領(lǐng)域國(guó)家政策、法律法規(guī)的制定與宏觀調(diào)控；3個(gè)聯(lián)邦局作為餓聯(lián)邦政府的執(zhí)行機(jī)關(guān)，是連接自然資源和生態(tài)部與地方單位協(xié)調(diào)工作的橋梁和政策實(shí)施主體，直接或通過(guò)聯(lián)邦局下屬單位、各地區(qū)資源管理機(jī)構(gòu)對(duì)全國(guó)資源進(jìn)行調(diào)控和管理；2個(gè)聯(lián)邦署作為俄羅斯聯(lián)邦政府的監(jiān)督機(jī)關(guān)，對(duì)自然資源利用與保護(hù)實(shí)施監(jiān)督管理，以保證資源的合理利用和可持續(xù)發(fā)展。在隸屬關(guān)系上，3個(gè)聯(lián)邦局和2個(gè)聯(lián)邦署是平級(jí)關(guān)系，隸屬于自然資源和生態(tài)環(huán)境部領(lǐng)導(dǎo)。其中，法律司負(fù)責(zé)礦產(chǎn)資源法律法規(guī)的制定；環(huán)境保護(hù)與國(guó)家政策司、俄羅斯聯(lián)邦自然資源利用監(jiān)督署負(fù)責(zé)自然資源生態(tài)環(huán)境保護(hù)和礦產(chǎn)資源利用監(jiān)督工作。

俄羅斯聯(lián)邦自然資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)管理體系采用“部、局、署”三位一體的模式，對(duì)俄羅斯的礦產(chǎn)等自然資源進(jìn)行集中化管理。重視自然資源利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)關(guān)系的協(xié)調(diào)管理，建立了資源與生態(tài)一體化管理機(jī)制，成立專(zhuān)門(mén)的聯(lián)邦署負(fù)責(zé)監(jiān)督工作。管理過(guò)程中聯(lián)邦部、聯(lián)邦局、聯(lián)邦署等管理部門(mén)之間既相互制約又相互協(xié)調(diào)，保障自然資源管理的宏觀性和公正性。

5.2 完善環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)體系

俄羅斯涉及環(huán)境相關(guān)的國(guó)家級(jí)法律法規(guī)包括：俄羅斯聯(lián)邦礦產(chǎn)資源法、俄羅斯聯(lián)邦生態(tài)評(píng)估法、聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)條例、聯(lián)邦環(huán)境評(píng)價(jià)法、聯(lián)邦環(huán)境審計(jì)條例、聯(lián)邦特殊保護(hù)區(qū)、聯(lián)邦大氣環(huán)境保護(hù)法、聯(lián)邦生產(chǎn)和消費(fèi)廢棄物法、聯(lián)邦水利法規(guī)、聯(lián)邦森林法規(guī)、聯(lián)邦土地法規(guī)、州環(huán)境影響評(píng)價(jià)法等。俄羅斯法律法規(guī)體系較為復(fù)雜，不僅有聯(lián)邦法律統(tǒng)一管理，還有各加盟共和國(guó)、州等聯(lián)邦主體或州級(jí)法律。在俄羅斯開(kāi)展礦業(yè)項(xiàng)目，需要遵守包括聯(lián)邦環(huán)境影響評(píng)價(jià)法、聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)條例、聯(lián)邦環(huán)境審計(jì)條例等聯(lián)邦法律的相關(guān)條例，同時(shí)需要遵守各州、地區(qū)的州環(huán)境影響評(píng)價(jià)法。

俄羅斯聯(lián)邦煤炭資源開(kāi)發(fā)及利用過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)法律體系以《俄羅斯聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)法》為根本法，以《俄羅斯聯(lián)邦生態(tài)評(píng)估法》為基本法律，遵守聯(lián)邦法律統(tǒng)一管理的同時(shí)還需要遵守各加盟共和國(guó)、州等聯(lián)邦主體或州級(jí)法律；制定了生態(tài)鑒定制度、生態(tài)保險(xiǎn)制度等環(huán)境管理制度；將“確保煤炭工業(yè)的環(huán)境安全”確定為《俄羅斯2035煤炭工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的7個(gè)子規(guī)劃之一，通過(guò)變更《俄羅斯聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)法》，細(xì)化環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)，加大環(huán)境污染懲罰力度[11]。

5.3 煤礦公司積極探索試驗(yàn)環(huán)保措施

各大煤礦集團(tuán)公司積極與國(guó)家監(jiān)管機(jī)構(gòu)、工會(huì)組織等進(jìn)行互動(dòng)，參與土地利用、大氣環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域聯(lián)邦立法框架。每年制定“復(fù)墾工作計(jì)劃”，按照計(jì)劃進(jìn)行征地復(fù)墾并對(duì)完成情況進(jìn)行考核。高度重視環(huán)境保護(hù)工作，建立了環(huán)保政策和管理體系，每年投入大量環(huán)保費(fèi)用用于土地復(fù)墾、生態(tài)重建技術(shù)創(chuàng)新和環(huán)境改善等。與專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)合作開(kāi)展調(diào)研和項(xiàng)目試點(diǎn)工作，探索水資源、土地資源等環(huán)境保護(hù)和改善的方案和創(chuàng)新技術(shù)。參與森林基金恢復(fù)計(jì)劃，在露天煤礦進(jìn)行大面積種植，提高土地復(fù)墾質(zhì)量，露天煤礦的生態(tài)環(huán)境得到改善和修復(fù)。

以庫(kù)茲巴斯采煤公司(JSC“MC”Kuzbassrazrezugol)為例，公司重視在生產(chǎn)過(guò)程各階段遵守環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)，并在大氣環(huán)境、水資源、土地資源保護(hù)方面做了很多積極的努力和嘗試。

環(huán)境管理體系方面，公司最高管理層負(fù)責(zé)確定公司在質(zhì)量、生態(tài)和勞動(dòng)保護(hù)領(lǐng)域的政策，包括整個(gè)公司的環(huán)境安全領(lǐng)域政策和活動(dòng)的持續(xù)改進(jìn)；中層負(fù)責(zé)公司各部門(mén)的環(huán)境安全保障工作；員工操作層面確保場(chǎng)地、設(shè)施等的環(huán)境安全。

大氣環(huán)境保護(hù)方面，定期組織開(kāi)展預(yù)防措施，包括鉆探工作中粉塵抑制和減少灰塵產(chǎn)生，不斷改進(jìn)污染排放凈化系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)環(huán)境保護(hù)區(qū)、鄰近居住區(qū)邊界的大氣質(zhì)量動(dòng)態(tài)，采用必要的防護(hù)調(diào)整措施等，以減少污染物排放；參與俄羅斯聯(lián)邦立法和監(jiān)管法案，參與防止氣候變化和保護(hù)生物多樣性的項(xiàng)目，提出修改生態(tài)和土地利用領(lǐng)域、大氣環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的立法框架倡議。

水資源保護(hù)方面，聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)尋求解決方案，開(kāi)發(fā)廢水處理系統(tǒng)，提高廢水處理效率，公司共有 26 個(gè)污水排放口和 2 個(gè)進(jìn)入地表水體的取水口，根據(jù)現(xiàn)有計(jì)劃，廢水與雨水一起通過(guò)排水裝置被引導(dǎo)至沉淀池，然后經(jīng)過(guò)處理的廢水進(jìn)入水體。

土地利用方面，公司每年制定的“復(fù)墾工作計(jì)劃”通過(guò)公司董事會(huì)商定后實(shí)施，按照計(jì)劃對(duì)征地復(fù)墾指標(biāo)的完成情況和擾動(dòng)土地復(fù)墾指標(biāo)的執(zhí)行情況進(jìn)行控制；參與森林基金恢復(fù)計(jì)劃進(jìn)行生物復(fù)墾，2021年撥款790萬(wàn)盧布，種植面積超過(guò)96 hm2的樹(shù)林，參與庫(kù)茲巴斯森林基金恢復(fù)計(jì)劃，在克麥羅沃地區(qū)的別洛夫斯基區(qū)種植66 hm2的針葉樹(shù)；與俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院的聯(lián)邦煤炭和煤炭化學(xué)研究中心合作組織試點(diǎn)項(xiàng)目，在曾開(kāi)展過(guò)采礦和復(fù)墾技術(shù)階段的垃圾填埋場(chǎng)，對(duì)樹(shù)木和灌木、草本植物等物種組成進(jìn)行測(cè)試，在約3 hm2的面積上，再現(xiàn)庫(kù)茲巴斯各個(gè)地區(qū)的自然、氣候和地質(zhì)條件，恢復(fù)生態(tài)原貌。

6 對(duì)我國(guó)露天煤礦發(fā)展的啟示

俄羅斯露天煤礦的發(fā)展歷程，為我國(guó)露天煤礦的未來(lái)發(fā)展提供了以下3個(gè)方面的經(jīng)驗(yàn)啟示。

6.1 優(yōu)先發(fā)展露天煤礦，提高我國(guó)能源安全穩(wěn)定供應(yīng)水平

俄羅斯適合露天開(kāi)采的煤炭資源豐富，煤田地質(zhì)條件多樣，煤層賦存條件良好，多數(shù)屬于近水平和緩傾斜煤層，僅少量薄煤層和急傾斜煤層。因此無(wú)論是蘇聯(lián)時(shí)期，還是21世紀(jì)俄羅斯煤炭工業(yè)恢復(fù)發(fā)展階段，俄羅斯均優(yōu)先大力發(fā)展露天煤礦，且露天煤礦生產(chǎn)效率持續(xù)提高。雖然我國(guó)露天煤礦產(chǎn)量占全國(guó)煤炭產(chǎn)量比重從21世紀(jì)初的不到5%提高到目前的23%左右，但仍與俄羅斯存在較大差距。建議國(guó)家完善相關(guān)政策，鼓勵(lì)優(yōu)先開(kāi)發(fā)露天煤礦，進(jìn)一步擴(kuò)大露天煤礦生產(chǎn)規(guī)模，提高我國(guó)能源安全穩(wěn)定供應(yīng)水平[12-14]。

6.2 既要因地制宜也要與時(shí)俱進(jìn)，穩(wěn)步推動(dòng)露天煤礦開(kāi)采工藝多元化

為適應(yīng)不同的資源賦存條件，當(dāng)前俄羅斯露天煤礦采用多種開(kāi)采工藝，既有大量傳統(tǒng)的單斗-鐵道間斷開(kāi)采工藝，又有先進(jìn)的連續(xù)、半連續(xù)和吊斗鏟倒堆開(kāi)采工藝。為了克服單一開(kāi)采工藝對(duì)地質(zhì)、氣候、煤巖條件的應(yīng)用局限，提高露天煤礦的生產(chǎn)效率，隨著露天煤礦向大而深發(fā)展，俄羅斯露天煤礦開(kāi)采工藝不斷進(jìn)化，由傳統(tǒng)的間斷工藝逐步向半連續(xù)、連續(xù)以及聯(lián)合開(kāi)采工藝轉(zhuǎn)變。因此，一方面，我國(guó)露天煤礦應(yīng)當(dāng)因地制宜，充分挖掘和發(fā)揮傳統(tǒng)開(kāi)采工藝潛力；另一方面，在條件適宜的露天礦區(qū)，要與時(shí)俱進(jìn)，積極探索自移式半連續(xù)開(kāi)采工藝、輪斗連續(xù)開(kāi)采工藝、吊斗鏟倒堆開(kāi)采工藝和綜合開(kāi)采工藝等在我國(guó)露天煤礦的推廣應(yīng)用[15-17]。

6.3 提高露天開(kāi)采裝備研發(fā)和制造水平，促進(jìn)煤炭露天開(kāi)采產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

蘇聯(lián)解體以后，俄羅斯陷入了艱難的轉(zhuǎn)型期，裝備制造業(yè)受到了很大沖擊，裝備制造業(yè)水平大幅下滑，其生產(chǎn)的采裝設(shè)備普遍存在鏟斗容積較小，但線性參數(shù)較大的特點(diǎn)。露天煤礦使用的采掘裝備平均斗容以中型為主，大型單斗挖掘機(jī)的比重僅為5%左右。經(jīng)濟(jì)衰退導(dǎo)致俄羅斯煤炭工業(yè)投資顯著減少，露天煤礦開(kāi)采設(shè)備老化且更新不及時(shí)，1998年開(kāi)始俄羅斯露天煤礦單礦產(chǎn)量出現(xiàn)較大幅度下降，直到近10年才恢復(fù)且穩(wěn)定在煤炭工業(yè)改革初期水平。當(dāng)前，俄羅斯共有露天煤礦130余處，產(chǎn)能500萬(wàn)t/a以下的中小型露天煤礦數(shù)量占比達(dá)到70%以上。露天開(kāi)采裝備嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口，露天煤礦開(kāi)采設(shè)備進(jìn)口率高達(dá)85%左右。因此，為促進(jìn)我國(guó)煤炭露天開(kāi)采產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，必須進(jìn)一步提高裝備制造水平，提高大型國(guó)產(chǎn)露天開(kāi)采裝備可靠性；加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，提高自移式破碎機(jī)、輪斗挖掘機(jī)等設(shè)備國(guó)產(chǎn)化水平；加大科技創(chuàng)新力度，研發(fā)與我國(guó)露天煤礦開(kāi)發(fā)條件相適應(yīng)的新技術(shù)新裝備[18-20]。