露天煤矿开采工艺现状及发展探讨

露天煤矿开采工艺现状及发展探讨摘要:目前,我国在经济和科学技术方面都取得了飞速发展ꎮ在这一大环境下,中国煤炭工业经历了快速进步,煤炭开采技术不断提升,促进了煤炭产量增长ꎮ在煤炭工业中,露天矿的地位举足轻重ꎮ随着现代科技的飞速发展,露天矿的采掘装备和工艺都取得了显著进步,使煤炭生产能力得到有效提高ꎮ露天矿的采矿技术正在由传统的采矿工艺向自动化、信息化和现代化方向发展ꎮ同时,升级核心技术,实现露天矿的高效生产ꎮ因此,必须掌握露天矿采矿技术的特点,并对其今后发展做出有效分析,以便更好地保障我国矿业的稳定性ꎮ关键词:露天煤矿;开采工艺;现状;发展随着国家经济的快速发展ꎬ煤炭在能源结构中的重要性逐渐凸显ꎬ国家对煤炭资源的需求不断扩大ꎬ为了确保国家经济的高速发展ꎬ露天煤矿需要不断提高产量ꎮ实现这一目标ꎬ传统的采矿技术已无法满足现实需求ꎮ技术人员要与时代发展特点结合ꎬ融合新兴技术ꎬ不断改进开采工艺ꎬ确保在实践中能够更好发展露天煤矿采掘工艺ꎬ提高采掘水平和效率ꎬ为国家经济发展做出更多贡献ꎮ1我国露天煤矿开采工艺现状1.1传统露天煤矿开采工艺在过去ꎬ生产力低ꎬ且科技水平有限ꎬ露天煤矿开采主要使用单斗挖掘机、卡车和拉铲等设备ꎮ单斗式挖掘机和自卸车等机械主要用于煤岩层采矿ꎬ而拉式挖掘机主要用于深部岩层采矿ꎮ传统的露天矿采矿方法可分为平矿采矿法和倾斜采矿法两种ꎮ对于平缓型矿体ꎬ一般可采用倒推法、横运法和纵运法三种ꎬ利用与之适应的采矿设备与运输设备采煤ꎬ使用效果显著ꎮ斜向采矿法是一种综合采矿效益更佳的采矿方法ꎬ适用于具体的露天矿[1]ꎮ1.2轮斗式连续采煤法轮斗式连续采煤法是一种综合且高效的采煤方法ꎬ已在国内多个露天矿井得到应用ꎮ采用轮斗式连采法可有效提高生产效率ꎬ对采取科学的管理方法具有一定指导意义ꎮ轮斗式采煤法20世纪90年代以来就已采用ꎬ轮斗式采煤技术虽然灵活多变ꎬ但对工作环境的要求更高ꎮ近几年来ꎬ国内很多露天矿井因自身环境与条件已不能满足轮斗式连续采煤需要ꎬ逐步被新型采煤技术替代ꎮ然而ꎬ轮斗式连续采煤法是众多新型采煤技术革新与发展的根本ꎬ对我国露天矿发展具有重要意义ꎮ单斗车联合采煤法是国内露天矿开发比较成熟的一种方法ꎬ如图1ꎬ使用率超过80%ꎮ尤其是小型露天矿ꎬ基本都采用单斗车采煤法ꎮ从技术应用的角度来看ꎬ当车辆运输距离大于3km时ꎬ运输费用将增大ꎬ而小型露天矿井的运输距离大多在3km以下ꎬ单斗车技术得到更广泛应用ꎮ一些中、大型煤矿在采用单斗车采矿工艺时ꎬ也会使用皮带运输机等辅助设备ꎬ优化采矿成本ꎬ提高采煤效率[2]ꎮ1.4输送机半连续采煤法随着我国露天矿开采技术日趋成熟ꎬ半连续式输送机逐步得到推广ꎬ具有灵活性强和适应性好的优点ꎬ适用于不同种类和环境的露天煤矿ꎬ可以降低煤炭开采的运输费用ꎬ提升煤炭生产效率ꎬ可以全面优化露天煤矿的采矿工艺ꎮ该工艺能充分利用流动优点ꎬ已被许多矿山采用ꎬ为了适应胶带输送机的半连续采煤过续采煤技术已经进入过程发展的重要阶段ꎬ今后ꎬ随着科技进步ꎬ胶带输送机的技术水平将进一步提高[3]ꎮ1.5采用吊斗式铲式采煤法在露天煤矿中ꎬ吊斗铲倒推法展现出良好的应用效果ꎬ它最大的优点是可以最大限度节省煤炭运输费用ꎬ但对周围环境有很高要求ꎬ只有在特殊的露天煤矿环境中才能使用ꎮ此外ꎬ它对工作线长度有很高要求ꎬ一般只用于2km以上的露天煤矿生产线ꎬ否则吊斗铲倒推法的优点得不到充分体现ꎬ还会降低采矿效率和综合费用ꎬ吊斗铲倒推法在满足环保需求的露天煤矿中具有很2目前露天煤矿现场施工问题露天采矿活动对生态环境造成一定程度的危害ꎮ首先ꎬ地球资源遭到严重破坏ꎮ对矿业公司而言ꎬ在采煤时直接开沟既会破坏已有场地ꎬ又会对周边土地造使耕地逐步演变为排水沟ꎬ对原有景观产生极大损害ꎮ另外ꎬ掘进机是建筑工地常用的设备ꎮ如果开挖量过多工作面在干旱地区ꎮ所以ꎬ在工程开展时ꎬ本地会出现缺水问题ꎮ在采矿过程中ꎬ矿井水未经彻底净化ꎬ由工作人员直接排出ꎬ对水源造成严重污染ꎮ另外ꎬ水位降低会影响矿山的地下水资源ꎬ而且难以改善[4]ꎮ2.2安全问题在目前的煤矿施工中ꎬ安全是一个不容忽视的问题ꎮ首先ꎬ矿山监管力度不足ꎮ我国矿业企业大多地处偏僻地区ꎬ缺乏有效的监管措施ꎬ导致对矿井建设过程中的安全隐患监管不力ꎮ如果没有相应的法律法规支持ꎬ就很难对施工单位有效监管ꎬ造成严重的安全隐矿生产过程中的安全隐患增大ꎬ电气设备是一个主要原因ꎮ用电设备的质量问题已成为制约煤矿生产安全重要因素ꎮ有些矿业公司的老化电缆未及时替换ꎻ或者没有足够容量的配电设施ꎬ用电负荷不断增加ꎬ造成电缆老化ꎬ无法满足用户需求ꎮ3露天煤矿开采工艺优化对策3.1加强工地工作环境管理露天煤矿作业环境的管理至关重要ꎮ只有满足特定要求ꎬ才能确保矿山生产的安全性和施工质量ꎮ首先ꎬ为了改善地面设施和提高效率ꎬ需要对露天矿井的许多电气设备实施检查ꎬ并在供配电设施上安装合适的闭锁装置ꎮ为了保证矿山生产的安全性ꎬ应在矿山开发中融入安全管理体系ꎮ另外ꎬ应当改进供电系统ꎬ合理安排机械操作ꎬ避免暴露在危险中ꎬ保证员工安效养护开采公路ꎬ保证路面的宽度和平坦度符合设计要求ꎮ另外ꎬ设备应该有一个避撞系统ꎬ在接近安全距离时给司机警示ꎬ避免发生意外ꎮ同时ꎬ可以搭建货车的流量控制系统ꎬ检测工地设施ꎬ并维持工地的工作秩序ꎮ3.2煤电煤化工一体化发展目前ꎬ我国部分露天煤矿逐步转型为煤电和煤化工企业ꎮ内蒙古和新疆是我国露天矿分布最广的区域ꎬ区域经济发展水平有待进一步提升ꎬ交通投资费用较高ꎮ为获取更大经济效益ꎬ部分矿业公司纷纷将其周边的矿山联合ꎬ这样既能提升煤炭资源利用率ꎬ又能提升企业经济效益ꎬ同时能带动国家的整体能源发展ꎮ所以ꎬ当前的主要发展方向是露天矿开发ꎬ同时包括电气化和化学工厂发展ꎮ因此ꎬ在新的历史条件下ꎬ露天矿用电与煤气化一体化是大势所趋ꎮ3.3加强安全意识在煤矿施工中ꎬ安全意识的提高直接关系到施工成败ꎮ所以ꎬ必须从根本上转变观念ꎬ采取科学方法防范各种隐患ꎬ保证建设过程的安全性ꎮ比如ꎬ可以在工地上设置危害标识ꎬ用公告牌等方式让工人们随时查看ꎬ对其有较好的认识ꎮ同时ꎬ安全员可向员工发放相关资料ꎬ使其能被员工理解ꎬ对危害源予以洞察ꎮ在工程建以避免工程事故发生ꎮ具体而言ꎬ首选需要公示安保管理制度或制度所需的预防性措施ꎬ以便现场工作人员在开展煤矿安全管理活动时接受训练ꎻ其次ꎬ加强企业安全文化建设ꎬ对某些采矿企业而言ꎬ强化安全文化意义重大ꎮ这一方面可以改善煤矿职工的心理状态ꎬ激发对安全生产的兴趣ꎬ加强其学习能力ꎻ同时能推动企业安全文化建设ꎬ充实企业工作内容ꎮ在安全方面ꎬ要会举4露天矿山开采工艺的发展方向和趋势4.1无人采矿智能化从20世纪80年代起ꎬ欧美发达国家陆续开展了无人采矿ꎬ目前已经建立了瑞典基律纳铁矿和澳大利亚皮尔巴拉铁矿的无人矿井。远程智能无人开采技术是有效的方式,在复杂的开采条件下,最大限度提升采掘工人的工作效率,该技术是我国矿山开采技术发展趋势。目前,国内煤矿只在半连续流程中完成了部分流程的自动化,总体上仍处在半自动化阶段,处于自动化和智能化演化阶段。首要工作是以全自动化方式升级目前的采矿流程,使之达到半智能化,实现远程控制和智能无人采煤。随着对能源需求的持续增长,对煤炭的需求随之持续增长,在后期开采中,地质赋存状况更加复杂,开采面和深度在扩大,剥离率也在增大。因此,单一的采矿技术已经不能满足要求,导致采矿费用高,生产效率低下。近几年来,在一个露天矿井综合运用多种采矿方法,已经形成大型和超大型露天矿的生产技术组织方式。经过长时间的稳步发展,露天煤矿的数量和建设规模得到很大提升,实现了采矿方式多元化。经过实践调研发现,在露天矿山开采中,单斗－拖斗工艺是较常见的方式,企业为了确保利益能够继续增长,可以根据发展状况,将轮斗－带式输送机和吊斗铲倒堆等多种方式合理运用。同时,企业可以根据矿井情况,将单个采矿流程综合运用。目前,大部分露天采矿技术已经得到很好运用。随着矿井深度增大,一直在努力通过提高工艺水平和扩大矿井规模持续优化劳动生产力,降低开采成本。端帮开采技术的推广与应用极大程度地提高了煤炭开采效率。陡帮法采用短工作线,采用快速内卸帮和快速推进等作业方式,有效增加了边坡角,提高了回采率和高效利用效率。而端帮法以井下开采法和露天开采法为基础,开发一套现代化且完善的煤矿开采技术,用于露天煤矿的坑端帮、高线露头和沟槽区开采。另外,以前采用露天采煤机开采胜利１号露天矿,将薄煤层采出。在煤矿生产中,设备占据无可替代的地位,为了提高生产效率,需要将设备大型化,只有这样,才能逐步提高单机产量,获得利润。从我国矿业发展历程可以看出,矿山的生产能力和装备密切相关,矿山机械化程度提高,矿山的生产力随之提高,这些都依赖于开采技术发展。在这种情况下,需要加大采矿技术研究力度,并通过采矿工艺周期性改进,使其成为矿山生产的主要手段,极大缩短采掘周期,让开采费用更低。在此过程中,设备的大型化是一种很重要的方法,不但可以提高单位产量,而且可以持续减少生产中的能源消耗。虽然初期对大型设备投资会耗费大量资金,但是设备的寿命很长,而且具有很高的单机生产能力,能够减少对其他设备的使用,不需要耗费太多人力开展作业,减少后期运行费用,有利于煤矿的稳定发展。物联网是信息技术发展的必然结果,在露天矿井的应用效果是显而易见的,物联网是对互联网应用的延伸,旨在推动智能矿山稳定发展。但是,矿井物联网是非常复杂且庞大的系统,除了需要云计算支持,还会使用许多传感器技术。因此,要实现“绿色”流程,需要将设备智能化,使其符合自动化需求,缩短工作人员调查设备的时间,提升工作效率。比如,在使用全连续流程过程中,各个输送机和挖掘机必须保持一定联系,这需要通过物联网操作,以确保矿井通信畅通,让管理人员更好地掌握矿井生产状况,同时能及时检测煤矿的安全隐患,消除危险。此外,利用物联网技术可以实时监控环境,满足环保要求,让