我国露天煤矿开采科技发展趋势之思考2012.7.22

1、我国露天煤矿开采科技发展趋势之思考,2012年露天开采专业委员会会议,露天煤矿开采技术发展存在问题,近年来，我国露天煤矿生产与建设快速发展，煤炭露天开采得到了迅速发展。 2011年全国煤炭产量为35.2亿吨，其中露天煤炭产量4亿t，占全国总产量的11.4%。,国家与煤炭行业的迫切需要,露天煤矿开采技术发展存在问题,1露天煤矿时效边坡技术 2 露天煤矿低碳开采 3 露天煤矿物联网技术 4 露天煤矿薄煤层开采技术,提 纲,1 露天煤矿时效边坡技术,时效边坡的概念为露天煤矿边坡设计与稳定性分析提供广义的理论基础和具体的采矿技术措施。时效边坡作为代表一种露天矿设计分析的新理念，是用动态的参数对露天矿边

2、坡进行评价与设计。,1 露天煤矿时效边坡技术,时 效 边 坡,采矿措施,保证边坡安全 提高边坡角,时效边坡考虑了采剥工程和边坡动态耦合关系，采用若干采矿措施，实现露天煤矿边坡动态分析与设计。,目前，缺乏对露天煤矿高陡边坡时效性参数：暴露面积和暴露时间对边坡稳定性影响的理论依据，缺乏相应的理论基础。,1 露天煤矿时效边坡技术,目标,设计方法,1 露天煤矿时效边坡技术,考察介质材料特性、结构尺寸以及外载因素，建立功能函数抗力和荷载效应的随机函数。 假设抗力和荷载效应都是连续随机变量，建立结构失效的概率，建立时效边坡结构可靠度评价体系。,露天煤矿时效边坡可靠性模型,1 露天煤矿时效边坡技术,不同类型

3、边坡分类时效边坡模型,滑动面滑出点位置,不同性质物料边坡,节理与暴露面关系,建立不同时效边坡模型,稳定系数与边坡尺寸、时间的函数关系,胜利一号露天煤矿,伊敏河露天煤矿,放大图1,放大图2,安家岭露天煤矿,放大图1,放大图2,这是露天煤矿典型的靠帮开采现场图片。,1 露天煤矿时效边坡技术,端帮边坡剖面示意图,内排40m后边坡角达到42，稳定系数也在1.30以上由此可以见，及时跟进内排土场的最下一个台阶对端帮的稳定性非常有利，可以大幅度提高端帮边坡的稳定性。,1 露天煤矿时效边坡技术,以安家岭露天煤矿南端帮煤层赋存情况为例，4#煤、9#煤和11#煤的厚度分别为12.5m、11.3m、4.5m，边坡

4、角从34提高到38，不同端帮靠帮开采参数条件下煤炭回收量变化。,图3 不同靠帮开采参数条件下煤炭回收量变化曲线图,1 露天煤矿时效边坡技术,我国20余座露天煤矿多数露天煤矿为近水平煤层埋藏、分区开采、汽车端帮环线开拓运输系统压帮内排、端帮边坡设计采用静态分析，若在我国大型露天煤矿推行大型露天煤矿开采新技术：,一个端帮实施靠帮开采每提高1度年回收端帮压煤达到10万吨，节省土地3亩；,如果有10余个露天煤矿采用端帮靠帮开采技术，每年将回收煤炭500万吨，节省土地136亩；,1 露天煤矿时效边坡技术,（3）随着端帮靠帮开采技术的不断深入研究，内排压帮可以使端帮提高810度，有10余个露天煤矿采用端帮

5、靠帮开采技术，每年将回收煤炭1000万吨，节省土地250余亩。,1 露天煤矿时效边坡技术,2 露天煤矿低碳开采,以煤炭资源为基础的价值纵向延伸方式的种类：,原煤洗选中煤中煤发电 原煤洗精煤配比（汽煤、肥煤、焦煤）焦化焦炭、焦油、煤气煤化工 原煤煤炭液化煤化工 原煤煤炭气化煤气煤化工 原煤发电高耗能产业 原煤发电 煤炭物流,2 露天煤矿低碳开采,根据国内外煤炭企业的发展经营情况，可以将煤炭资源的开发模式概括为以下几种：,煤电综合开发模式 煤炭及煤化工的综合开发利用模式 煤炭、高能耗产业的综合开发模式 煤炭、气化、液化综合开发模式 煤炭、电能、运输的综合开发利用模式,2 露天煤矿低碳开采,（1）在

6、煤炭资源的开采过程中实施绿色生态化开采 （2）提高煤炭利用效率，加快清洁用煤步伐 2010年，我国的发电耗煤约为335gce/kWh，与国际先进水平相比，约高40gce/kWh，按照发电煤耗平均降低10gce/kWh计算，至2015年，我国的发电用煤可以节约6000万tce，减排二氧化碳1.6亿吨，二氧化硫150万吨，氮氧化物60万吨。 （3）大力发展现代煤化工产业 （4）实施二氧化碳的捕集、利用与封存,2 露天煤矿低碳开采,煤炭产业链发展模式与发展现状表,2 露天煤矿低碳开采,产业链路径图,4 露天煤矿物联网技术,“物联网就是物物相连的互联网”。 第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互

7、联网基础上的延伸和扩展的网络； 第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。 因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。,5 露天煤矿物联网技术,射频识别，即RFID，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。,3 露天煤矿物联网技术,和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征： 它是各种感知技术的广泛应用。传感器获得的数据具有实时性

8、，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。 它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网。由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。,3 露天煤矿物联网技术,物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。,3 露天煤矿物联网技术,露天煤矿基本特点：信息传输相对简便可

9、靠,3 露天煤矿薄煤层开采理论基础,多数露天煤矿煤层的赋存特点是：煤层薄、煤层多（多为煤层群开采或为复合煤层开采）、近水平埋藏。 开采过程中为了防止煤层顶底板岩石的混入、煤质下降、煤炭售价降低，设计一般采用小型设备，以单斗-卡车开采工艺为主，致使劳动定员多，开采效率低。部分露天煤矿对（煤层厚度小于1m）的薄煤层干脆放弃开采，随岩石的剥离而丢弃，造成国家资源的浪费。,4 露天煤矿薄煤层开采理论基础,薄煤层回采影响下部主采煤层的回收效率。,薄煤层开采存在以下问题：,没有薄煤层回采效率的评价标准；,现有设备尺寸过大，最小挖掘高度难以满足回采要求；,4 露天煤矿薄煤层开采理论基础,港口煤炭价格与发热量关系,4 露天煤矿薄煤层开采理论基础,选采不同煤层厚度的效果表（理论值）,4 露天煤矿薄煤层开采理论基础,台阶高度和采掘带宽度与煤层贫化率耦合关系,台阶高度和采掘带宽度与煤层损失率耦合关系,4 露天煤矿薄煤层开采理论基础,薄煤层开采理论基础：,选采效率与效果分析,推进度匹配,薄煤层是否可以开采,运行速度与切割深度的关系曲线,4 露天煤矿薄煤层开采理论基础,生产能力与切深度的关系曲线,露天采矿机选采效率分析,露天专业委员会网站,网址：,