我國(guó)露天礦山開采工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

李佳林

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心，山西 太原 030024）

引言

人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步與自然礦產(chǎn)資源的利用技術(shù)密切相關(guān)。從發(fā)祥于古代中國(guó)的陶瓷文明和青銅文明到近代西方以發(fā)明蒸汽機(jī)為標(biāo)志開啟的工業(yè)文明，其本質(zhì)都是人類利用地球礦產(chǎn)資源的技術(shù)進(jìn)步從而推動(dòng)的人類文明和文化發(fā)展。因此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)自然資源的高效利用和創(chuàng)新轉(zhuǎn)化關(guān)乎人類文明的發(fā)展與進(jìn)化。

1 我國(guó)露天礦山開采工藝的發(fā)展歷程

新中國(guó)建立以來，我國(guó)露天礦山的發(fā)展大體經(jīng)歷了三個(gè)主要階段[1]：第1階段從建國(guó)到改革開放，開采工藝以單斗挖掘機(jī)+鐵道運(yùn)輸占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。當(dāng)時(shí)建設(shè)投產(chǎn)的12座國(guó)有露天礦中，單斗挖掘機(jī)+鐵道運(yùn)輸?shù)谋壤?3.33%。

第2階段從改革開放到2000年，以五大露天煤礦為代表，伊敏河、霍林河、平朔安太堡、黑岱溝、元寶山露天煤礦相繼投產(chǎn)，其中以1987年平朔安太堡露天煤礦建成投產(chǎn)為標(biāo)志，國(guó)內(nèi)露天礦開采工藝開始從單斗挖掘機(jī)+鐵道運(yùn)輸為主轉(zhuǎn)向以單斗挖掘機(jī)+汽車運(yùn)輸，進(jìn)而轉(zhuǎn)向單斗挖掘機(jī)+移動(dòng)破碎站（汽車+半移動(dòng)破碎站）+帶式輸送機(jī)的半連續(xù)開采工藝。

第3階段從2000年至今，我國(guó)基本形成了以平朔礦區(qū)、準(zhǔn)格爾礦區(qū)、勝利礦區(qū)、霍林河礦區(qū)、伊敏礦區(qū)、寶日希勒、白音華礦區(qū)和新疆礦區(qū)為第一梯隊(duì)的露天礦山集群，這些礦區(qū)的年生產(chǎn)能力均在千萬噸級(jí)以上，都采用了形式多樣的半連續(xù)組合工藝，尤其是連續(xù)工藝部分基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

2 我國(guó)露天礦山開采工藝的現(xiàn)狀和特點(diǎn)

經(jīng)過近40年的引進(jìn)、吸收和發(fā)展，半連續(xù)開采工藝在我國(guó)的露天礦山得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用歸納總結(jié)，主要表現(xiàn)出以下兩大特點(diǎn)[2-3]：

1）應(yīng)用形式多樣化。表1列舉了我國(guó)部分露天煤礦應(yīng)用半連續(xù)工藝的情況。可以看出，各礦山根據(jù)自身的開采運(yùn)輸條件多樣化地組合應(yīng)用不同的半連續(xù)工藝均較好地符合了各自的現(xiàn)實(shí)情況。

表1 我國(guó)部分露天煤礦應(yīng)用半連續(xù)開采工藝情況

2）設(shè)備大型化和國(guó)產(chǎn)化。規(guī)模大、開采能力強(qiáng)是露天礦的顯著特點(diǎn)之一。與之相對(duì)應(yīng)的半連續(xù)開采工藝設(shè)備也具有大型化的特點(diǎn)，目前礦山使用的破碎機(jī)能力在3000～7000t/h，有的甚至達(dá)到10 000 t/h。帶式輸送機(jī)的帶寬也從1 000 mm提高到1 800 mm，有的甚至達(dá)到2 200 mm。在半連續(xù)開采工藝中，單斗挖掘機(jī)及自卸卡車基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，大型破碎設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程也在加快。

3 露天礦山開采工藝的發(fā)展方向和趨勢(shì)

目前，我國(guó)露天礦山在設(shè)備大型化、運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化方面已經(jīng)接近國(guó)際先進(jìn)水平，但在智能化、礦山現(xiàn)代管理以及綜合治理等方面差距較大。

3.1 智能化無人礦山

20世紀(jì)80年代，西方發(fā)達(dá)國(guó)家就開始在井下礦實(shí)施無人開采，至今已建成一些像瑞典基律納鐵礦、澳洲皮爾巴拉鐵礦等的無人礦山。遙控智能化無人采礦是面對(duì)采礦惡劣環(huán)境時(shí)最大限度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，更是最大程度保證采礦作業(yè)人員生命安全的最根本、最有效的方法，無疑是我國(guó)采礦工藝變革的方向。

目前，我國(guó)礦山僅是在半連續(xù)工藝中的連續(xù)工藝環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，整體來說還處于半自動(dòng)化狀態(tài)，屬于向自動(dòng)化和智能化的演進(jìn)階段。此階段的主要任務(wù)首先是按照全面自動(dòng)化來對(duì)現(xiàn)有采礦工藝進(jìn)行升級(jí)改造，初步實(shí)現(xiàn)半智能化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遙控智能化無人開采。

3.2 綠色礦山

在國(guó)外，對(duì)礦山排出的廢水、廢氣、廢渣及粉塵、噪音等均有嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其強(qiáng)調(diào)礦山環(huán)境的綜合治理。近年來，發(fā)達(dá)國(guó)家開始倡導(dǎo)建立無廢料礦山和潔凈礦山。

十八大以來，伴隨著我國(guó)轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式、供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推進(jìn)，到十九大提出“綠水青山就是金山銀山”口號(hào)，綠色發(fā)展被提到了前所未有的高度。堅(jiān)持綠色發(fā)展，推動(dòng)資源節(jié)約和高效利用成為可持續(xù)發(fā)展的必要條件，促進(jìn)人與自然和諧共處成為人民對(duì)美好生活追求的重要體現(xiàn)。

2017年5月，國(guó)土資源部、財(cái)政部、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家質(zhì)檢總局、銀監(jiān)會(huì)、證監(jiān)會(huì)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)綠色礦山的實(shí)施意見》，綠色開采勢(shì)必成為未來礦山建設(shè)的基本要求。