露天采礦技術及其采礦設備的發展思考

王旭光 國家能源集團公司準能黑岱溝露天煤礦

前言：采礦行業在開采的過程中，因工作環境的影響，導致具體開采工作環節很難順利進行，會嚴重降低開采工作的穩定性，并且由于開采穩定性差，極易出現安全隱患。露天開采方式與傳統開采方式相比，將開采位置從地下轉移到了地上，通過露天開采可大大提高開采效率，同時開采環境有較高的安全性，空間利用靈活、自由。目前，在露天采礦中，開采技術與設備的應用一直是研究的重要內容，并且提升空間巨大，所以對露天采礦技術與設備有較高的研究價值。

一、露天采礦技術

（一）間斷開采技術

間斷開采技術主要是在進行煤礦開采期間使用大型機械設備，但是在運行的過程中往往會出現成本增加的情況。在采用間斷開采技術生產期間，在運輸煤炭資源時主要采用卡車，因卡車由于自身運輸功率大，并且會增加耗油量，導致運輸期間的成本增加。此外，在運輸的過程中如果對煤炭覆蓋不當，極易出現環境污染的情況發生，所以為了響應國家節能減排、綠色環保理念，企業在降低污染、節能減排方面進行了深入的試驗與研究，研發出了一種降低油耗的技術，該技術便是卡車輔助架線技術，卡車啟動后使用電能驅動車輛，在此期間車輛發動機處于一種怠速狀態，以此達到節油的目的。

（二）半連續與連續開采技術

半連續與連續開采技術與傳統開采技術相比，采用了低碳理念，綠色能源，可有效保護環境，并且在此基礎上滿足運輸作業要求。但是，該技術在應有的過程中有自身的適應范圍，需要在特定的環境中才能進行開采作業，否則很難完成爆破流程，同時對地質也有較高要求，會導致開采成本有不同程度的增加。機械設備在使用與運行期間，對設備類型與工作方式有較高要求，需要選擇與施工環境相適應的儀器，比如自動式破碎剝離儀器，把碎石運輸到排土場中，能夠有效提高工作效率。

半連續開采技術是在連續開采技術的基礎上，利用其優越性能進行半連續開采，在此過程中需要確保物料輸送的連續性，以此使自卸車運輸距離減少，確保在于其的距離之內運行，并且在此基礎上還需要體現出自卸車自身的機動性以及適應性特點，從而確保物料輸送的連續性。該開采技術結合了信息化技術，具有較高的自動化優勢。由于半連續開采技術物料的輸送是利用帶式輸送機完成輸送工作，工作效率高，能夠保證系統長時間的運行，同時工作強度低。我國其他開采工作也有效印證了該技術的優勢。

半連續開采技術有兩種，一種是上述工作原理，另一種是主要是通過單斗挖掘機進行物料的開采，通過移動式破碎站，再有帶式輸送機系統輸送物料。此種技術在規模較小的采礦區使用，不建議在規模較大的采礦區應用。有目前采礦技術而言，一般采用帶式輸送機軟啟動方式，其中變頻驅動最為適用，主要是因變頻驅動體積小，結構緊密，能夠較好的應用在半固定式帶式輸送機與移動式帶式輸送機。

（三）膠結充填采礦技術

在露天采礦開采的過程中，膠結充填采礦技術是所有技術中應用作為廣泛的一種，與其他技術相比開采效率高，并且在此基礎上還能夠保護開采環境。但是，在運用期間也存在有待解決的問題，就比如充填與開采之間的比例數量問題，若兩者比例無法有效調配，很難確保開采過程順利進行，所以重點需要協調兩者之間的比例關系。隨著我國科學技術的不斷發展，露天采礦設備有了較大的革新，在較大程度上為膠結充填采礦技術的發展奠定良好的基礎。

（四）陡幫開采技術

我國傳統采礦開采技術在運用的過程中，很難滿足社會對資源的需求。目前，露天采礦技術的應用優勢逐漸凸顯，并且在開采期間對露天開采技術有一定的依賴性，有較好的應用效果，在其他一些開采中也逐漸采用此種技術。但是，在采用此種技術開采期間也有自身的局限性，比如會受環境因素的影響，如果開采環境惡劣以及地形不便的情況下，采用該技術會增加開采難度，很難提高開采效率[1]。為此，需要具體情況深入分析采用露天開采技術的適應范圍，創新出了一種陡幫開采技術。此種技術在應用期間能夠以最小的工程量完成預期工作，并且可在預期時間內完成工作，在一定程度上彌補了露天采礦技術無法發揮的優勢，可大大提升露天礦產開采能力與效率。

（五）爆破技術

在進行礦山開采的過程中，需要通過較強的沖擊力擊碎一些巖層，因此爆破技術在開采中是必須實施的環節，較為常用的推廣技術有孔內微差爆破技術、微孔爆破技術等，通過以上技術可有效粉碎采掘中塊度。目前，對爆破裝置以及爆破材料進行了創新，不但能夠提升爆破效率，而且還可在爆破期間避免安全隱患。其中微差爆破技術應用較為廣泛，該技術采用的是塑料導爆管非電爆系統，適用于一些小面積的爆破，主要是因微差爆破技術有自身的應用條件。預裂爆破技術一般在邊坡位置應用，在較大程度上對邊坡起到一定的保護作用，避免在邊坡位置出現震動效應，確保不同坡面的平整度。二次破碎是通過機械設備在鑿巖中打眼，再進行爆破，以此提高礦大塊產出率。

（六）排土與防排水技術

在露天采礦開采的過程中，排土是必不可少的環節，并且排土效率直接關系到生產規模。在排土期間排土方式的選擇尤為重要，需要根據運輸方式而定，其中排土場結構穩定性會對其使用時間造成一定影響。如果采礦地形不平或者有一定的坡度，一般情況下采用排土機，主要是因排土機能夠適應多種復雜環境，同時受自身機械能的影響，爬坡能力較強，并且具有較高的靈活性，最為重要的是此種排土方式與其他方式相比產生的費用低，且后期維修難度低，應用在較多采礦工作中。此外，由于露天采礦開采工作均是露天作業，當遇到陰雨天氣時，工作面易受到雨水的沖刷，會在較短時間內增加工作難度。為此，為了確保工作能夠正常進行，需要應用防排水技術設置排水設施，若出現汛期能夠將雨水通過排水溝順利排出，減少地面出現積水的情況，使礦石含水量與人工排水量有效降低。該技術一般是設置一些防洪堤、截水溝以及河流改道等設施對水進行疏導。

二、露天采礦設備

（一）大型化設備

隨著我國科學技術的發展，露天采礦工作應用了信息化技術，在此基礎上采礦設備也由小型化向大型化方向發展，在采礦開采中的各個方面大型化設備逐漸替代小型化設備。我國露天開采期間，所采用的自卸卡車載重量約為200噸，隨著設備向大型化方向發展，載重300噸的自卸車也擴大了使用范圍。 此外穿孔設備的孔徑是150 mm-300 ram，比如特拉斯CDM75E鉆機[2]。

（二）設備專業化

露天采礦開采技術應用的過程中，需要提升其專業化，在開采結構作業中需要具備較高的專業水平，同時在使用設備期間對設備專業化也有較高要求。在煤礦開采期間，開采設備與技術逐漸向專業化方向發展，通過專業化的開采技術對提高開采效率與質量發揮著較為重要的作用[3]。

（三）設備移動性強

由于采礦開采作業受到設備性能與開采環境、地形等較大影響，在開采的過程中嚴格規定了設備的具體移動，其移動距離與方向也具有較強的技術性。所以，在作業期間設備具體移動需要根據開采實際情況進行針對性調整，以此才能使設備在作業面中有正確的移動。比如在半連續作業的過程中，較多設備所使用的均是自己移動的設備進行開采工作，既可提高設備自身的性能，又能提高工作效率。

三、露天采礦技術與采礦設備的發展方向

（一）露天采礦技術發展方向

1.車載監控系統

在露天采礦開采期間，車載監控系統的應用是未來的一個發展方向，該系統主要是對設備運行狀態進行監控，在監控的過程中觀察設備是否出現運行故障，如果產生故障能夠在第一時間維修。此外，在一些大型化設備中還有報警監控功能，此種功能不但會對設備進行實時性監控，而且還及時維修，能夠使維修成本有效降低，同時降低損耗[4]。

2.高坡位移監測

高坡位移監測離不開定位系統，主要是與GPS定位系統相結合實現對目標物的精準定位與監控，能夠不間斷向計算機中傳送邊坡中的相關數據，計算機自動保存數據，再深入分析，以此幫助工作人員全面掌握不同邊坡是否的穩定，同時有報警功能。

3.增加設備環保性

我國經濟在發展的過程中，對于較多能源短缺，需要依靠進口滿足國內需求，在此環境中更需要研發環保設備，不但能夠增加產出量，而且還可避免我國環境惡化。所以，在未來采礦設備生產與應用時，應關注使用年限、能耗等因素，使設備向環保方向發展[5]。

（二）露天采礦設備發展趨勢

1.向大型化方向發展

隨著我國采礦開采行業的不斷發展，目前的設備很難提高工作效率，無法滿足國內使用量。為此制造企業開始根據采礦工作特點，制造一些大型采礦設備，可大大提高采礦效率，逐漸縮小了與一些國際品牌的差距。比如我國一些公司生產NTE卡車載重量可達300噸，其中履帶推土機可900馬力。此外，采礦設備逐漸向大型化方向發展，可減少崗位配置人員數量，能夠使安全隱患有效降低。但是，近幾年來，國家對煤礦企業進行了改革與整頓，將不同小煤礦進行了有效的整合，導致在開采期間易出現采空區，而因大型設備在工作期間如果在采空區上方，極易導致地面出現塌方情況的發生，對煤礦企業而言有較大經濟損失，這也是大型化設備應用中一個棘手的問題。

2.向智能化方向發展

在采礦開采中應用智能化技術是未來時代發展的要求，煤礦企業的發展需要適應社會的發展。隨著信息化技術的發展，也在較大程度上推動了采礦行業的信息化建設。將智能化技術的應用在采礦工作中，能夠提高設備單位工作量，降低工作人員工作量與安全事故發生率，從而提升工作效率。此外，通過智能化技術還可對設備運行情況進行嚴格監控，并且在此基礎上判斷存在的問題，同時提出針對性解決方案[6]。目前，一些設備中安裝有承載監視系統，該系統的主要作用是對設備進行實時監控，達到提高工作效率的目的。

3.向人性化方向發展

在進行露天采礦設備中需要融入人性化是未來的發展方向，其中需要從設備設計環節體現人性化，并且還應提升設備運行的穩定性與安全性，同時保證設備設計符合操作者操作習慣。在設備設計階段需要在不同環節多考慮安全性問題，避免設備在運行階段出現不必要的安全隱患，同時提升設備操作期間的舒適性，以此提升工作效率。

四、露天采礦設備與采礦技術的關系

（一）運輸系統改造

對礦山實際情況進行深入分析，同時對機車車輛實施有效改造，以此發揮礦山交通優勢。在優化交通的過程中，可以將不同形式交通工具進行聯合使用，以此形成多種運輸系統，比如汽車與、鐵路、提升機以及輸送機進行有效結合，以此提高運輸效率，可使凹陷礦山開采深度增加。

（二）新礦山建設

在對礦山進行建設的過程中，主要使用深凹露天礦高效開發技術，可使邊坡角度有效增加，同時通過多級并段靠幫開采工藝，能夠使工作幫坡角增加，可降低煤礦開采剝采比，既能提高資源利用率，又可在礦山建設的過程中控制建設費用。

（三）提升露天采礦開采安全性

隨著開采設備逐漸向大型化、智能化方向發展，能夠有效減少開采工作環境中設備運行數量，同時也可減少人工勞動數量，降低勞動強度，使采礦企業降低了人工工資的發放，并且在此基礎上還可減少設備運行成本。此外，隨著設備逐漸智能化，其功能逐漸完善，可在不同工作環境中安全、穩定運行，確保露天采礦開采期間的安全性[7]。

在露天采礦開采的過程中，開采設備與開采技術之間存在一定的關聯性，其中科學技術的發展能夠使設備逐漸向大型化、智能化以及人性化方向發展，使開采速度不斷加快，能夠縮短開采時間，增加單位時間內的開采量。

結語：綜上所述，本文主要闡述了露天采礦技術與設備的發展方向，從以上論述能夠發現我國露天采礦技術取得了一定的成果，但是很難達到一些國外發達國家的先進技術，并且設備運行效率與國外相比也有一定的差距。為此，采礦工作者除了提升采礦技術與設備之外，還應提升自身的工作專業技能，同時投入技術創新成本。還可引進國外先進的管理理念與技術，與我國采礦實際情況相融合，形成符合我國采礦開采的理念。隨著我國近幾年科學技術的發展水平，與國際技術水平差距越來越小，目前采礦設備的發展逐漸向人工化、智能化以及大型化方向發展，可為露天采礦效率與質量的提高奠定良好的基礎。