露天采矿技术及采矿设备的发展探讨

杨国华

摘 要：本文针对露天采矿技术及采矿设备的发展情况提出作者自己的见解，希望为相关工作人员提供参考和借鉴。

关键词：露天采矿 采矿技术 采矿设备

中图分类号：D26文献标识码：A文章编号：1003-9082（2019）10-0219-02

随着我国的经济不断发展和工业水平的不断提升，煤炭行业作为核心部分也随之崛起，对采矿技术的新开发成为一项重要工程。随着对露天采矿要求的不断提升，为了进一步提升露天采矿质量与采矿效率还需要对露天采矿技术与采矿设备进行革新与创造。相关的露天采矿企业还需要对当前采矿技术与采矿设备进行研究，并能够实现露天采矿技术与露天采矿设备协同发展，为露天采矿业的不断发展与繁荣，露天采矿企业获得更大的经济效益奠定坚实的技术基础，促进露天采矿进一步发展。

黑岱沟露天煤矿位于鄂尔多斯高原，该露天煤矿所处的地理环境与自然环境相对比较恶劣，其设计原煤生产能力为 1 200万 t/a。矿区表层黄土平均厚 49 m，中部岩石厚 54 m，下部煤层厚 24 m。在实际的露天采矿作业中，在黄土剥离中采用的工艺是轮斗-胶带连续工艺系统，其中应用到的机械设备为履带式斗轮机、履带式转载机（皮带车 A）、工作面胶带输送机及位于胶带机上的轨道式电缆和漏斗车、滑翘式转载机（皮带车 B）、端帮胶带输送机、排土场胶带输送机及位于胶带机上的轨道式转载机、履带式排土机、及胶带移设用的履带搬运车等设备。原煤生產应用的工艺是牙轮钻机穿孔，在爆破作业结束之后再应用单斗电铲采装爆破物。为了能够有效的提升黑岱沟的开采效率与质量，还需要对露天采矿技术与采矿设备进行研究，对露天采矿技术与采矿设备的未来发展状况进行深入的研究，从而提升露天采矿的效率与质量，提升企业的经济效益。

一、常见的露天采矿技术

就我国目前的露天采矿技术发展情况来看，露天采矿主要采取深入开采的方式，但是这样的开采方式往往会对环境造成一定的伤害。而且很多时候由于采矿技术、采矿设备的更新比较慢就很难满足露天采矿的不断发展。目前露天采矿中使用比较广泛的露天采矿技术来看，主要包括胶结充填采矿技术、陡帮开采技术以及爆破技术。

1.胶结充填采矿技术

在露天采矿技术中胶结充填技术是被应用最广泛的，在露天采矿中通过应用胶结充填技术可以有效的提升露天采矿的工作质量与工作效率，使得矿产资源的经济效益得到最大提升，该技术还能尽可能的控制与减少实际的采矿过程中可能产生的环境破坏问题。该露天采矿技术在实际的开采作业中还存在调配充填、开采的比例数量上存在较大的问题，如何实现二者的有效协调，从而保证露天采矿各项作业的顺利展开是未来露天采矿作业中需要重点解决的问题。根据近年来我国的科学技术水平的发展情况来看，随着科学技术的不断发展，胶结充填采矿技术中存在的问题已经逐渐被解决，在问题解决的基础上还对其技术进行不断的改进与完善，在一些露天采矿中应用胶结充填采矿技术对相关的设备进行优化，最终促进露天采矿设备技术的进一步向智能化、规范化、科学化的方向发展。

2.陡帮开采技术

随着矿产开采中露天矿采矿技术不断发展与实际应用，其中所包含的技术优点越来越明显，因此人们对露天采矿技术的应用越来越广泛。随着露天采矿技术的不断发展，陡帮开采技术在实际的应用过程中，在一些地理环境比较差、自然环境比较恶劣的地区就不适合使用该开采工艺技术，应用该技术的工作难度会增加，矿采资源的开采效率也会受到影响降低。例如黑岱沟的开采中，由于该露天煤矿位于鄂尔多斯高原，该露天煤矿所处的环境在春季会面临比较严重的风沙问题，且矿区表层黄土平均厚 49 m，中部岩石厚 54 m，下部煤层厚 24 m。在实际的开采中运用传统的开采方式就很难获得较好的开采效果。随着露天煤矿开采技术的不断完善，陡帮开采技术因为其建设工程量较小，且建设周期短的优势，就能较好的解决因为自然环境、地理条件恶劣等影响露天矿产开发的隔离的影响因素，也能充分的体现露天采矿技术的优势，并逐渐获得比较广泛的应用。

3.爆破技术

在露天采矿作业中使用比较广泛的采矿技术还包括爆破技术，这种采矿技术在传统矿产开采与露天矿产开采中都得到了广泛的应用。在露天矿采开采中应用爆破技术主要是对微差爆破、挤压爆破、孔内微差爆破等工艺的应用。通过应用爆破工艺可以较好的解决矿产开采规程中遇到的诸如矿岩很难被爆破等多种问题。但是需要注意的是，在矿产开采中应用爆破技术开采矿产是具有一定的危险性，还需要在实际使用该工艺的过程中注意爆破可能存在的安全问题进行重点预防。随着我国信息技术、科学技术的不断发展，关于爆破技术、爆破材料、爆破设备的研究就更加深入，一些新型的、危险性较低的爆破材料和爆破设备都针对矿产开采进行设计与开发，在实际的工作中还必须对使用爆破品的安全性进行全面的考虑，可以在爆破中使用铵油炸药、爆药雷管等多种新型的爆破产品，从而保证开采作业的顺利展开。

二、露天采矿设备的未来发展方向

1.设备逐渐向大型化发展

在以黑岱沟为案例的大型露天煤矿开采的过程中，还需要对人力等进行全面的管理，从而加强管控能力，尽可能的将损失控制在最小范围内。这也要求在未来的露天采矿设备进行持续的开发与创新，从而促使露天采矿设备逐渐向智能化、大型化、机械化方向发展，在实际的露天采矿作业中能够不断提升露天煤矿开采的质量与效率。通过对采矿设备的不断改善与规范，从而使得露天采矿设备的功能能够得到有效的提升。根据我国的研究，未来我国的采矿设备将逐渐向大型化方向发展。首先，露天穿孔设备的钻孔直径在不断扩大。在露天穿孔设备的发展中一共经历了四个阶段，从磕头钻发展到牙轮钻，露天采矿穿孔设备的直径越来越大，在实际的作业中工作效率也得到了有效的提升。其次，露天采矿的装载设备的斗容量也在逐渐增加。在露天采矿作业中需要使用到大量的装载设备，其中电铲是露天采矿作业中的必备装载设备，就我国目前研发出来的最大斗容量电铲型号为WK5700，斗容量可以达到53.5m，且该设计还拥有自主产权。最后，露天采矿运输设备的吨位在逐渐增加，因为在露天采矿运输设备比较广泛的是汽车，在露天采矿的作业区应用汽车作为运输工具不仅机动性比较强，在爬坡作业上还存在较大的优势。基于这一点，为了提升露天采矿的实际运输工作质量，在部分露天采矿作业区内运输所使用的汽车载重已经达到了327t。但是，在该发展中也要相关的领导与开采技术负责人认识到，虽然开采设备大型化发展能够提高单机开采率，但是也在另一方面说明，一旦其中某一设备在开采中发生故障，就会导致整个开采作业受到严重影响。

2.设备逐渐向智能化方向发展

近年来我国的信息技术不断发展，信息技术的应用越来越广泛，露天采矿设备也逐渐向数字化、智能化、自动化的方向发展，在实际的应用中还取得了一定的成绩。就目前我国的露天采矿设备的实际应用情况来看，智能化设备越来越多，这对促进我国的露天采矿作业效率与质量提升具有重要意义。首先，可以将智能化技术应用到露天采矿作业的车載监控系统中。通过在露天采矿作业中的车载监控系统提升其智能化技术，这样就能够更加及时、准确的对采矿设备进行监督与管理，一旦发现采矿设备在作业的过程中存在一定的问题，首先就要对露天采矿设备的存在的问题进行及时的反应。就我国露天煤矿采矿设备中对车载监控系统的应用实际情况来看，露天采矿企业能够格局已经设置的智能车载监控系统和无线通信技术对设备的实际运行状态进行实时监控和分析，明确采矿情况，从而有效的提升设备的使用率。其次，智能化技术也被应用在露天采矿设备中的卡车调度系统中，在露天采矿作业中通过科学、合理的卡车调动系统可以实现对整个采矿区的运输汽车进行全面的了解，并对运输汽车采取有效的调控。随着现代信息技术的不断发展，通过应用智能化技术使得露天采矿作业中的卡车调度系统能够实现对矿区内运输的汽车的全面监控，可以及时的向相关的领导部门汇报矿区运输汽车的实际运行状况。例如近年来，黑岱沟露天煤矿采用的采掘设备有轮斗挖掘机、单斗挖掘机（俗称电铲）、拉斗铲以及前装机。其中，单斗挖掘机中359B型6台，WK-35型3台，WK55型2台，PH2800型1台，WK-20型1台，拉斗铲8750-65型，前装机为L1350型1台，992G型2台，分别被用于剥离或采煤作业。但是，在黑岱沟采矿技术与设备发展中根据黑岱沟的实际发展情况来看，机械设备发展向大型化与智能化发展还需要结合实际开采来看，不宜过快采用或者是更新换代，避免设备故障，可能会对露天煤矿的生产形成较大的压力。

3.逐渐向人性化方向发展

在近年来的露天采矿设备的设计阶段工作可以看出未来的露天采矿设备正在向人性化方面发展。在露天采矿设备设计的过程中要充分考虑到该设备在实际使用中是否兼具舒适性与安全性。在设计中要充分遵守“以人为本”的设计原则，采矿设备投入使用之后要尽可能的避免采矿过程中出现安全事故，还要在一定程度上缓解采矿中出现的疲劳问题，从而使采矿设备的操作工作人员能够应用舒适、安全的设备完成露天采矿作业，从而提升作业的效率与质量。此外，在采矿设备的设计中相关的设计人员还越来越关注设备的造型与外观，使得设备更加符合人们的审美，使采矿设备与露天采矿的环境更加契合。

三、露天采矿技术的发展前景

1.应用分段填充的露天采矿技术

在露天采矿作业中应用分段填充的采矿技术其中最重要的施工工艺就是要进行分层开采。在该开采阶段对相关的采矿技术、采矿工艺要求相对比较高，分层方向的选择对分段填充采矿技术的开采结果会产生重要的影响。通过应用分段填充采矿技术不仅可以解决分层方向难的问题，还能将露天采矿作业中的分层划分为多个不规则的多段结构进行作业，这样在一定程度上可以有效的提升露天采矿的工作效率。而黑岱沟露天煤矿的开采设计采用的是台阶式开采技术，这就导致应用WK20出现采掘台阶超高，采掘带超宽，采三幅不够，采两幅采不完的情况;应用WKK55又会出现采掘带偏窄，采两幅不够，采一幅采不完的现象。因此，在未来的开采中，就可以灵活的应用分段填充采矿技术。

2.加强对露天采矿作业现场的稳定性控制

在露天采矿作业技术之后，应用一定的废料来对采矿过后的空区进行填充，这样不仅可以有效的提升作业过程中能够的安全性，避免相关的工作人员出现安全事故，还可以有效的提升企业的经济效益。黑岱沟在实际的开采中为了避免各类事故，针对实际开采中作业设备，设置了专门的设备器械检修岗位和检修技术人员，尽可能的规避开采过程中出现各类设备问题，保证开采作业正常进行。在实施开采作业之前往往会先应用相关的设备对露天采矿的具体位置进行分析，并结合相关的实验报告对还采矿区的开采情况先进行预测，使得后续的开采工作能够顺利展开，有效的减少露天采矿种可能出现的安全事故概率。

3.应用钻探注浆施工工艺，并保证施工顺序

在露天采矿作业中还可以用钻探注浆施工工艺。要求在应用该工艺之前，相关的施工作业者能够先对施工人员的安全性进行分析，还要对该露天采矿区的储层的倾斜度、连接器上层压力进行分析，考虑到钻探注浆液体的重力。在应用钻探注浆工艺的时候还需要对该施工工艺的施工程序进行明确的规定，要求做到以下几点：首先，在注浆施工的时候先要用注浆液对浇筑孔进行填充，还必须要对浇注孔的浇注顺序进行明确的规定。其次，在对浇注孔进行填充的过程中还要注意填充的顺序，要保证先填充下部分然后再填充浇注孔的上部分。在浇注孔填充的过程中还要注意浇注使用的放下，还需要对露天煤矿的采空区顺着塔下游的倾斜的方向，根据影响孔的范围再决定浇注孔的浇注顺序。

4.充填采矿工艺技术

充填采矿工艺技术在露天采矿中是一项比较重要的技术，在露天采矿作业中一旦发现某一环节的作业中采矿现场出现不合理的地方，就可以及时的采取充填采矿工艺技术对该问题进行处理。通过采取该露天采矿工艺也可以有效的提升矿产资源全面开采与开发的程度，使得矿产资源的利用率得到有效的提升。在露天采矿作业中应用该工艺，还需要对露天采矿的具体位置、地理环境以及开采技术进行全面的考虑，从而选择充填采矿工艺技术，使得采矿作业能够在相对比较安全的作业环境中完成。而且根据大量的露天采矿实际应用情况来看，通过应用充填采矿工艺技术还可以有效的降低采矿过程后者能够发生安全事故的概率，保证各项采矿作业安全展开，保护工作人员的生命财产安全。

结语

综上所述，随着现代科技的不断发展，在露天采矿作业中所使用的采矿工艺技术、采矿设备正在进行高度的更新与改进，提高矿山的生产力，最大限度的节约投资，从而降低成本，让我国露天矿的开发有了非常广阔的前景。我国露天采矿技术及采矿设备尽管得到了很大的提升，但是和一些发达国家相比还有待提升。因此我们要结合实际，不断总结经验教训，促进露天采矿技术的不断发展，使得露天采矿工作更加科学、合理、安全的展开，并获得较高的经济效益。

参考文献

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