露天采矿技术及其采矿设备的发展思考

王旭光 国家能源集团公司准能黑岱沟露天煤矿

前言：采矿行业在开采的过程中，因工作环境的影响，导致具体开采工作环节很难顺利进行，会严重降低开采工作的稳定性，并且由于开采稳定性差，极易出现安全隐患。露天开采方式与传统开采方式相比，将开采位置从地下转移到了地上，通过露天开采可大大提高开采效率，同时开采环境有较高的安全性，空间利用灵活、自由。目前，在露天采矿中，开采技术与设备的应用一直是研究的重要内容，并且提升空间巨大，所以对露天采矿技术与设备有较高的研究价值。

一、露天采矿技术

（一）间断开采技术

间断开采技术主要是在进行煤矿开采期间使用大型机械设备，但是在运行的过程中往往会出现成本增加的情况。在采用间断开采技术生产期间，在运输煤炭资源时主要采用卡车，因卡车由于自身运输功率大，并且会增加耗油量，导致运输期间的成本增加。此外，在运输的过程中如果对煤炭覆盖不当，极易出现环境污染的情况发生，所以为了响应国家节能减排、绿色环保理念，企业在降低污染、节能减排方面进行了深入的试验与研究，研发出了一种降低油耗的技术，该技术便是卡车辅助架线技术，卡车启动后使用电能驱动车辆，在此期间车辆发动机处于一种怠速状态，以此达到节油的目的。

（二）半连续与连续开采技术

半连续与连续开采技术与传统开采技术相比，采用了低碳理念，绿色能源，可有效保护环境，并且在此基础上满足运输作业要求。但是，该技术在应有的过程中有自身的适应范围，需要在特定的环境中才能进行开采作业，否则很难完成爆破流程，同时对地质也有较高要求，会导致开采成本有不同程度的增加。机械设备在使用与运行期间，对设备类型与工作方式有较高要求，需要选择与施工环境相适应的仪器，比如自动式破碎剥离仪器，把碎石运输到排土场中，能够有效提高工作效率。

半连续开采技术是在连续开采技术的基础上，利用其优越性能进行半连续开采，在此过程中需要确保物料输送的连续性，以此使自卸车运输距离减少，确保在于其的距离之内运行，并且在此基础上还需要体现出自卸车自身的机动性以及适应性特点，从而确保物料输送的连续性。该开采技术结合了信息化技术，具有较高的自动化优势。由于半连续开采技术物料的输送是利用带式输送机完成输送工作，工作效率高，能够保证系统长时间的运行，同时工作强度低。我国其他开采工作也有效印证了该技术的优势。

半连续开采技术有两种，一种是上述工作原理，另一种是主要是通过单斗挖掘机进行物料的开采，通过移动式破碎站，再有带式输送机系统输送物料。此种技术在规模较小的采矿区使用，不建议在规模较大的采矿区应用。有目前采矿技术而言，一般采用带式输送机软启动方式，其中变频驱动最为适用，主要是因变频驱动体积小，结构紧密，能够较好的应用在半固定式带式输送机与移动式带式输送机。

（三）胶结充填采矿技术

在露天采矿开采的过程中，胶结充填采矿技术是所有技术中应用作为广泛的一种，与其他技术相比开采效率高，并且在此基础上还能够保护开采环境。但是，在运用期间也存在有待解决的问题，就比如充填与开采之间的比例数量问题，若两者比例无法有效调配，很难确保开采过程顺利进行，所以重点需要协调两者之间的比例关系。随着我国科学技术的不断发展，露天采矿设备有了较大的革新，在较大程度上为胶结充填采矿技术的发展奠定良好的基础。

（四）陡帮开采技术

我国传统采矿开采技术在运用的过程中，很难满足社会对资源的需求。目前，露天采矿技术的应用优势逐渐凸显，并且在开采期间对露天开采技术有一定的依赖性，有较好的应用效果，在其他一些开采中也逐渐采用此种技术。但是，在采用此种技术开采期间也有自身的局限性，比如会受环境因素的影响，如果开采环境恶劣以及地形不便的情况下，采用该技术会增加开采难度，很难提高开采效率[1]。为此，需要具体情况深入分析采用露天开采技术的适应范围，创新出了一种陡帮开采技术。此种技术在应用期间能够以最小的工程量完成预期工作，并且可在预期时间内完成工作，在一定程度上弥补了露天采矿技术无法发挥的优势，可大大提升露天矿产开采能力与效率。

（五）爆破技术

在进行矿山开采的过程中，需要通过较强的冲击力击碎一些岩层，因此爆破技术在开采中是必须实施的环节，较为常用的推广技术有孔内微差爆破技术、微孔爆破技术等，通过以上技术可有效粉碎采掘中块度。目前，对爆破装置以及爆破材料进行了创新，不但能够提升爆破效率，而且还可在爆破期间避免安全隐患。其中微差爆破技术应用较为广泛，该技术采用的是塑料导爆管非电爆系统，适用于一些小面积的爆破，主要是因微差爆破技术有自身的应用条件。预裂爆破技术一般在边坡位置应用，在较大程度上对边坡起到一定的保护作用，避免在边坡位置出现震动效应，确保不同坡面的平整度。二次破碎是通过机械设备在凿岩中打眼，再进行爆破，以此提高矿大块产出率。

（六）排土与防排水技术

在露天采矿开采的过程中，排土是必不可少的环节，并且排土效率直接关系到生产规模。在排土期间排土方式的选择尤为重要，需要根据运输方式而定，其中排土场结构稳定性会对其使用时间造成一定影响。如果采矿地形不平或者有一定的坡度，一般情况下采用排土机，主要是因排土机能够适应多种复杂环境，同时受自身机械能的影响，爬坡能力较强，并且具有较高的灵活性，最为重要的是此种排土方式与其他方式相比产生的费用低，且后期维修难度低，应用在较多采矿工作中。此外，由于露天采矿开采工作均是露天作业，当遇到阴雨天气时，工作面易受到雨水的冲刷，会在较短时间内增加工作难度。为此，为了确保工作能够正常进行，需要应用防排水技术设置排水设施，若出现汛期能够将雨水通过排水沟顺利排出，减少地面出现积水的情况，使矿石含水量与人工排水量有效降低。该技术一般是设置一些防洪堤、截水沟以及河流改道等设施对水进行疏导。

二、露天采矿设备

（一）大型化设备

随着我国科学技术的发展，露天采矿工作应用了信息化技术，在此基础上采矿设备也由小型化向大型化方向发展，在采矿开采中的各个方面大型化设备逐渐替代小型化设备。我国露天开采期间，所采用的自卸卡车载重量约为200吨，随着设备向大型化方向发展，载重300吨的自卸车也扩大了使用范围。 此外穿孔设备的孔径是150 mm-300 ram，比如特拉斯CDM75E钻机[2]。

（二）设备专业化

露天采矿开采技术应用的过程中，需要提升其专业化，在开采结构作业中需要具备较高的专业水平，同时在使用设备期间对设备专业化也有较高要求。在煤矿开采期间，开采设备与技术逐渐向专业化方向发展，通过专业化的开采技术对提高开采效率与质量发挥着较为重要的作用[3]。

（三）设备移动性强

由于采矿开采作业受到设备性能与开采环境、地形等较大影响，在开采的过程中严格规定了设备的具体移动，其移动距离与方向也具有较强的技术性。所以，在作业期间设备具体移动需要根据开采实际情况进行针对性调整，以此才能使设备在作业面中有正确的移动。比如在半连续作业的过程中，较多设备所使用的均是自己移动的设备进行开采工作，既可提高设备自身的性能，又能提高工作效率。

三、露天采矿技术与采矿设备的发展方向

（一）露天采矿技术发展方向

1.车载监控系统

在露天采矿开采期间，车载监控系统的应用是未来的一个发展方向，该系统主要是对设备运行状态进行监控，在监控的过程中观察设备是否出现运行故障，如果产生故障能够在第一时间维修。此外，在一些大型化设备中还有报警监控功能，此种功能不但会对设备进行实时性监控，而且还及时维修，能够使维修成本有效降低，同时降低损耗[4]。

2.高坡位移监测

高坡位移监测离不开定位系统，主要是与GPS定位系统相结合实现对目标物的精准定位与监控，能够不间断向计算机中传送边坡中的相关数据，计算机自动保存数据，再深入分析，以此帮助工作人员全面掌握不同边坡是否的稳定，同时有报警功能。

3.增加设备环保性

我国经济在发展的过程中，对于较多能源短缺，需要依靠进口满足国内需求，在此环境中更需要研发环保设备，不但能够增加产出量，而且还可避免我国环境恶化。所以，在未来采矿设备生产与应用时，应关注使用年限、能耗等因素，使设备向环保方向发展[5]。

（二）露天采矿设备发展趋势

1.向大型化方向发展

随着我国采矿开采行业的不断发展，目前的设备很难提高工作效率，无法满足国内使用量。为此制造企业开始根据采矿工作特点，制造一些大型采矿设备，可大大提高采矿效率，逐渐缩小了与一些国际品牌的差距。比如我国一些公司生产NTE卡车载重量可达300吨，其中履带推土机可900马力。此外，采矿设备逐渐向大型化方向发展，可减少岗位配置人员数量，能够使安全隐患有效降低。但是，近几年来，国家对煤矿企业进行了改革与整顿，将不同小煤矿进行了有效的整合，导致在开采期间易出现采空区，而因大型设备在工作期间如果在采空区上方，极易导致地面出现塌方情况的发生，对煤矿企业而言有较大经济损失，这也是大型化设备应用中一个棘手的问题。

2.向智能化方向发展

在采矿开采中应用智能化技术是未来时代发展的要求，煤矿企业的发展需要适应社会的发展。随着信息化技术的发展，也在较大程度上推动了采矿行业的信息化建设。将智能化技术的应用在采矿工作中，能够提高设备单位工作量，降低工作人员工作量与安全事故发生率，从而提升工作效率。此外，通过智能化技术还可对设备运行情况进行严格监控，并且在此基础上判断存在的问题，同时提出针对性解决方案[6]。目前，一些设备中安装有承载监视系统，该系统的主要作用是对设备进行实时监控，达到提高工作效率的目的。

3.向人性化方向发展

在进行露天采矿设备中需要融入人性化是未来的发展方向，其中需要从设备设计环节体现人性化，并且还应提升设备运行的稳定性与安全性，同时保证设备设计符合操作者操作习惯。在设备设计阶段需要在不同环节多考虑安全性问题，避免设备在运行阶段出现不必要的安全隐患，同时提升设备操作期间的舒适性，以此提升工作效率。

四、露天采矿设备与采矿技术的关系

（一）运输系统改造

对矿山实际情况进行深入分析，同时对机车车辆实施有效改造，以此发挥矿山交通优势。在优化交通的过程中，可以将不同形式交通工具进行联合使用，以此形成多种运输系统，比如汽车与、铁路、提升机以及输送机进行有效结合，以此提高运输效率，可使凹陷矿山开采深度增加。

（二）新矿山建设

在对矿山进行建设的过程中，主要使用深凹露天矿高效开发技术，可使边坡角度有效增加，同时通过多级并段靠帮开采工艺，能够使工作帮坡角增加，可降低煤矿开采剥采比，既能提高资源利用率，又可在矿山建设的过程中控制建设费用。

（三）提升露天采矿开采安全性

随着开采设备逐渐向大型化、智能化方向发展，能够有效减少开采工作环境中设备运行数量，同时也可减少人工劳动数量，降低劳动强度，使采矿企业降低了人工工资的发放，并且在此基础上还可减少设备运行成本。此外，随着设备逐渐智能化，其功能逐渐完善，可在不同工作环境中安全、稳定运行，确保露天采矿开采期间的安全性[7]。

在露天采矿开采的过程中，开采设备与开采技术之间存在一定的关联性，其中科学技术的发展能够使设备逐渐向大型化、智能化以及人性化方向发展，使开采速度不断加快，能够缩短开采时间，增加单位时间内的开采量。

结语：综上所述，本文主要阐述了露天采矿技术与设备的发展方向，从以上论述能够发现我国露天采矿技术取得了一定的成果，但是很难达到一些国外发达国家的先进技术，并且设备运行效率与国外相比也有一定的差距。为此，采矿工作者除了提升采矿技术与设备之外，还应提升自身的工作专业技能，同时投入技术创新成本。还可引进国外先进的管理理念与技术，与我国采矿实际情况相融合，形成符合我国采矿开采的理念。随着我国近几年科学技术的发展水平，与国际技术水平差距越来越小，目前采矿设备的发展逐渐向人工化、智能化以及大型化方向发展，可为露天采矿效率与质量的提高奠定良好的基础。