露天开采新技术及其应用探究

（华润水泥（陆川）有限公司，广西 陆川 537726）

在建设有中国特色社会主义的新时代背景下，社会经济发展模式发生了剧烈的变化，对于矿产资源的需求和要求不断改变，矿产资源开发在维持高质量发展的同时，如何更加高效、更加安全的对矿产资源进行开采，是相关企业和从业者需要进一步深入研究的必选题。在助力推动民族复兴的宏伟目标下，做好露天开采新技术的研究和应用，有着比较显著的现实意义和深远影响。

1 露天开采概述和现状

1.1 露天开采概述

露天开采指将矿体上存在的覆盖物移除，得到所需矿物的开采技术，基本的作业流程包括了穿孔、爆破、采装、运输以及排土等。依照作业是否连续，可以将露天开采分为断续式、半连续式和连续式。对比地下开采，露天开采的有着非常明显的优势，如回采率高、资源利用率高、贫化率低等，适合大型机械作业，建矿速度快，生产率较高。而依照矿床的分布情况，可以将露天开采划分为平缓矿床开采和倾斜矿床开采，前者比较常用的采矿方法包括横运采矿法、纵运采矿法以及倒堆采矿法等，后者常用的采矿方法包括组合台阶法、横采掘带以及分区分期开采等。露天开采具备几个非常显著的特征，一是资源综合利用率高，回采率可以达到95%以上；二是安全性强，在连续开采的情况下，安全可控；三是对环境破坏影响小，露天采矿能够实现与生态环境的和谐相处，均衡发展；四是生产规模大，可以通过机械化、智能化进行多区域、多平台同步大量开采，实现规模较大的年开采量目标；五是生产效率较高，机械设备和人员的科学合理安排，能够为企业创造较高利润。

图1 露天开采

1.2 露天开采现状

露天开采的优势使得其成为了很多矿产资源开采的首选方式，相关统计数据显示，当前我国铁矿露天开采的比例为77%，有色金属露天开采或者露天-地下联合开采比例为52%，建材矿山几乎全部采用露天开采。但是与此同时，露天开采在应用过程中也存在一些不足和问题，一是生产规模小，开采工艺落后。不少露天采场存在盲目开采的情况，没有考虑客观规律，影响了开采的经济效益，伴随着开采的深入，采矿条件也在不断恶化；二是开采条件较差。露天矿山在进入深部开采后，采场空间不断压缩，线路展线难度较大，而且采场的延伸会导致运输距离和运输周期的增加，运输的效率会受到很大影响；三是技术装备水平落后。不少大型露天矿山建于20世纪中期，设备陈旧，存在能耗高、效率低的问题，生产成本高，经济效益低，存在较多安全隐患。

2 露天开采新技术其应用探究

2.1 油电混合技术

油电混合技术是露天开采中出现的一种新技术，主要在开采过程中，选择一些节能环保的设备，以电能的消耗代替燃油，这样一方面能够减少露天开采引发的环境污染问题，另一方面也能够在一定程度上缓解燃油价格上涨引发的开采成本增加问题。在对节能环保设备进行选择时，应该充分考虑露天开采的现实需求，确保设备能够与燃油设备实现相互匹配，保证生产的效率和效果。

2.2 排土场稳定控制技术

以某露天煤矿为例，南排土场本身的排弃高度、边坡角以及排弃量的设计缺乏合理性，在开采过程中发生了灾难性滑坡，倾向覆盖宽度达到650m，高差达到125m，引发了巨大的经济损失和人员伤亡。在事故案例中，露天煤矿的基底土是黄土，就外排土场进行分析，其在设计、研究和生产等方面都存在很大漏洞。为了保障边坡的稳定性，可以引入相应的排土场稳定控制技术来对事故进行规避和防范，对排土场进行勘察试验后，就其破坏机理以及边坡稳定性进行分析，依照排土场地层结构特征和演化规律，得到了排土场的滑坡机理。就黄土底部演化层的形成机理、排土场边坡设计以及稳定性控制等相关理论进行完善，能够为排土场稳定技术的应用营造出良好的环境和条件。对排土过程中的水压进行监测，配合室内试验结果以及现场勘察状况，提出了相应的排土场稳定技术，。而为了能够推动黄土层内部结构演化层的顺利形成，可以沿坡脚底部，搭建起相应的渗水沟，并且利用监测以及试验得到的信息，建立起了孔隙水压力相关的方程，得出了相应的U控制技术，换言之，就是在排土的过程中，采用了分段的方式，在控制排土强度的同时，对整个排土过程进行实时监督，保证了容量的稳定。而在强度控制环节，需要对孔隙水压力进行监测，进一步优化排土工艺，提高了基底的力学强度，在保证边坡稳定性的同时，也能够促进排土场容量的提高。

2.3 反向内排技术

反向内排技术的基本原理，是在矿产开采一定时间内，采取的一种临时性措施，能够于短时间内减少剥离物内排运输的距离，也可以确保新采区的顺利推进。不过需要注意的是，反向内排技术并不能对内排空间富余引发的不利影响进行缓解和消除，结合实际情况分析，反向内排技术比较适用于连续转向部分，或者间断转向的露天煤矿，能够通过减少剥离物内排运输距离的方式，促进其内排量的提高，继而减少富余空间。

2.4 靠帮开采技术

在针对矿产资源进行露天开采的过程中，靠帮开采技术同样比较常见，其应用的关键，在于提高帮坡脚，不过，在矿山设计与矿产生产中，靠帮开采的方法存在一定的差异性：矿山设计环节，靠帮开采技术主要是保持下部境界固定，上部境界由外到内逐缩进，因此在矿山设计中，不需要在端帮设置运输道路，能够有效降低端帮补充扩帮量；矿山生产环节，靠帮开采技术强调上部境界固定，下部境界由内向外推进，在实际应用过程中，可以将现有的端帮运输道路取消，这样有助于提高矿产的开采量和回收率，促进企业经济效益的提高。

2.5 卡车智能调度和生产监控技术

在多数露天矿产开采中，都使用了卡车间断工艺，这种工艺具备很强的灵活性，不过管理和控制的难度较大。通过卫星定位技术、计算机技术以及无线通信技术的相互结合，可以实现对离散设备的有效监控和调度，促进间断工艺生产效率的提高。最近几年，以先进的信息化技术为支撑，卡车智能调度和生产监控技术得到了迅猛发展，越来越多的矿产企业开始引入该系统。就目前而言，随之5G、智能化相关行业的蓬勃发展，卡车智能调度和生产监控技术正在朝着高精度、智能化的方向发展，应用范围也得到了有效拓展，除了卡车，此项技术也在加油车、推土机、钻机、平路机等设备中得到了应用，而且融合了很多相关技术，如智能识别技术、采矿计划、故障诊断技术、防碰撞技术等。

2.6 雷达检测预警技术

露天开采环节，在一定范围内，允许边坡出现可控变形，但是如果边坡在变形的过程中，从缓慢变形进入到了加速变形阶段，则表明其稳定性容易受到破坏，对此，为了保证边坡的稳定性和开采的安全性，需要对边坡设置相应的监测系统，观测边坡特定区域的细微变化，做好变形情况的监测管理。控制开采作业对于监测预警系统有着比较严格的要求，在进行监测的过程中，必须实现高精度、零接触和全天候的目标，对于发现的异常及时发出告警信息，保障生产安全。现阶段，较为先进的监测系统是雷达监测预警系统，现场监控探头和3D软件的结合，可以显示出边坡变化情况，帮助技术人员掌握边坡变形情况，及时处理安全隐患。

2.7 表土剥离半连续技术

在露天开采中，如果矿场表层土松软，存在剥离的情况，尅采用表土剥离半连续技术，其核心原理，是在进行开采的过程中，利用转载设备进行破碎。表层物料本身具备的黏结性，使得其在进入破碎机时，很容易粘结在设备中，影响设备的正常运行，引发设备堵塞的问题。对此，可以使用软式软岩破碎机，搭配单斗挖掘机、软式软岩破碎站和带式运输机等设备，构建起半连续工艺体系，对传统的补轮斗挖掘机进行替代，适应带式运输机代替车辆进行物料的运输，从而确保开采作业的顺利实施。

3 结语

总而言之，矿产资源的开发是工业发展的压舱石和发动机，关系着采矿能源行业稳定，影响着社会经济的高质量发展。在经过较长时间的发展后，露天采矿技术已经进入到了一个全新的时期，呈现出了智能化、规模化以及联合开采的新趋势。新的发展环境下，社会对于露天开采技术和露天开采设备的应用提出了许多新的要求，在使用节能环保设备和先进开采技术的情况下，还必须保障露天开采作业的经济性、高效性和安全性，实现矿产开采和环境保护的共同进行，这样才能真正保障露天开采技术的长远稳定发展，更好的满足社会经济发展的现实需求。