露天矿山开采技术进展及发展趋势研究

 露天矿山开采技术进展及发展趋势研究

陈光跃

天津矿山工程有限公司 单位省市:天津市南开区 单位邮编:300110

摘要：随着动力挖掘机等现代采矿工艺和技术的发展，对露天采矿技术的应用使得采矿规模逐渐扩大，让我国的矿产量得到明显提升。因此，先进的露天采矿技术对于我国采矿技术水平的提升和矿产业发展具有重要意义。

关键词：金属矿山；露天开采；技术进展

1我国露天矿山开采技术的进展历程

新中国建立以来，我国露天矿山的发展大体经历了三个主要阶段：第1阶段从建国到改革开放，开采工艺以单斗挖掘机+铁道运输占据绝对主导地位。当时建设投产的12座国有露天矿中，单斗挖掘机+铁道运输的比例占83.33%。

第2阶段从改革开放到2000年，以五大露天煤矿为代表，伊敏河、霍林河、平朔安太堡、黑岱沟、元宝山露天煤矿相继投产，其中以1987年平朔安太堡露天煤矿建成投产为标志，国内露天矿开采工艺开始从单斗挖掘机+铁道运输为主转向以单斗挖掘机+汽车运输，进而转向单斗挖掘机+移动破碎站（汽车+半移动破碎站）+带式输送机的半连续开采工艺。

第3阶段从2000年至今，我国基本形成了以平朔矿区、准格尔矿区、胜利矿区、霍林河矿区、伊敏矿区、宝日希勒、白音华矿区和新疆矿区为第一梯队的露天矿山集群，这些矿区的年生产能力均在千万吨级以上，都采用了形式多样的半连续组合工艺，尤其是连续工艺部分基本实现了自动化。

2露天矿山开采技术的应用

2.1陡帮开采技术

陡帮开采技术是针对凹陷露天矿初期剥岩量比较大，均衡整个生产期的剥采比，加陡露天矿剥岩工作帮所采用的技术措施。缓帮开采的工作帮坡脚一般为8°~15°，陡帮的工作帮坡角则可达到25°~35°，可以利用挖掘机等机械横向采掘，也能实行纵向爆破。陡帮开采技术基建工程周期短，基建工程量少，有利于节约基建投资，利于边坡稳定。同时，陡坡开采技术推迟部分剥岩量，比分期开采更加有效灵活，提高露天采矿效率，为企业创造更大的经济效益。

2.2露天矿山圆盘锯开采技术

首先，利用圆盘锯单向垂直操作结合水平操作整体劈裂矿石，其工艺流程为圆盘锯沿着矿石从某一方向垂直向下锯切，具体操作流程为劈裂分离—荒料离台—荒料验收—运输—清渣。其次，利用圆盘锯双向锯切劈完成水平劈裂过程，其工艺流程中采用到了双向垂直锯切圆盘技术，该方法流程与单向垂直操作流程基本一致，它们都比较h适用于针对花岗石矿山的开采。第三，还可利用圆盘锯单向垂直结合串珠锯进行水平切锯，其工艺流程具体应该包括了垂直锯切、串珠锯水平面接分离、人工垂直端面裂劈分离、荒料离台、验收、运输清渣等等操作。第四，结合工艺流程与圆盘锯进行单向垂直操作，保证它与串珠锯水平切锯劈裂方向、程度相同。

2.3胶结充填采矿技术

胶结充填采矿技术属于充填采矿法的方法之一，主要以水泥等胶凝材料和砂石、炉渣或尾砂等配制的浆状胶结物料为填充材料，使其凝固后通过运输设备输送至采场。此种技术细分还可以分为高分层充填采矿技术、分段充填采矿技术和大直径充填采矿技术，将采矿技术与开采条件有效结合，大大提高露天矿石开采的综合能力及效率。与此同时，能够降低对地面生态环境的破坏程度，达到低成本保护地球生态环境的作用。

2.4可移动式破碎钻技术

该技术一般包含破碎机、运输机以及汽车，伴随开采深度的增加，要求破碎机也应同时进行移动，以保证汽车能够始终处于最佳的运输状态。相较移动破碎钻，固定破碎钻机拆装较为困难且成本较高，想要满足生产需求极为困难。现如今，可移动式破碎钻系统已经成为露天矿山开采的必备开采系统，在将其应用至陡坡铁路运输环节后，不仅将其运输坡度有效提升，同时将其采深距离增加。

3露天矿山开采技术的发展方向和趋势

目前，我国露天矿山在设备大型化、运输系统自动化方面已经接近国际先进水平，但在智能化、矿山现代管理以及综合治理等方面差距较大。

3.1融入新技术、选用高质量采矿工艺设备

随着社会的不断进步，信息技术和科技水平日益提高，为优化露天矿山生产，最好积极应用现代化先进技术于采矿工艺环节。如通过电子信息技术、自动控制技术、数字化技术等提高露天采矿的信息化、自动化和节能化，实现矿山生产的高效发展。

露天采矿的发展离不开采矿设备的进步，采矿设备大型化、智能化发展是未来的主要趋势。由于采矿作业的工作量大，露天采矿设备繁多，因此注意对采矿设备的选用，提高采矿装备水平。主要选用大型高效耐用的采矿设备，提高自动化机械水平，一般采用连续工作制提高采矿效率，扩大采矿规模和带来的经济效益。

3.2智能化无人矿山

20世纪80年代，西方发达国家就开始在井下矿实施无人开采，至今已建成一些像瑞典基律纳铁矿、澳洲皮尔巴拉铁矿等的无人矿山。遥控智能化无人采矿是面对采矿恶劣环境时最大限度提高劳动生产率，更是最大程度保证采矿作业人员生命安全的最根本、最有效的方法，无疑是我国采矿工艺变革的方向。

目前，我国矿山仅是在半连续工艺中的连续工艺环节实现了自动化，整体来说还处于半自动化状态，属于向自动化和智能化的演进阶段。此阶段的主要任务首先是按照全面自动化来对现有采矿工艺进行升级改造，初步实现半智能化，进而实现遥控智能化无人开采。

3.3绿色化、环保化发展

露天矿山开采虽然在敞露的空间里便于使用大型自动化机械设备提高开采效率，但其初期投资成本高，粉尘较大，剥离岩土占用田地，对周围生态环境产生恶劣影响。为响应国家生态环境保护的号召，实现环境友好型的矿山企业发展前景，降低露天矿山开采的高成本、高污染、高能耗问题，必须加强对矿山的开采中和开采后的地质环境进行综合治理，土地复垦工作。加大采矿设备环保设计的应用，严格按照国家相关规定的参数设置，减少污染指标，对周边环境及开采的破坏程度进行预测和检验，努力实现高效、环保、节能采矿目标。如固定式、移动式除尘装置及自动控制系统等控制毒尘危害，对排土场进行土地复垦减少对环境的破坏。

3.4大力推进智慧露天煤矿建设

近年来，在信息化、工业化深度融合的｀背景下，我国数字矿山建设取得了一定成就，国内多数大型露天煤矿均开发、应用了管理信息系统、生产调度监控系统、三维地质模型构建系统、露天矿GPS车辆智能调度管理系统、钻机自动布孔导航及深度检测系统、边坡稳定性监测系统等，具备了一定的数字化、信息化基础。党的十九大报告提出“深化供给侧结构性改革、推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”。随着大数据、物联网、互联网等新一代信息技术发展，矿山信息化、智能化进程加速，智慧矿山必将成为未来露天煤矿发展趋势，构建智能生产管理系统，实现生产监控、管理调度、灾害预警等一体化，达到露天煤矿降本、增效、安全和现代化管理的目的，促进露天煤矿可持续发展。

结语：

自然环境展开是露天矿山开采工作的特点，由于不可控因素较多使其实际的开采工作对于技术与环境均有较多的要求，因此更应保证各项数措施落实的及时性与合理性，选择应用合适的开采方案有助于提高生产效率与开采质量。另外，在实际的工作过程中，应引入先进的生态环境安全管理理念，以满足绿色生产的相关要求，进而奠定我国未来露天矿山开采行业可持续发展的重要基础。

参考文献：

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[2]辛晓乐．我国露天矿山开采的薄弱环节及对策探讨[J]．世界有色金属，2019(01):48－49．

[3]张仙冲．金属矿山露天采矿技术进展与发展研究[J]．世界有色金属，2019(06):73+75．