1绪论
1.1选题背景
1.1.1 能源消费格局短期内仍以煤炭消费为主
能源是人类社会发展进步的物质基础。本世纪的头20年是中国经济社会发展的重要战略机遇期，同时也将面临许多新的重要变化和挑战。煤炭一直是我国的基础能源，在一次能源的生产及消费结构中均占到70%，远高于国际能源25％的消费水平。2010年，全国原煤产量完成32.4亿吨，同比增长8.9%；煤炭开采及洗选业完成固定资产投资3770亿元，同比增长23.3%；煤炭出口量完成1903万吨，同比下降15%，出口金额为23亿美元，下降5.2%；煤炭进口量完成16478万吨，同比增长30.9%，进口金额169亿美元，增长60.1%。
[1]
初步核算，2010年能源消费总量32.5亿吨标准煤，比2009年增长5.9%。煤炭消费量增长5.3%。用煤行业的增长速度均超过煤炭行业，来自下游的强劲需求使得煤炭供需缺口有进一步扩大的趋势。"十五"是我国煤炭工业快速恢复和发展时期，2005年煤炭产量已经超过20亿吨。2010年煤炭产量超过30亿吨，由煤炭供应偏紧转向供需基本平衡。"十一五"期间我国煤炭工业转入比较平稳的发展势头，煤炭产量平均每年增长5%左右。
图1-1全国煤炭产量走势图
Fig.1-1The diagram of the coal production of China
1.1.2我国露天采煤量比重将有较大提高
经过了几十年的发展，我们欣喜地看到，现代开采新技术新工艺的引入，使在条件适宜地区露天开采成本大幅度下降，劳动生产率大幅度提高，获得显著经济效益。我国露天煤矿开采技术取得了长足的发展和进步。同时，露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加，由2002年的4%左右提高到2010年的9%左右。此外，根据《煤炭工业"十一五"发展规划》，全国将重点建设10个千万吨级现代化露天煤矿。在这种大的宏观经济和能源供需背景下，我国煤炭露天开采又进入了新的发展阶段。
1.2研究意义
以煤炭为主的一次能源消费结构格局, 在我国将长期存在, 合理开发煤炭资源, 走可持续发展道路,已成为共识。实现煤炭资源合理持续健康发展, 就开采技术而言, 首先要实现煤炭工业开采技术的现代化, 一方面要科学利用煤炭资源, 降低资源耗竭速度, 延长资源服务年限, 做到相对可持续；另一方面煤炭生产要向集约、高效、洁净、环保方向发展, 在有条件的地区大力发展露天开采。
露天开采具有安全、高效、易复垦、回采率高、成本低,便于采用数字信息技术等特点,世界各产煤大国无一不优先发展露天开采。世界主要产煤国如加拿大露采产量比重为88%、德国78%、美国61. 5%、俄罗斯56%。我国煤炭资源赋存条件相对较差, 煤层埋藏深,从而造成中国煤炭开采主要以井工开采为主, 露天开采产量仅为9%左右。经济发达国家露天开采成本比井工低75%-83%，生产效率比井工高7-9倍。我国露天开采与井工开采相比，吨煤投资比井工低20%-30%，建设工期短1/4-1/3，生产成本低15%-30%，生产效率高1倍以上，煤炭回收率达95%，百万吨死亡率为国有井工矿1/30。如果我国露天采煤比重由目前提高，煤炭资源回收率也会相应提高，在未来可节约可采储量数百亿吨。由此可见，从开采技术方式入手,提高露天采煤产量在总产量中的比重，是实现煤炭资源有序合理开发，提高煤炭资源安全保障程度十分重要的途径之一。[2]
但是，我国露天煤矿开采技术与国外先进水平相比，仍存在着规模小、产业集中度低、经济效益较低，技术工艺与装备水平、设备制造水平相对落后，自动化程度低，大型成套装备国产化程度低、进程较慢等问题。所以，发展我国大型现代化露天开采技术对于我国走新型工业化道路具有重要意义。
[2]王庆一.中国煤炭工业演变及前景[J].中国煤炭,2001
1.3研究思路
本文采取下列方法进行论文的资料收集、整理以及分析研究工作。1)文献法，即搜集、鉴别、整理有关露天煤矿开采技术的文献，通过对相关文献的研究了解国内外露天煤矿开采技术发展现状，并从中收集所需材料。2)定性定量分析法，对搜集到的相关材料进行整理分析，在定性定量分析的基础上总结出露天煤矿技术发展存在的问题。3)多学科综合研究法的运用。
2 露天煤矿开采技术回顾与发展现状
2.1世界露天开采技术发展现状及特点
世界经济发达国家煤炭工业现阶段发展特点是,依据本国煤田赋存条件超前发展露天采煤，世界露天采煤量占总采煤量的比重不断增加，1952年为23.4%，1981年为40.1%，1988年为50.2%，2000年约65%。开采条件好的国家露天开采比重均超过50%。加拿大88. 0% 、德国78.3%、印度73.8%、澳大利亚70.0%、印尼70.0%、美国61.5%、俄罗斯56.1% 、南非52.9% 、波兰33.3%、英国23.6%、日本11.6%。逐渐形成了各具特点的露天采煤工艺,其中具有代表性的有美国、澳大利亚、俄罗斯及印度。[3]
2.1.1设备大型化、开采集约化
美国、澳大利亚等西方国家单斗—卡车间断开采工艺，电铲斗容已达76.5m3，与之相匹配的卡车载重量达363t。俄罗斯单斗-铁道间断开采工艺，电铲斗容达12—16m3，电机车牵引重量360—480t，使单斗-铁道露天矿生产能力提高到一个新水平；集约化开采主要特征：露天矿数目减少，单个露天矿生产能力增大，开采强度加大。如德国莱茵矿区，1950 年代有23个露天矿，1990年代减为4个，目前减少到3个，产量则保持在1亿t左右；俄罗斯、哈萨克斯坦等国已建成年产量达50—60Mt/a露天煤矿，年产量20Mt/a以上的露天煤矿则遍及美、俄、澳、波、捷、印等国。[4]
2.1.2开采工艺合并简化、作业连续化
美国利用其特殊的煤田地质赋存条件和简化工艺的原则，发展了无运输拉斗铲倒堆工艺，甚至一个大型露天煤矿就一台巨型拉斗铲进行倒堆剥离，形成了具有特色的工艺方式。俄罗斯在开发西伯利亚地区露天煤田时，也充分利用了这一原则，无论是近水平煤层，还是倾斜煤层拉沟露煤都巧妙地利用拉斗铲剥离倒堆。德国形成了典型轮斗铲连续开采工艺。目前轮斗铲生产能力达30×104m3 /d，形成了特大型露天煤矿。1960年代印度褐煤露天矿首先进行了高切割力轮斗铲采掘砂岩和硬褐煤试验，结合本国煤田地质赋存条件开展了技术攻关，相继完成了高切割力轮斗铲、耐磨斗齿研制和松动爆破、爆破块度控制等技术难题的攻关工作。目前，高切割力轮斗铲开采工艺在印度褐煤露天矿得到广泛应用。1970年代美国、澳大利亚等国开始在单斗-卡车剥离间断开采工艺中加入了移动破碎机，目前
[3]张幼蒂.现代露天开采技术国际发展与我国露天采煤前景[J].露天采矿技术,2005
移动破碎站生产能力可达6000—8000t/h。[5]
2.1.3开采技术综合化、高效化
随着露天煤矿开采高度集约化，露天煤矿开采范围趋于扩大，开采深度增加，境界内煤田地质条件复杂多变，单一开采工艺方式往往不能与之相适应，开采成本高，效率低。近十年来，多种开采工艺应用同一露天煤矿已成为特大型和大型露天煤矿开采的一种新的工艺技术组织模式。美国、俄罗斯、印度、哈萨克斯坦等国家，在大型和特大型露天矿开发中均成功的运用了这一模式。在同一露天矿不同部位，依据煤田地质条件，采用不同的开采工艺, 以获取最大经济效益。
2.1.4注重科技攻关
露天采煤发达的国家，在露天开采科研与设计理论方面已形成一个完整体系，保证了开发建设露天矿工艺系统简单、高效、投入少、效益好。如俄罗斯埃基巴斯图兹露天矿区发展顺利的重要原因是开发前进行了十余年大量研究工作；德国莱茵矿区、印度辛劳利矿区也是经过多年科技攻关才开发成功的。
2.1.5实施开采-复垦一体化，保持环境可持续发展
无废料开采工艺技术得到了广泛应用，实施开采-复垦一体化工艺技术，边开采边复垦。并在复垦土地修复、矿山生态重建、高边坡控制与滑坡防治、煤炭自燃防治等方面提出了许多新的技术问题。
2.1.6利用信息技术、数字技术建设管理矿山
随着计算机、通信技术及全球卫星定位技术日新月异的发展，智能性监控管理系统已应用于露天矿山，GPS数据收集定位系统，数字矿床模型与计算机辅助设计系统，可视监控系统，宽带高速双向通信系统等技术，已成为露天矿山生产监控与管理不可缺少的有力工具。[6]
2.2我国露天煤矿技术发展现状
我国煤炭储量中适合露天开采的储量有641亿t，按经济剥采比褐煤4.0、烟煤6.0计算, 露天可采的经济储量约460亿t，主要分布在内蒙、云南、山西、新疆4大地区。其中内蒙
[5]贺佑国,王瑞武,等.国外天煤矿的发展趋势[J].中国煤炭,1998
[6]王运敏.冶金矿山采矿技术的发展趋势及科技发展战略[J].金属矿山,2006
250亿t；云南100亿t；山西70亿t；新疆30亿t(其他地区10亿t)。储量勘探程度较高，均为精、详查储量，分布地区处在煤炭工业建设重点西移的战略规划区，可供特大型、大型露天矿区开发。可见煤炭资源并不是制约我国露天采煤发展的因素。我国露天采煤发展几经曲折，产量比重始终停留在3%-4%。近年来，露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加，由2002年的4%左右提高到2010年的9%左右。[7]
2.2.1我国露天煤矿发展历程
20世纪50—60年代提出了优先发展露天采煤方针，在苏联的援建下，兴建了海州、抚顺、新丘等第一批露天煤矿，全国露天煤矿年产能为2000余万吨。这一阶段的露天开采工艺，以单斗—铁道工艺为主。较大型露天矿采用3—4m3单斗电铲，向标准轨（ 1435mm）列车装车；小型露天矿则多采用1m3电铲装载窄轨（900mm以下）矿车，只有个别矿山采用卡车运输。准轨机车粘着质量为80—150t，自翻车载重50—60t。显示了露天采煤良好经济效益和优越性，可惜限于地质勘探落后，未能持续发展，反而出现了停滞。
1960年代建设了哈密、岭北、扎赉诺尔、平庄、义马等露天煤矿，形成第二个露天煤矿建设高潮，这批露天煤矿几乎都受到大跃进的影响，推行“三边”政策，地质不清，盲目开工；简易投产，设备不足；设计采用了不现实指标，生产剥采比增大，以致于后来把认识上错误诿于露天开采本身，1970年代几乎没有上露天煤矿。
20世纪80年代改革开放以后，我国决定开发五大露天煤矿，即安太堡、黑岱沟、霍林河、伊敏河、元宝山露天矿。其设计总生产能力为52Mt/a。自80年代至90年代，五大露天已经先后建成移交生产。这一阶段，露天开采工艺也发生了较大变化。卡车运输逐渐取代铁道运输，随着新建矿山产量规模的逐年提高，此比例继续扩大，目前卡车运输已占统治地位。在这一阶段，开采设备规格不断加大。与此同时，发展了连续开采工艺与半连续开采工艺。在小龙潭和黑岱沟露天矿，采用了轮斗铲采掘—胶带运输—排土机排土的全连续剥离工艺。在霍林河、抚顺西露天矿等采用了单斗铲采掘—卡车—坑内破碎机—胶带运输的采煤工艺。[8]
进入21世纪后煤炭资源安全性、高产高效采煤技术、环境保护、可持续发展等问题受到了人们广泛关注，电力用煤市场和煤炭多元化开发经营体制为露天采煤发展开辟了广阔前景。目前，正在建设和规划设计的特大型和大型露天煤矿有20余座，预计2015到5—7亿t。
[7]王建国,我国煤炭资源合理开发与现代化露天开采技术[J].采矿技术,2006
2.2.2我国露天煤炭开采技术现状
近年来，我们欣喜地看到，我国露天煤矿开采技术取得了长足的发展和进步。一是露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加。二是露天煤矿开采特点正在向高度集中化、集约化方向发展，开采工艺正在向多样化、综合化和半连续化方向发展。露天煤矿开采工艺由以单斗—铁道运输为主导向以单斗—卡车运输为主导的开采工艺发展，尤其是连续开采工艺和半连续开采工艺得到了迅速发展，吊斗铲倒堆开采工艺受到重视并开始实施。三是露天煤矿开采装备正在向大型化、系列化、自动化方向发展。四是露天煤矿边坡稳定与安全技术也从初始阶段的认识不足、认识不清到越来越受到重视，边坡稳定技术与手段越来越成熟、先进、有效，保障了露天煤矿的安全高效生产。
我国煤炭露天开采又进入了新的发展阶段，安家岭、黑岱沟、霍林河等一批露天煤矿改扩建中引进了更大型的采矿装备，引进了更先进的工艺与技术，产量大幅增加，从1000万吨/年向2000万吨/年以上发展。如安太堡、安家岭矿引进55立方米单斗、290吨卡车；黑岱沟矿引进巨型吊斗铲，辅以先进的深孔抛掷爆破技术，倒堆剥离，将原煤生产能力由1200万吨/年提高到2000万吨/年以上。目前，新建项目通过采用先进的开采工艺，设计能力大幅提高。如胜利一号露天矿采用吊斗铲倒堆与移动破碎站半连续工艺，设计生产能力2000万吨/年；哈尔乌素露天矿采用吊斗铲倒堆，56立方米单斗挖掘机配360吨级以上卡车进行剥离，设计生产能力2000万吨/年；白音华露天矿采用单斗－卡车－带式输送机的半连续工艺，设计生产能力1500万吨/年。
3 露天采煤技术的问题与不足
3.1我国露天开采技术发展缓慢
同国外露天煤矿和我国煤炭工业的发展相比，我国的露天煤矿发展非常缓慢，主要原因是我国适宜于露天开采的煤炭资源地理位置不佳，离煤炭消费重心较远，综合开发条件较好的很少，大部分煤田埋藏较深，基建工程量大，剥采比大。我国机械制造水平低，过去已有的技术设备无法适应大型露天煤矿的开发。
上世纪八十年代, 我国煤炭部提出了“优先发展露天开采”的方针，规划建设霍林河、伊敏河、平朔、准格尔、元宝山等5大露天，把露天开采作为持续稳定、健康发展煤炭工业的一项重要战略方针，可是，由于我国煤炭工业建设长期以井工开采为主，露天开采在煤炭工业中没有放在应有的重要地位。而且在我国可以划归露天开采储量中，煤化程度普遍较低，最高为气煤，最多是褐煤。
我国露天采煤发展缓慢还有一个原因是露天煤矿分布具有明显的区域性，多集中在中西部地区，以山西、内蒙古、陕西、新疆等地为主。这些地区多属于煤炭输出区，自身对煤炭的消费量不大，加上向外运输条件较差，使得大规模露天开采受到制约。这些地区生态系统比较脆弱，考虑到大规模露天开采对环境的破坏后，一是恢复起来比较难，二是植被破坏后造成沙尘增加，直接影响到我国的中部和东部地区。另外，这些地区经济欠发达，而大规模露天采煤前期投入较高，地方无力承担，这也是煤炭露天开采比重一直较低一个原因。
3.2露天煤炭开采新技术研发投入不足
一方面，由于我国露天矿具有各不相同的内、外部复杂条件，其各项重大技术决策具有举足轻重的作用，正确的设计决策能为露天矿带来上千万元甚至以亿元计的经济效益，而错误的决策会造成惊人的损失。长期以来，露天煤炭开采设计缺乏创新，沿用前人，一些煤炭开采技术问题始终难以解决。如：绝大多数露天煤矿为近水平煤层埋藏、分区开采、汽车端帮环线开拓运输系统压帮内排、端帮边坡设计采用静态分析，造成端帮边坡角偏小、端帮压煤、运输成本高（汽车运输成本占直接生产成本的2/3左右）等问题。
另一方面，除了传统的技术开发研究，未来的露天煤炭开采技术——数字化技术、自动化技术、无人化技术研究投入不够。矿业界迄今尚未能达到实现开采系统完全自动化、无人化操作的目标。如获成功, 这将可大大提高生产效率, 从而可大大降低生产成本, 大大提高作业安全水平。我国尚没有对煤炭开采作业的自动化和机器人化的深入研究。
3.3露天煤炭开采造成的环境问题
世界各采煤国家都将优先发展露天采煤作为增加煤产量的主要途径，只要有条件，尽量实现集中开采，以提高劳动生产率，降低成本。但是露天采煤业迅猛发展的同时，也带来了一系列的矿山环境问题和生态破坏，已严重影响地区的生态环境质量和经济持续发展。以往传统的地质、采矿，管理学科没有或很少将矿山环境勘查、评价、预测、管理、立法、执法与露天煤矿勘查、露天煤矿建设、设计、生产、闭坑有机地贯穿始终结合起来。如露天采矿学就追求剥离最少，采煤最多，只要不滑坡，边坡越陡越好，很少考虑地面变形或闭坑后灾害，很少以综合的长远的经济效益、社会效益和环境效益作为本学科研究追求的出发点。露天采煤形成的凹坑，由于地质构造、边坡岩体、地表水地下水作用等原因诱发滑坡、塌陷、水土流失、泥石流等一系列地质灾害，又引起地面变形而危及周边地区的工业企业和居民建筑的安全。既造成巨大的经济损失又破坏了原来的生态地质环境。[9]我国露天煤矿开采环境问题复杂、多样、特殊、敏感，由于特定历史因素影响对矿业城市地质环境和生态环境的影响和破坏非常巨大。露天煤矿开采环境问题根本上说是人类采矿工程活动使环境发生变化或恶化。这就需要决策者、管理者、生产者有可持续发展的眼光，开发科学、先进、环保的煤炭开采技术，从事露天煤矿开采，主动地、积极地利用开采工程改善、美化周边环境，变有害为无害，变不利为有利，实现资源开发和环境保护的协调发展。可见，发展露天煤炭开采技术解决环境问题的防治是非常必要的。
[9]孙立勤.我国露天煤矿开采环境问题及防治对策研究[J].煤炭技术,2007
4 露天开采技术发展趋势
露天煤炭开采技术是露天采煤科技发展的主题, 露天采煤工艺是发展露天采煤技术
的最活跃的因素, 露天采煤工艺和技术的创新, 则是露天矿安全及生产能力得以充分发
挥的重要保证。大型、新技术、综合工艺、集约化生产、绿色环保开采、数字智能化管理是未来露天采煤工艺和技术发展的主要趋向。
4.1设备大型化、开采集中化、生产规模化
坚持对优势煤炭资源实行集中化开采, 发挥大规模生产的优势, 提高煤炭开采的经
济效益，实行大集团经营战略, 实现高度集约化经营。由大型企业集团占有煤炭生产、销售份额, 是煤炭集约化开发一个重要趋势, 露天开采可实现优势资源的集约化开采, 实
现大规模生产的高效益。生产大型设备、高实用型设备，采用连续、简化、综合开采工艺后, 适应大型露天煤矿开采需要，满足极端气候条件下的生产要求，提高露天采煤经济合理剥采比，降低煤炭开采成本，提高产量与经济效益。[10]
4.2基于传统开采模式上的创新
随着与露天煤炭开采相关的科学技术的日新月异的发展，基于传统开采模式的创新是大势所趋。这种技术与矿山生产协调有序发展，将会越来越多的吸纳其他科研成果和技术手段，促使相关学科交叉融合，催生新兴科技成果与技术手段。如：1）露天煤矿端帮靠帮开采技术。端帮靠帮开采是通过提高露天煤矿端帮边坡角，增加煤炭资源回收、减少土地占用，提高开采经济效果。2）露天煤矿时效边坡分析与二次设计技术，以往露天煤矿边坡采用静态、均一、永久性设计，端帮边坡角缓；端帮设置运输通道，边坡进一步变缓，造成端帮压煤，并且多占用土地。露天煤矿边坡易滑区煤炭资源回收困难。采用若干采矿措施，实现露天煤矿边坡动态分析与设计。易滑区煤炭回收技术采用“短工作线、高强度推进、快速回填”技术，实现易滑区煤炭资源的安全回采。3）露天煤矿开拓运输系统设置技术，在露天煤矿工作帮的推进过程中，对采场下部水平两侧端帮含煤台阶按边坡稳定条件采靠界；下部水平内排土通路通过横跨采空区的中间桥连接。[11]
[10]路占元,董向忠,蒯本秋,魏训涛.我国露天煤矿技术发展方向[J].煤炭技术2007
[11]才庆祥.大型露天煤矿开采新技术与应用研究[Z].北京,2010
4.3露天煤矿绿色开采技术
露天煤矿开采环境问题复杂、多样、特殊、敏感，由于特定历史因素影响对矿业城市地质环境和生态环境的影响和破坏非常巨大。我国露天开采年均破坏土地约3.3万亩。今后，露天开采引起的年破坏土地面积将以8%—9％的速度递增，预计到2020年露天开采破坏土地面积将达228.9万亩。针对高耗高破环的开采状况，露天煤炭绿色开采技术是未来露天煤炭开采技术的发展趋势。
对于矿山环境保护方面，如复垦造田、三废处理、滑坡防治等，需要许多新的技术来解决。合理充分利用矿产资源，实现矿业可持续发展。露天煤矿绿色开采技术体系研究包括：压帮内排，露天煤矿边坡研究，采矿与生态重建一体化，基于采场空间充填的运输系统，褐煤提质技术，选采技术，国产化电动轮自卸卡车研制，节能减排技术。
矿区生态环境重建应在开采之前预测可能发生的生态环境问题，而非采矿出现问题后才采取后患治理措施；要在生产中尽量避免或减少开采对环境的破坏；要成为高水平、可持续系统，追求整体协调、共生协调和发展协调；要进行区域综合规划、评价、整治和管理；改变人们“煤炭开发只会破坏生态环境”的陈旧观念。因此，这种趋势是主动的、和谐的、高效的、科学的、辩证的。
4.4露天煤炭开采数字化、自动化
如今，已有多种新技术可以供应并且可以用于露天开采, 其中不仅有先进的数字计算技术设备，而且还有精密可靠的全球卫星定位系统、高速高频双向无线数据通信技术、平面显示器等等。同时，这些新技术乃是目前正在开发的各种矿山控制系统的基础。
矿山数字化是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分，是评价矿山资源生态环境的重要数据基础。数字矿山建设是资源可持续发展的重要基石，是化解高危行业风险的根本途径。数字矿山是建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的，由计算机网络管理的管控一体化系统，它综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，使企业实现整体协调优化，在保障企业可持续发展的前提下，达到提高其整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。数字矿山的最终目标是实现矿山的综合自动化。
建立全自动化露天矿需要有以下技术：1）数据收集系统: 可提供关于所有各台矿山设备以及生产设施的位置与状况的精确实时信息。2）数字矿体模型: 一方面可与矿山设备相互联结并且可控制其动态，另一方面可与计算机辅助矿山计划系统相互联结。3）可
视标志监控系统: 一方面可收集可靠的设备作业数据，另一方面可进行机况诊断。4）宽带高速双向通信系统: 可便于快速传输大量数据。这些技术的可用性包括硬件和软件二个方面: 1) 硬件应当十分坚固, 能够经受得起矿山开采的恶劣环境; 2) 软件应当能够在各种不同的具体现场条件下发挥其应有效能。智能型监督管理系统的开发，这种系统应能对露天开采作业循环每个环节的工作状况进行协调和控制。在这种全自动化露天矿，凡是需要的人，都随时可以得到有关的实时数据和信息，生产任务和进度计划均由计算机编制，整个开采生产过程将自动进行，完全不用或者只需很少的设备操作员。[12]
参考文献
[1]中国煤炭工业网.https://www.doczj.com/doc/087890259.html,/
[2]王庆一.中国煤炭工业演变及前景[J].中国煤炭,2001
[3]张幼蒂.现代露天开采技术国际发展与我国露天采煤前景[J].露天采矿技术,2005
[4]张幼蒂、才庆祥等.世界露天开采技术发展特点及我国露天采煤科研规划建议[J].中国煤炭, 1996
[5]贺佑国,王瑞武,等.国外天煤矿的发展趋势[J].中国煤炭,1998
[6]王运敏.冶金矿山采矿技术的发展趋势及科技发展战略[J].金属矿山,2006
[7]王建国,我国煤炭资源合理开发与现代化露天开采技术[J].采矿技术,2006
[8]贺佑国,王端武,白占平.国内外露天煤矿的发展趋势[J].中国煤炭,1998
[9]孙立勤.我国露天煤矿开采环境问题及防治对策研究[J].煤炭技术,2007
[10]路占元,董向忠,蒯本秋,魏训涛.我国露天煤矿技术发展方向[J].煤炭技术 2007
[11]才庆祥.大型露天煤矿开采新技术与应用研究[Z].北京,2010
[12]T.S.戈洛辛斯基;冀湘;阚世喆.美国露天开采技术发展形势[J].国外金属矿山,2000
致谢
经过一段时间的努力，论文终于完稿，这可以说是对我大学学习最好的检验与总结。时间过得很快，转眼间四年的大学生涯就结束了。在大学的时光里，我学了不少学习和生活上的知识，培养了思考能力。
在这里，我特别衷心地感谢我的指导老师教了我许多东西。这次论文的选题、开题、撰写、修改，老师都给予了大量的帮助和指导，使我能顺利的写完这篇论文。
最后，我要真诚的感谢系各位老师教授我各学科的知识，感谢我的母校，感谢同学们的帮助，希望在未来的日子里取得更大的进步。
1绪论 1.1选题背景 1.1.1 能源消费格局短期内仍以煤炭消费为主 能源是人类社会发展进步的物质基础。本世纪的头20年是中国经济社会发展的重要战略机遇期，同时也将面临许多新的重要变化和挑战。煤炭一直是我国的基础能源，在一次能源的生产及消费结构中均占到70%，远高于国际能源25％的消费水平。2010年，全国原煤产量完成32.4亿吨，同比增长8.9%；煤炭开采及洗选业完成固定资产投资3770亿元，同比增长23.3%；煤炭出口量完成1903万吨，同比下降15%，出口金额为23亿美元，下降5.2%；煤炭进口量完成16478万吨，同比增长30.9%，进口金额169亿美元，增长60.1%。 [1] 初步核算，2010年能源消费总量32.5亿吨标准煤，比2009年增长5.9%。煤炭消费量增长5.3%。用煤行业的增长速度均超过煤炭行业，来自下游的强劲需求使得煤炭供需缺口有进一步扩大的趋势。"十五"是我国煤炭工业快速恢复和发展时期，2005年煤炭产量已经超过20亿吨。2010年煤炭产量超过30亿吨，由煤炭供应偏紧转向供需基本平衡。"十一五"期间我国煤炭工业转入比较平稳的发展势头，煤炭产量平均每年增长5%左右。 图1-1全国煤炭产量走势图 Fig.1-1The diagram of the coal production of China
1.1.2我国露天采煤量比重将有较大提高 经过了几十年的发展，我们欣喜地看到，现代开采新技术新工艺的引入，使在条件适宜地区露天开采成本大幅度下降，劳动生产率大幅度提高，获得显著经济效益。我国露天煤矿开采技术取得了长足的发展和进步。同时，露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加，由2002年的4%左右提高到2010年的9%左右。此外，根据《煤炭工业"十一五"发展规划》，全国将重点建设10个千万吨级现代化露天煤矿。在这种大的宏观经济和能源供需背景下，我国煤炭露天开采又进入了新的发展阶段。 1.2研究意义 以煤炭为主的一次能源消费结构格局, 在我国将长期存在, 合理开发煤炭资源, 走可持续发展道路,已成为共识。实现煤炭资源合理持续健康发展, 就开采技术而言, 首先要实现煤炭工业开采技术的现代化, 一方面要科学利用煤炭资源, 降低资源耗竭速度, 延长资源服务年限, 做到相对可持续；另一方面煤炭生产要向集约、高效、洁净、环保方向发展, 在有条件的地区大力发展露天开采。 露天开采具有安全、高效、易复垦、回采率高、成本低,便于采用数字信息技术等特点,世界各产煤大国无一不优先发展露天开采。世界主要产煤国如加拿大露采产量比重为88%、德国78%、美国61. 5%、俄罗斯56%。我国煤炭资源赋存条件相对较差, 煤层埋藏深,从而造成中国煤炭开采主要以井工开采为主, 露天开采产量仅为9%左右。经济发达国家露天开采成本比井工低75%-83%，生产效率比井工高7-9倍。我国露天开采与井工开采相比，吨煤投资比井工低20%-30%，建设工期短1/4-1/3，生产成本低15%-30%，生产效率高1倍以上，煤炭回收率达95%，百万吨死亡率为国有井工矿1/30。如果我国露天采煤比重由目前提高，煤炭资源回收率也会相应提高，在未来可节约可采储量数百亿吨。由此可见，从开采技术方式入手,提高露天采煤产量在总产量中的比重，是实现煤炭资源有序合理开发，提高煤炭资源安全保障程度十分重要的途径之一。[2] 但是，我国露天煤矿开采技术与国外先进水平相比，仍存在着规模小、产业集中度低、经济效益较低，技术工艺与装备水平、设备制造水平相对落后，自动化程度低，大型成套装备国产化程度低、进程较慢等问题。所以，发展我国大型现代化露天开采技术对于我国走新型工业化道路具有重要意义。 [2]王庆一.中国煤炭工业演变及前景[J].中国煤炭,2001
采矿技术的现状及发展趋势 一、世界采矿工业的现状 由于世界上人口的增加和人类生活水平的提高,对各类矿物的需要量逐年在增加，但随着开采技术的进步，矿石的产量增加了，可是品位都在下降，例如：铁矿石平均品位，苏联在65年为40.8%，70年为37.3%，到76年为36.1%；美国51年为49.5%，71年为34％，到77年大部分为20－36％。美国在1900年只开采含铜6％以上的矿石，70年代平均开采品位则为0.7%，80年代开采的斑铜矿平均品位为0.53%，在本世纪（21世纪）预期要降到0.2%，至于边界品位以下的金属资源，回溶浸法生产的铜，已占其年产量的5％，75年美国用此法浸铜，占其年产量的20％，76年开采12,600吨铀，其中用溶浸法的有500吨。用这种方法还可以回收矿石中的钼，镍，金和其他有色金属，能够取得很有希望的成果。 另一个增加矿石的来源，是加大开采深度。现在开采较深的一些矿床，主要是有色金属，其开采深度已超过2000米的地下矿山，有美国南达科塔州的铅矿区为2280米和爱达荷州的科马尔德，艾林铅矿区为2340米；加拿大镍矿有的达到2400米；印度科拉尔金矿已到3240米；南非西部底卜斯金矿开拓深度到达3800米，估计到5000米时，在经济上仍为合算，国外许多金属矿露天开采深度都在增大。最深的老矿—美国宾汉姆露天铜矿，深度已到800米。而我国的某些矿山的开采深度也在逐年增加，例如云锡公司的地下开采也将要达到2000米左右。 由于陆地上矿产资源日益枯竭，人类开发海底矿物的时代已经到来。海底矿产资源储量极为丰富，初步探明深海中的锰结核矿石储量约为2－3万亿吨，其中以太平洋的含矿品位较高，约为150亿吨（含锰24％，镍1.06%，铜0.53%，钼0.9%，钴0.35%）磷结核约100亿吨，软泥为1000万亿吨。而且这些含有多种金属和非金属的矿产储量，均属于自生矿物，如锰结核在一年中的自生量，锰可供世界用三年，钴四年，镍一年。由此可见，海洋采矿的发展，前途是十分壮观的。 矿石的产量增加了，可是矿山数目的增加，远不及矿山规模加大来得快，国外已投产或正在建设中的年产矿石1000万吨以上或采剥总量超过2000万吨的大型露天矿山，至少有60－70座，仅美国和苏联，就各有20座，其中年产矿石4000万吨或采剥总量8000万吨左右的特大型露天矿，即有20多座，如美国明塔克铁矿为年产矿石6000万吨,矿岩采剥总量1亿2千万吨,美国宾汉姆铜矿年产矿石量为3780万吨，矿岩采剥总量1亿6千万吨。至少地下矿山也同样趋向大型化，西方地下开采的矿山，无论是金属矿山及一些主要非金属矿山，从69年到79年的10年内，虽然是产量增加了，但矿山个数却保持在590座左右，年产量大于1百万吨的有197座，其中有56个大于3百万吨。目前最大的地下矿山，有超过2000万吨的，如瑞典基律纳铁矿，有超过1000万吨的，如美国圣曼略耳铜矿和来麦格斯铜矿。 由于矿石开采量大和贫矿多，在开采方式上露天矿得到发展，以美国为例，过去20年来，地下开采平均每年只增加矿石量0.36％，而露天开采却每年平均递增采剥总量80％，按金属品种：铁铜，铝，钼等矿石开采，露天矿的比重较大。以铁为例，苏联为85％，美国94％，澳大利亚为100％，加拿大，巴西，利比里亚，南非，智利，委内瑞拉和印度也主要是露天开采，铜矿方面，美国和苏联也分别各占60％和65％。 二、世界采矿科学技术的成就及发展趋势 世界采矿工业的科学技术成就及发展可归纳为以下几个方面： （一）、机械化、自动化和计算机应用： 矿山规模的扩大，主要取决于贫矿开采和设备大型化，但大型设备的发展，基本趋向于稳定，现在主要是对已有设备进一步改进，特别是注意节能，适当提高效率，加强预防，维修来延长设备寿命，要求具有更好的灵活性和耐用性，以及提高辅助作业的机械化程度，这是当前的奋斗目标。 1、露天矿技术装备水平，在穿孔上普遍采用铅头直径为200－380毫米的牙轮钻机，而最大直
1、公司朝阳露天矿可采地质储量有多少吨?平均剥采比是多少？ 答：可采地质储量有836.64Mt，平均剥采比6.16 m3/t。2、公司朝阳露天矿划分为几个采区？ 答：设计确定全矿划分为五个采区，根据各采区开采条件的难易程度，开采顺序依次为：首采区→二采区→三采区→四采区→五采区。 3、朝阳露天矿剥离开采工艺是什么？ 答：剥离采用拉斗铲无运输倒堆开采工艺为主，单斗挖掘机—自移式破碎机—带式输送机半连续工艺及单斗挖掘机-自卸卡车工艺为辅的综合开采工艺。 4、什么叫疏干水？ 答：疏干水是在采煤过程中从煤层中涌出的污水 5、朝阳露天煤矿煤层最深多少米？最浅多少米？ 答：最大开采深度155米，最浅煤层为25米。 6、朝阳露天矿煤种是什么？发热量多少？ 答：煤种：褐煤；干燥基低位发热量:4488k/g。 7、大索伦河改线的目的是什么？ 答：目的：将上游汇水引至采区外，不影响采掘场的安全及该区上、下游地区的防洪。 8、什么叫台阶？ 答：按剥离、采矿或排土作业的要求，以一定高度划分的阶梯。 9、什么叫露天采场？ 答：具有完整的生产系统，进行露天开采的场所。 10、什么叫内排土场？什么叫外排土场？ 答：在采掘场内部的排土场叫内排土场，在采掘场外部的排土场叫外排土场。 11、按照初步设计，朝阳露天矿达产当年平均单位生产成本为多少元/吨？ 答：当产量规模达到5.0Mt/a时48.47元/吨 12、朝阳露天煤矿机修车间由哪几部分组成？ 答：朝阳露天煤矿的机修车间由洗车间，卡车及工程机械维修保养间、综合维修间和外修队组成。 13、简述半固定式破碎站的组成？ 答：煤破碎站主要由钢筋混凝土挡土墙、钢结构受料仓、铁毕子、板式给料机、破碎机和支撑结构部分组成，电控室设在地面上。 14、对露天煤矿供热管道的要求？ 答：室外供热管道宜直埋或地沟敷设，工业场地的地沟或管道检查井的结构应满足车辆通过的强度要求。 15、什么是倒堆工艺？ 答：当存在水平或近水平埋藏的不太厚的矿体，而覆盖层又较薄时，可以采用向内部排土场进行倒堆的开采工艺进行剥离工作。 16、露天煤矿采区过渡方式一般有几种方式？ 答：（1）重新拉沟过渡 （2）缓帮过渡 （3）扇形过渡 17、露天矿主要生产环节包括哪些内容？ 答：（1）岩预先松碎； （2）采装 （3）运输 （4）排土和卸煤 18、露天矿台阶有几要素？ 答：（1）台阶坡面 （2）台阶坡面角 （3）台阶坡顶线 （4）台阶坡底线 （5）台阶高度 19、朝阳露天煤矿煤质特点？ 答：10号煤层为中灰-中高灰，特低硫、特低磷、低发热量、富腐植酸、低熔灰分的富油煤。 20、疏干水综合利用在那些方面？ 答：①疏干水用于电厂用水的补充 ②工业用水和矿区绿化用水 ③土地复垦用水；4）、道路洒水等。 21、煤矿生产的三大规程是什么？ 答：煤矿生产的三大规程是：煤矿安全规程、作业规程和煤矿安全技术操作规程。 22、露天开采工艺环节有哪些？ 答：（1）矿岩准备（穿孔爆破）。（2）矿岩采掘和装载。 （3）矿岩运输。（4）排弃及卸矿。 23、何谓开拓储量？ 答：开拓煤量：指全矿或在某采区，已完成了运输道路，并在开采时不需要再进行剥离工作的煤量。24、何谓回采储量？ 答：回采煤量：指在开拓煤量中减去最小平盘宽度（不包括采宽）及规定段高范围内的煤量后剩余的煤量。 25、机械设备的修理一般包括哪些内容？ 答：机械设备修理的工作过程一般包括：修前准备；拆卸；修复或更换零件、部件；装配、调正和试运转、验收等步骤。 26、简述破碎机破碎装置的组成？ 答：电机、减速机、液力偶合器和破碎辊 27、简述链板输送机的组成 答：链板输送机由驱动装置、转向装置、封闭链条、溜槽机架、耐磨板等件组成。 28、什么是煤系？ 答：煤系是含煤岩系的简称，凡具有成因联系，并含有可采煤层的一整套沉积岩系就叫煤系。 29、什么是特种作业？ 答：特种作业是指容易发生人员伤亡事故,对操作者本人、他人及周围设施的安全可能造成重大危害的作业。 30、特种车辆的保养一般分为？ 答：日常、一级、二级和三级保养 31、论述露天胶带运输的主要特点？ 答：带式输送机与其他运输设备相比较,有其明显的优点,如输送能力大,操作简便,安全可靠、自动化程度高；设备的维护检修容易、节省人力和材料;运输费用较低等.另外爬坡能力大,缩短了运输距离,减少了基建工程量，缩短了基建周期,减少噪音和污染。 32、露天矿汽车运输的特点及适用条件是什么？ 答：汽车运输的特点： （1）有较高的机动性，灵活性。 （2）转弯半径小，爬坡能力大。 （3）可采用移动坑线开拓，分期、分区开采、陡帮作业。（4）有利于分采、分装、分运。 33、论述实现露天高产高效的途径？ 答：高产高效露天煤矿，是指通过现代化高新技术对传统采煤技术进行改造，采用新的采煤工艺和新的技术装备，运用新的控制监测设施和新的科学管理技术和方法，达到高产量、高效率、高效益的露天煤矿，实现露天高产高效的途径主要有： （1）要以高起点发展的思路构筑高产高效露天发展模式；（2）采用新技术、提高装备水平； （3）高度集中生产，简化生产系统； （4）强化科学管理。改革经营机制，推进高产高效露天矿管理水平。 34、试论影响露天矿大型设备效率的因素有哪些？ 答： （1）地质条件影响（水、硬岩等）。 （2）日常维护保养水平影响。 （3）定检质量影响。 （4）材料配件供应质量及及时程度影响。 （5）生产组织管理水平影响。 35、朝阳露天煤矿疏干排水系统？ 答：沿采掘场东帮和南帮（非工作帮）布设一号疏干排水管路，在采掘场西帮布设二号疏干排水管路，两条疏干排水管路在采掘场西南侧接入供水加压泵站，疏干水经供水加压泵站通过电厂供水管路进入电厂，剩余的部分经供水加压泵站通过疏干排水管路排入大索伦河改道段。I1排、I2排降水孔疏干水经排水支管接入一号疏干排水管路。疏干排水管路埋设深度为管顶以上埋深2.00m。 36、单斗挖掘机-汽车工艺系统的优、缺点是什么？ 答：优点： （1）对矿床赋存条件适应性强。 （2）对岩性适应性强。 （3）汽车运输具有爬坡能力强，转弯半径小，机动灵活，建设速度快等优点。 （4）剥采作业较灵活，矿山开拓简单。 缺点： （1）汽车作业受气候影响较大。 （2）汽车运输合理运距小，运输成本高。 （3）消耗大量燃油及轮胎。 （4）污染环境。 37、水土流失防治措施应坚持的原则是什么？ 答：水土流失防治措施应坚持因地制宜、因害设防、全面防治、综合治理的原则，坚持工程措施与生物措施并重的原则，从而改善露天煤矿的生态环境。 38、阐述保证露天矿安全生产的主要措施。 答：采用合理的开采工艺，及时更新主要设备，采用高效安全的
某大型露天煤矿开采工艺探析 摘要: 随着我国大型露天煤矿的开发与建设，煤矿露天开采进入了一个新高潮，本文针对目前我国煤炭资源露天开采的发展状况，分析了露天采煤对生态环境的不良影响，阐述了露天煤矿开采的体系，对促进煤炭工业的可持续发展具有重要的指导意义。 关键词:露天煤矿;开采;生态环境;可持续发展 [abstract: with the development and construction of china’’s large-scale open pit mine open pit mining has entered a new climax, for the development of open-pit mining of coal resources in china, the adverse effects of opencast coal mining on the ecological environment on the openthe system of coal mining, an important guiding significance in promoting the sustainable development of the coal industry. key words: open pit; mining; ecological environment; sustainable development 中图分类号: td824 文献标识码：a文章编号： 一、露天煤矿开采及其体系 与地下开采矿山的开采有所区别，露天煤矿开采是指在保证露天矿山安全、高效生产的同时，兼顾露天采煤对生态环境的影响，充分利用一切可以利用的资源，防止或尽可能的减轻露天采煤对土地、空气、水以及地质灾害的不良影响，使露天矿山形成“高效率、低能耗、低污染、低排放”的运行模型，以取得最佳的经济效益和
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 露天开采技术的现状及发展方向 我国现有生产露天矿采用的开采程序都比较单一，主要采用缓工作帮、全境界开采方式。铁矿和煤矿绝大多数采用工作线呈平行走向分布，垂直走向推进的纵向开采方式，少数露天铁矿采用工作线沿走向推进横向开采方式；有色矿山采用部分纵向开采，部分横向开采方式；少数金属露天矿采用分期开采和分区开采。露天矿开拓的核心问题是运物方式。目前采用的开拓方法主要有铁路运输、公路运输、铁路与公路联合运输、平确溜井、汽车箕斗联合运输、汽车破碎机带式输送机运输等。穿孔是坚硬矿岩露天矿的主要生产环节之一。目前我国金属矿山主要采用孔径250mm 的牙轮钻和孔径200mm 的潜孔钻，部分矿山使用孔径310mm 的牙轮钻和孔径250mm 的潜孔钻。在矿岩硬度比较大的露天矿，有用牙轮钻更新现有潜孔钻的趋势。在我国摇天开采的铁矿石、有色金属矿石和冶金辅助原料矿石的发展较快，化工及建材系统多数属中小型露天矿。近年来，我国露天矿在爆破技术和新型炸药研制方面取得较大进展。在爆破技术方面推广应用大区微差爆破、压碴爆破、减展爆破和光面爆破。在露天矿基建剥离时，成功地进行了万吨级大爆破和数十次百吨级和千吨级的大爆破，掌握了在各种复杂条件下进行松动爆破、抛掷爆破及定向爆破的技术。在炸药加工方面，成功研制出了多种按油炸药、多孔粒状按油炸药、乳化炸药和防水浆状炸药。我国大、中、小型露天矿一般采用1～4.6m2 挖掘机进行采装。这种挖掘机对大型露天矿来说，规格小，效率低，全年效率一般为100～120 万吨。目前少数大型露天矿采用6m3 和7.6m3 挖掘机装载，全年效率可达400 万吨左右。露天矿铁路运输采用重80 吨、100 吨和150 吨的电机车和载重60 吨的翻斗车。汽车运输一般使用载重20～40 吨级的自卸汽车。少数矿山使用了100 吨级的电动轮汽车，个别矿山还引进了170 吨的载重汽车。
我国采矿技术的现状及发展趋势 随着经济全球化的发展，世界各个地区以及国家之间的交流越来越频繁。与此同时国与国之间的贸易竞争也越来越激烈。矿产资源是经济、社会发展的重要基础，采矿技术则是推动矿产行业可持续发展的重要形式。故本文就现阶段我国采矿技术现状进行分析，并对其发展趋势进行展望。 标签：采矿技术;现状分析;发展趋势; 引言 经济的飞速发展必然伴随着一定的能源损耗，推动矿产资源事业的飞速、高效发展，无疑成了许多地区以及国家研究的重要内容[1]。效率更高、成本更低的采矿技术无疑是未来采矿行业发展的必然趋势，同时也是各个国家采矿行业研究的重要内容[2]。我国是典型的人口大国，加上近年来经济的快速增长，对于矿产资源的需求与日俱增[3]。为了维稳经济的健康发展，有必要就当前国内采矿技术现状进行分析，并对未来该行业的发展趋势进行探讨[4]。 1.国内采矿技术现状分析 目前，国内应用最为普遍且效果最佳的菜款技术主要包含三类，依次为空场采矿技术、崩落采矿技术以及充填采矿技术。随着科技的发展，相关采矿设备也取得了十足的进步。 1.1空场采矿技术 即自然支撑采矿技术，实际采矿期间基于周边岩石等的支持以及部分矿柱等的作用实现对采矿空间的支持。相较于其它采矿技术，该技术的应用最为普遍、最早。不但可以实现高效的采矿作业，此外可以很好的规避传统采矿技术存在的多方面问题，常见的包括采矿过程中的坑过大或者矿场规模过大等问题。但该技术的实施通常需要大量的设备辅助才能实现，此外对回采的流程等也有一定的要求，确保采矿的安全性。故而，空场采矿技术在确保开采效率以及成本的同时，对于操作流程有着严格的管控。 1.2崩落式采矿技术 该技术主要指代在采矿的深孔内利用爆破技术形式实现对采空区域的崩落，最终完成对采空区域的有效填充。该技术也是目前应用较为安全且高效的技术形式之一。就当前许多地下矿山的采矿期间，大多采用崩落的方式完成开采，该技术的普及率更是高达百分之八十五左右，同时该办法也较早的应用于我国的采矿事业中。自以往的基于小参数为考量依据，至当前的矿场崩落，实际采矿的规模以及效率等均有了显著的提升。当前，采矿参数也有了明显的提高，确保采矿面的同时也很好的实现的采矿时间以及效率等的降低。崩落技术对于采矿事业而言
露天矿开采基本知识培训讲座 单位： 主讲：第一节露天开采的基本概念及述语 露天采矿的目的，是从地面把地壳中的有用矿物开采出来，为此按一定工艺过程，把岩石从整体中开采出来的全部工作，总称露天矿山工程。 在地壳的构成物——岩石——中，含有对人类有用的成人,如煤、金属等。有用成分含量高或品质优良、适于工业应用的岩石，称为有用矿物。不含有用成分或含量不足以工业应用的岩石,称为剥离物,包括表土、围岩和夹石。剥离物常被称为废土、废岩等。有时，为了揭露矿体或矿层，还需排除积雪、积水。 有用矿物和剥离物的含义是相对的。从露天矿采场采出的某些废石，可作建筑材料或其他用途。许多品位低、加工困难的含矿物料,可能曾经或正在按剥离物处理；随着选矿、冶炼技术的不断提高或开采成本的不断下降，已经或将会成为适于工业应用的有用矿物。有的岩石,开采之初被当作剥离物排弃,而开采过程中却发现其中含有宝贵的有用成分。 有用矿物在地壳中的集聚体称为矿体。层状的矿体称为矿层,如
煤层、铁矿层等。矿体的赋存地称为矿床,煤矿床常被称之为煤田。 划归一个露天矿开采的煤田或其一部分，称为露天矿田。用矿山设备进行露天矿山工程的场所,称为露天矿场。露天矿场常被称为采场、掘场、采石场等。从事露天采矿的矿山企业称为露天矿。有时，露天矿就是露天矿场的同义词。 露天开采是在一定范围内敞露的空间里，将掩盖在矿体上部的表土及周围部分的岩石剥除掉,而把矿石开采出来。因此为了采出矿石，还必须开采矿石。专业术语还包括: 1．台阶(ｂank）：（图1-1）开采时,自上而下把矿岩划分成具有一定厚度的水平分层，用独立的采掘、运输设备进行开采,各分层保持一定的超前关系, 从而形成阶梯状。 台阶由以下要素 构成:上部平盘、下部 平盘、坡面、坡顶线、 坡底线、高度、坡面 角。 台阶坡面角：台 阶坡面和水平面的交 角。 1、台阶分: 工作台阶——工作平盘布置采掘、运输设备。 非工作台阶——保安平台：用于缓冲和阻截滑落岩石，减缓边
露天矿开采基本知识讲座 第一节石灰岩知识 一、石灰岩简介： 石灰岩(Limestone)，简称灰岩，是以方解石为主要成分的碳酸盐岩，有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，属于沉积岩，是水成岩的一种。石灰岩主要是在浅海的环境下形成的，属于生物性沉积形成，其主要形成是海洋生物的尸体的沉降累积，加上来自陆地的动植物腐物残渣与泥沙一起在河床或海床上沉积压实后经地质变化形成。 二、石灰石的组成结构： 石灰岩的矿物成分主要为方解石、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物，还混有其他一些矿物，比如菱镁矿，石英，石髓，蛋白石，硅酸铝，硫铁矿，黄铁矿，水针铁矿，海绿石等等。此外，个别类型的石灰岩中还有煤、地沥青等有机质和石膏、硬石膏等硫酸盐，以及磷和钙的化合物，碱金属化合物以及锶、钡、锰、钛、氟等化合物，但含量很低。灰岩的主要化学成分是CaCO3易溶蚀，故在石灰岩地区多形成石林和溶洞，称为喀斯特地形 石灰岩的结构较为复杂，有碎屑结构和晶粒结构两种，其中碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成，晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。 三、石灰岩的分类： 按其沉积地区，石灰岩右分为海相沉积岩和陆相沉积岩，以海相沉积岩为多。 按其形成类型，石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型。 按矿石中所含成分不同，石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。 按结构构造，石灰石可分为竹叶状灰岩、状灰岩、团块状灰岩等 四、石灰岩的特性： 1.石灰岩分布相当广泛，岩性均一，易于开采加工，是一种用途很广的建筑石料。 2.石灰岩具有良好的加工性、不透气性、隔音性和很好的胶结性能、可深加工应用，是优异的建筑装饰材料。 3.石灰岩产地广泛，色泽纹理颇丰，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，有良好的装饰性。 4.石灰岩的质地细密，加工适应性高，硬度不高，有良好的雕刻性能，易制作小型架上雕刻，较适宜初学雕刻者选用，但由于石灰岩易溶蚀，不适于户外的雕刻。 5. 石灰石用途很广，是冶金、建材、化工、轻工、建筑、农业及其它特殊工业部门都是重要的工业原料。 第二节露天开采的基本概念及述语 露天开采是在一定范围内敞露 的空间里，将掩盖在矿体上部的表土 及周围部分的岩石剥除掉，而把矿石 开采出来。因此为了采出矿石，还必 须开采矿石。 1．台阶（bank）：（图1-1）开采 时，自上而下把矿岩划分成具有一定 厚度的水平分层，用独立的采掘、运 输设备进行开采，各分层保持一定的 超前关系，从而形成阶梯状。 台阶由以下要素构成：上部平 盘、下部平盘、坡面、坡顶线、坡底 线、高度、坡面角。 台阶分：
矿山开采技术发展趋势 摘要：一定时期内采矿技术的主要发展方向为：机械化大规模采矿、深井采矿、 溶浸采矿和充填采矿等工艺和技术。数字化矿山与智能开采将成为未来矿山开采的自然趋势。全面实现采矿的自动化，目前尚有较大的困难。但局部装备实现遥控系统，进行遥控开采，将可能在短期内实现。 关键词：采矿技术自动化趋势 前言 近些年来，全世界开采有用矿物总量约计200亿t，年递增率为4%～5%，其中硬岩约50亿t，由地下开采的矿量为10多亿t，主要是富矿和价值较高的有用矿物。从布局上看，有的矿山公司和钢铁联合企业的矿山几乎全是地下开采。总之，金属矿山地下开采在近期的矿山开采中仍将发挥重要的作用。随着全球性科学技术的突飞猛进，国内外地下采矿技术也发展很快，很多采矿新技术、新工艺、新材料和新设备在地下矿山得到了应用。国内外地下金属矿山采矿工艺技术和设备的发展。主要表现在采用各种采矿方法的比重和回采工艺技术装备有了很大的变化，均沿着高效率、高回采率和机械化的方向发展。采场生产能力和劳动生产率有了较大的提高，损失、贫化指标大幅度降低。笔者就近几年来金属矿山地下采矿开采在采矿方法、深井开采、采矿装备三个方面现状作一介绍,并对今后的研究方向提出一点想法。 一、地下金属矿山采矿方法 现阶段采矿方法仍以充填采矿法、空场采矿法、崩落采矿法为主。对18个重点铁矿山统计, 崩落采矿法占94.1%，空场采矿法占5.9%。黄金矿山充填采矿法占31%，空场采矿法占65%，其它占4%。有色金属矿山空场采矿法占46.1%，充填采矿法占19.6%，崩落采矿法占34.3 %。从以上统计数据看，铁矿地下开采仍以崩落采矿法为主，有色及黄金矿山地下开采仍以空场采矿法和充填采矿法为主。地下采矿技术是取得科技成果最多的一个技术领域，近十多年来，地下金属矿山充填采矿法和充填工艺技术发展迅速，崩落采矿法和空场采矿法在工艺技术上也在不断地改进、创新。因而促进金属矿地下采矿技术得到迅速发展，使部分 矿山的工艺技术达到了国际先进水平。 （一）充填采矿法 我国先后采用干式、分级尾砂胶结、全尾砂胶结、碎石水泥浆胶结等新工艺
露天采场工艺技术规程 露天开采是从地表开始逐层向下进行的，每一水平称为一个台阶。一个台阶的开采使其下面的台阶被揭露出来，当揭露的面积足够大时，就可以开始下一个台阶的开采。随着开采的进行，采场不断的向下延伸和向外扩展，直至到达设计的最终境界。在此过程中，剥离工程与采矿工程的关系对露天矿山工程能够正常进行，有用矿产能够合理开采，且取得较好的经济效益，有着重要作用。 1、剥离管理： 1、1剥离工艺流程 斜坡道施工方样技术交底 安全挡坎 标高控制开拓斜坡道 排水沟 标高控制掘沟安全挡坎 标高控制分层平面开挖平整度 台阶坡面 清理凿岩工作面 安全平台 平台开挖线放样技术交底 凿岩爆破 1、2开拓斜坡道 技术要求 （1）平面位置与设计吻合，误差±0.3m （2）宽度符合设计要求，误差±0.5m （3）纵坡不大于10%；局部最大纵坡不大于12%，且坡长不大于43m （4）平整度眼睛观看平顺，无明显凸凹，±0.15m以内 （5）外侧安全挡坎平顺、规则，宽×高=0.8m×0.6m （6）工作进度与计划吻合，必须超前一个分层 （7）内侧排水沟宽×高=1m×0.5m 1、3掘沟 （1）根据各分层《采剥综合平面布置图》布置 （2）严格控制掘沟底标高，与分层标高吻合，误差±0.2m （3）工程进度与计划吻合，必须在上一分层剥离结束前完成 （4）掘沟宽度与挖机工作台数所需工作线长度吻合，最小底宽20m 1、4分层平面开挖 （1）标高与设计一致，误差±0.5m （2）平整度除局部爆破残根、瞎炮引起的凸凹外，控制在±0.8m，且眼睛观看大面平整，施工形象文明 （3）工作面挖机摆放规则，工作间距7—10m，同一工作面统一推进，两机之间不留残堆，不留墙，做到安全文明生产 （4）提高工作线利用率，减少移动，提高挖机工作效率 1、5台阶施工
（采矿狭义上指金属矿石开采，广义上应该包含采煤和石油开采） 采矿机器人：1，特殊煤层（薄煤层）采掘机器人。 2，凿岩机器人（即遥感自动控制的凿岩机）。3，井下喷浆机器人。4，瓦斯、地压检测机器人。 采煤机器人其实是智能型的采矿设备，主要是对三机（采煤机、刮板输送机、液压支架）协调运行的控制。我国已具备自主生产采矿机器人的能力。 目前采矿技术发展现状：国外的发展方向是“无人矿山”（包括具有无人井下设备维护的能力），国内主要向遥控自动化作业方向前进。目前国内不少矿山连全盘机械化还做不到，而国外在上世纪80年代即可实现遥控自动化作业。“无人矿山”国内外都还未实现。（据2015年9月第十届采矿技术装备会议报告） 但是，国外采矿技术在许多方面远远领先我国的采矿技术现状，比如： 国外从凿岩装药到装运，井下全部实现了机械化配套作业，各道工序无手工体力操作，无繁重体力劳动。装备大型化、微型化、系列化、标准化、通用化程度高，以适应机械化成对配套。装备无轨化（车
轮型）、液压化、自动化程度高。国外目前先进的采矿装备已完全实现了无轨化、液压化。在自动化方面，已成功地引进了无人驾驶、机器人作业等新技术。 露天矿机车的遥控自动化运输早已应用。在国外，对于露天矿全部自动化，已具备可能的条件。 地下矿山的自动化难度较大，要完成全部自动化尚有一段距离。但是在瑞典、南非、加拿大、保加利亚、美国等国家的矿山已采用电子计算机控制调度汽车运输系统。在一些技术发达的国家里，矿井的提升、排水、通风、压气等工作环境参数控制早已实现了自动化。在地下凿岩作业已普遍采用一人操纵多机台车；开孔到凿岩结束和钎子退回原位、喷射混凝土等工序已使用遥控自动化控制。预计随着逐步实现连续采矿作业，自动化水平将越来越高。另外，在露天矿采矿生产作业中，如牙轮钻机和皮带运输机的自动控制。边坡监测系统的自动化等，电子计算机的应用，已经是比较成功的。 美国克来麦格斯钼矿在使用阶段自然崩落法中，采用了电子计算机处理矿石数量及质量，合理制订放矿制度，实现均匀持续放矿，以提高采矿回收率和降低贫化率。 信息化建设中，电子计算机已用于地质测探、测量、矿石储量计算、生产、基建、工程服务、供销、财务、计划等方面都有很大成绩。 在研究工作上，澳大利亚南威尔士大学在计算机上模拟地下采场，能分析应力集中，位移以及相互关系，有利于矿柱与矿层的设计。美国利用模拟计算机，在井巷设计中分析整个掘进过程各工序的成本和
露天煤矿开采技术与未来 发展趋势 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
我国露天煤矿开采技术与未来发展趋势 作者：高鹏飞马骁史磊 来源：《科学与财富》2016年第19期 摘要：本文介绍了国内露天煤矿开采现状，探讨了露天煤矿开采技术装备以及未来的发展趋势。 关键词：露天开采，大型化，集中化 1 露天开采技术概述 露天采矿是指利用一定的采掘运输设备，在敞露的空间从事开采作业，已经广泛用于开采煤炭、金属矿、冶金辅助原料建筑材料及化工原料等矿床。当今世界95%以上的能源和80%以上的工业原料都来自矿产资源。我国铁矿石90%，有色金属矿石52%，化学原料矿石%，建材矿石近100%采用露天开采方式，煤炭虽然是我国的主要能源，但露天开采比重不足10%。 目前已建成或正在改扩建的千万吨露天煤矿有准格尔黑岱沟露天煤矿（a），宝日希勒一号露天煤矿（a）、魏家峁露天煤矿（一期a，二期）、白音华三号露天煤矿（a）、锡林浩特胜利东二号露天煤矿（a）、神华新疆准东露天煤矿（a）和新疆帐篷沟露天煤矿（a）等。 经过多年的发展，我国煤炭矿山的露天开采工艺有： （一）间断开采工艺。有单斗—铁道开采工艺、单斗—卡车开采工艺等。 （二）半连续开采工艺。有单斗—卡车—半固定破碎机—带式输送机开采工艺、单斗—移动式破碎机—带式输送机开采工艺等。 （三）连续开采工艺。轮斗—带式输送机—推土机开采工艺。 （四）拉斗铲倒堆开采工艺。 （五）综合开采工艺。 根据煤炭工业发展“十二五”规划，到2015年，全国煤炭生产能力将达到41亿吨/年，煤炭产量控制在39亿吨/年左右，其中露天煤矿生产能力将达到8亿吨/年，千万吨级矿井（露天）达到60处，我国煤炭露天开采将进入新的发展阶段。 2 我国露天煤矿开采的技术现状 我国露天煤矿经过了半个多世纪的发展，已进入了大型化、集中化、现代化的新时代。尤其是引进国外先进的露天采矿设备以及计算机技术的广泛应用，大大提高了露天煤矿开采的效率。 开采方式
浅谈金属非金属矿山采矿技术发展趋势 摘要：我国金属非金属矿石丰富，但是长年来，对于金属非金属矿山的开采缺乏系统性的管理，使得我国的矿石开采利用率低。因此，了解金属非金属矿山目前的现状，并针对目前存在的问题提出一些可行性的策略具有重大的理论和现实意义。本文介绍了金属非金属矿山采矿的新技术,探讨了当今世界我国金属非金属矿山采矿技术的主要发展趋势,为金属非金属矿山采矿新工艺和新技术的进一步研究提供了理论依据。 关键词：金属非金属矿山；采矿技术；现状；发展趋势 科学技术的飞速发展，给金属非金属矿山提供了前所未有的发展机遇。通过运用先进的科学手段，引入和吸收国外优秀的采矿新技术和新工艺，对传统的矿业进行全新的改造，我国的金属非金属矿山的采矿技术已不断与国际接轨。这对于促进我国的采矿业，提高我国矿产石的利用率具有深远的意义。 1金属非金属矿山采矿技术的现状 1.1露天矿 1.1.1充填采矿法 所谓充填采矿法是指运用充填材料来填补采空区，从而控制周围岩石的崩落以及地表的下沉，对地压进行管理，进而保证回采工作的安全性和简便性的一种采矿方法。它是伴随着采工作面而不断推进的，具体有三组方法：干式充填法，即充填料主要为露天碎石或者地下矿挖掘的废石等。这类充填材料的输送方式通常是通过人工、机械或者风力来完成的；水力充填法，即以砂、炉渣或者选厂尾砂等为主要充填材料，在管道内借助水的力量运至采场胶；结充填法，即通过管道借助水或者机械的力量将凝固后的胶凝材料与浆状胶结物料运至采场的一种采矿方法。由于干式充填法所需要的劳动力多且强度大，采矿成本高，因此逐渐被后两种所取代。盘区高分层、分段充填以及高阶段大直径的深孔嗣后填充技术的出现和在采矿技术中的广泛普及，大大的推广了充填采矿法的使用。 1.1.2陡帮开采 陡帮开采是通过加陡剥岩工作帮，将挖掘机布置于某些台阶上，将台阶分为工作台阶和暂不工作台阶两种，通过控制不工作台阶，并相应的减少不工作台阶的宽度来使露天矿的工作帮坡角与台阶高度以及平盘宽度相协调。它有利于缩短边帮的暴露时间，起到稳定边坡的作用。陡帮开采有组合台阶、倾斜条带式、并段穿爆以及工作台阶追尾式四种主要的开采作业方式。由于陡帮开采具有投资少，周转周期短、经济效益高的优势，在新建的矿山和扩建改造后的矿山中应用十分的广泛。
我国露天煤矿开采技术与未来发展趋势【摘要】随着露天开采技术与装备的发展，露天开采应用范围越来越广泛，露天开采所占的比重也越来越大。本文介绍了国内露天煤矿开采现状，探讨了露天煤矿开采技术装备以及未来的发展趋势。 【关键词】露天开采 , 大型化,集中化 【 abstract 】 with open mining technology and equipment development, is widely used in coal mining, outdoor kaicaisuo in proportion of the also more and more big. this paper introduces the development status of domestic open coal mine, this paper probes into the open coal mine mining technology equipment as well as the future developing trend. 【 key words 】 in coal mining, large-scale, centralization 中图分类号：o741+.2文献标识码：a 文章编号： 露天开采技术概述 露天采矿是指利用一定的采掘运输设备，在敞露的空间从事开采作业，已经广泛用于开采煤炭、金属矿、冶金辅助原料建筑材料及化工原料等矿床。当今世界95％以上的能源和80％以上的工业原料都来自矿产资源。我国铁矿石90%，有色金属矿石52%，化学原料矿石77.7%,建材矿石近100%采用露天开采方式，煤炭虽然是
露天矿山开采工艺与安全技术 第一节露天开采概况与常用术语 一、开采概况 露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业。露天开采的特点是：采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖岩层剥掉，通过露天运输通道或地下井巷把矿石或岩石运至地表。这种开采方法广泛用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料及煤等矿床。 基于露天开采是在敞露的空间从事矿床开采作业，与地下开采比较，它有如下特点： （1）相对讲，开采空间受限较小，有利于采用大型机械化设备。机械化、自动化水平较高，可提高矿山开采强度和矿石产量。 （2）劳动生产率高。 （3）开采成本低，使大规模开采低品位矿石成为可能 （4）矿石损失贫化小，有利于地下矿产资源的回收。 （5）基建时间短，年产吨矿石的基建投资比地下开采低。 （6）对于高温易燃矿体的开采，露天开采也较地下开采较为安全。 （7）劳动条件较好，工作也较安全。 （8）露天开采过程中可产生较大粉尘，自卸汽车运行中可排放废气，爆破后的岩石因含有害成分对与之接触的大气、水和土壤有一定程度的污染。 （9）把大量剥离岩、土排弃到排土场，排土场占地面较大占用山地和农田且局部恶化生态环境。 （10）遇冰雪、暴雨等天气，对露天开采有一定影响。 二、常用基本术语 根据矿床埋藏的地形条件及开采空间的不同，露天矿可分
为山坡露天矿和深凹（凹陷）露天矿。露天开采境界封闭圈以上的为山坡露天矿，封闭圈以下的为深凹露天矿。 封闭圈：指露天开采境界与地表相交的封闭的上部界限。 台阶：露天开采时，通常需要把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段。台阶是进行独立采剥作业的单元体。 露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为露天矿场。 开采时，将工作台阶划分成若干条带逐条带顺次开采，每一条带叫采掘带。 由结束开采工作的台阶平台、坡面和出入沟底组成的露天矿场的四周表面称为非工作帮或最终边坡（图1－3中的AC、BF）。位于矿体下盘一侧的边帮叫底帮，位于矿体上盘的一侧的边帮叫顶帮，位于矿体走向两端的边帮叫端帮。 正在进行开采和将要进行开采的台阶所组成的边帮叫工作帮 通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线与最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面叫非工作帮坡面或最终帮坡面。最终帮坡面与水平面的夹角叫最终帮（边）坡角。 通过工作帮最上一个台阶的坡底线与最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面叫工作帮坡面。工作帮坡面与水平面之间的夹角叫工作帮坡角。 最终帮坡面与地表的交线为露天矿的最终境界线。最终帮坡面与露天矿场底平面的交线为底部周界。上部最终境界线与下部最终境界线所在水平的垂直距离为露天矿场的最终深度。 非工作帮上的平台，按用途分为安全平台、运输平台和清扫平台。
露天矿山开采技术 第一节露天矿开采的基本概念 露天矿山是指露在地表或埋藏不深的矿床，一般采用露天开采方法进行开采的矿山。露天矿山分为山坡露天矿和凹陷露天矿。开采水平位于露天开采境界封闭圈以上的称为山坡露天矿，位于露天矿开采境界封闭圈以下的称为凹陷露天矿。 一、露天矿开采的方式 露天矿开采的方式有：机械开采、人工开采、水力开采挖掘船开采。 机械开采：用一定的采掘运输设备，在敞露的空间里从事开采作业。为了采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖物的岩层剥掉，并通过露天沟道或地下巷道把矿岩搬出地面。这种搬移的生产过程，称为剥离。开采矿石的生产过程，称为采矿。 二、露天采场的形成 露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为露天矿场。 1、台阶的形成要素 露天矿山开采时，通常把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，在开采过程中各个工作水平在空间上构成了阶梯状，此阶梯称为台阶。 台阶的命名，通常是以开采台阶的下部平盘的标高为依据，故常把台阶叫做某某水平，开采时，将工作台阶划分成若干条带顺序开采，每一个带叫做采掘带。 2、露天采场的形成要素 露天矿坑中的矿石才出后，矿坑四周揭露出来的由台阶组成的表面叫做露天矿边帮。位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮，位于矿体上侧叫做顶帮，岩矿体走向两端的边帮叫做端帮。正在进行开采和将要开采的台阶组成的边帮叫做露天矿场的工作帮。 非工作帮上的平台，按其用途可分为安全平台、运输平台和清扫平台。安全平台，是用作缓冲和阻截滑落的岩石，同时还可用作减缓最终帮坡角以保证最终边帮的稳定性和下部平台的工作安全。运输平台，是作为工作台阶与出入沟之间的运输联系的通路。清扫平台，是用于阻截滑落的岩石并用清扫设备进行清理。它又起安全平台的作用。 三、露天矿开采的特征 露天矿开采的主要优点： 1、受开采空间限制小，可采用大型机械设备。 2、劳动生产率高，露天矿开采的劳动生产率是地下开采的5~10倍。 3、采矿成本低。 4、劳动条件好，安全系数大。 露天矿开采的不足之处是： 1、开采过程中，穿爆、采装、汽车运输、卸载以及排土时粉尘较大，汽车运输时排入大气中的碳化氢多，排土场的有害成分流入江河湖泊和农田等，污染大气，水和土壤，危及人员的身体健康，影响农作物和生物的生长和繁殖。 2、露天开采需要把大量的剥离物运往排土场抛弃，因此排土占地面积大，影响农业发展。 3、受气候条件的影响，如遇严寒和冰雪、酷暑和暴雨等，会影响开采。 第二节露天矿山开采 1