探讨露天采矿的技术及发展趋势

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[摘要]我国不仅是世界资源大国，而且各种资源种类多，储备丰富。但由于采矿工艺和相关设备等因素，导致我国矿产的易采储量较少，因此我国资产矿资源产量无法满足社会经济快速发展的需求。本文从我国露天采矿当前的工艺技术入手，通过对露天采矿的一般工艺进行分析和阐述，对未来的发展方向进行初步展望。

[关键词]露天采矿 采矿技术 发展趋势

[中图分类号] TD8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-243-2

1露天采矿的技术方法

1.1陡帮开采

我国大部分大型露天矿已进入深凹开采，采场作业条件逐年劣化，采运设备陈旧老化，效率降低。而陡帮开采的方式具有初期剥离量小，基建工程量少，建设周期短和最终边坡暴露时间短等优点，因此要想从根本上改变矿业面貌，提升整体生产能力，必须依靠科学技术，提高科技贡献率，增强工企业活力，以求得可持续性发展。

1.2高台阶采矿

随着露天开采设备大型化的发展，国外一些矿山研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研究起步较晚采用高台阶开采的露天矿不多，台阶高度最大也只有14m～15m。近几年来，我国大型露天矿装备水平有了很大提高，采10m3 以上的大型挖掘设备逐渐增多，为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证。

1.3露天采矿的爆破技术

爆破作业是矿山生产的重要工序。控制爆破技术广泛应用挤压、微差爆破、孔内微差爆破大爆区微差爆破等技术能够有效的解决难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。此外，随着新型炸药以及爆破器材不断问世，比如铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、爆药雷管、电子雷管、塑料导爆系统、气爆系统等新型爆破器材的使用，有效地提高了爆破精度、改善了爆破质量、加强了爆破安全。

1.3.1微差爆破

露天矿目前采用塑料导爆管非电起爆系统大区微差爆破技术。大区微差爆破一般1星期只需爆破1次，可满足采矿和剥离的需要，但受作业条件的限制，平时只搞小规模爆破，满足1 台电铲2～3 天的采剥量即可。爆破所用炸药为水胶炸药和2#岩石炸药。水胶炸药防水性能好，安全稳定、敏感性比2#岩石药差，孔内积水装水胶炸药，无水时装岩石炸药。装药方式为连续装药。由于水胶炸药价格大幅度上涨，袋装乳化炸药，在一定程度上降低了因炸药价格上涨造成的成本提高的幅度。引爆器材为非电系统塑料导爆管，具有传爆稳定，抗杂散电流、静电、射频电，抗水性能好的优点。导爆管与雷管、联接传爆元件、引爆元件组成导爆管非电起爆系统。起爆形式采用大孔距小抵抗线起爆形式，孔内微差，孔外分区（规模较大时采用），排间微差时间控制在45ms左右，这样可以较好地破碎岩石，降低爆破震动效应。炮孔充填用牙轮钻屑，充填深度6m 左右。

1.3.2预裂爆破

为了减轻爆破震动对边坡的影响，并保证每个台阶坡面平整，临近边坡采用预裂爆破。用现有的牙轮钻机在每个平盘的境界线的坡底线打垂直孔孔深为台阶高度，孔距2.5m～3.5m，空气间隔不偶合袋装乳化炸药，导爆索捆扎药卷同段微差导爆管起爆。

1.4排土技术

排土技术是露天采矿过程中必不可少的生产工序，它不仅关系生产规模的扩大，而且体现着运输和排土的技术经济效果。排土方式取决于开拓运输方式，而排土场的稳定性及病害治理则是排土场能否长久使用的关键。矿采用汽车―推土机排土方式，该方式具有机动灵活、爬坡能力大等优点，适用于任何地形条件，可堆置山坡形和平原形排土场，即高台阶和多台阶排土场且排土线路建设快、投资少、容易维护，其排土工艺和土场技术管理也比较简单。在排土过程中，该矿采用灵活机动的排土方法，有单台阶排土，高差达80m 以上的，也有多台阶分层排土，每层20m～30m 不等。按每个土场布置一台堆土机配合汽车排土作业。排土运距最长的3.6km，最短的也有2.4km，排土量近几年在7Mt～8Mt 以上，最大高差达130m 以上线路坡度达8%。露天矿排土技术与排土场治理发展趋势有3 个方面，一是采用高效率的排土工艺，提高排土强度；二是增加单位面积的排土容量，提高堆置高度，减少排土场占地；三是排土场复垦，减少环境污染。

2露天采矿技术的未来发展方向展望

纵观露天采矿技术的发展过程，可发现露天采矿技术整体朝向以下几个方面发展。

2.1设备大型化

设备大型化是露天采矿技术未来发展的一大趋势。纵观当前我国及国际煤矿资源现状，矿产资源的开采量日益增加，带来了矿产资源总量的减少。矿产资源的稀缺性及不可再生性决定了边界品位矿体有朝一日会纳入开采范围。而当今社会资源竞争激烈，人们对矿资源需求加剧，因此为了提高矿资源产出量，纷纷应用大型设备对边界品位矿体进行开采。采矿设备大型化包括以下几点。

2.1.1设备直径增大

设备直径增大是设备大型化的一个重要方面。钻孔设备经过数年的长足发展，历经数度改革，最终呈现当前的钻孔直径大、效率高的特点，以美国甚至在世界范围内著名的钻孔机生产公司Harnischfeger生产的P&H120A型钻孔机作为典型代表，其产品轴压可达到67吨以上，并且直径也达到559毫米。设备直径增大有利于增加煤炭的开采量，提高煤炭开采效率和开采量，从而进一步增加开矿业的利润收入。

2.1.2传输设备容量增加

传输设备容量的增加是设备大型化的另一个表现形式，并且传输设备容量增加也成为未来露天采矿业发展的一大趋势。以Harnischfeger公司生产的P&H5700型电铲为例，其斗容可达53.5m3，而我国于1998年创立的太原重型机械集团有限公司自主开发研制的WK-55型电铲斗容达到了55m3。传输设备容量增加有利于提高煤炭开采和传输效率，增大煤炭的传输量，减少不必要的成本投入，缩短采矿周期，从而更好的促进采矿业的又好又快发展。

2.1.3运输设备吨位增大

运输设备吨位增大是设备大型化的另一种表现形式。露天矿区的运输设备。现今大部分矿区都采用专业的矿用汽车，而且矿用汽车的有效吨位不断上升，如成立80年有余的美国Caterpillar公司新产的CAT 系列矿用车，有效吨位已经达到326吨。运输设备吨位增大不仅仅增加了煤炭的运输量，还能起到节约能源消耗，清洁大气的目的，能够更好地促进煤炭采矿产业的发展和技术创新。

2.2GPS定位系统得到广泛应用

由于太空中卫星数量增多，因此GPS定位系统的精准度大大提升，在采用精密的GPS系统后，甚至精度可缩小至1米范围内。因此露天采矿作业中越来越多地采用了GPS定位系统进行露天矿体的地表测量和露天开采作业设备控制和优化等工作。

2.3低能耗、高环保开采模式初见雏形

露天采矿作业会对环境造成不良影响，同时露天采矿设备也是污染环境、耗费能源的重要因素之一。近年来可持续发展观念与环保意识被提上社会发展议程，人们在注重资源开采的同时也逐渐关注资源开采造成的环境污染，因此一方面加紧研究低污染、低能耗的开采设备，另一方面也关注开采工艺技术的研发动向。

3总结

随着我国国民经济的高速发展，带动露天采矿业发展的同时也给其带来一定的冲击。我国采矿业从整体上看较外国先进水平仍有一定差距，但在一些矿用设备上已经完全接近甚至超越国际水平。因此我国采矿业应在充分总结现阶段经验基础上，进一步发展自身优势，提升整体竞争力。

参考文献

[1]孙豁然，刘炜.我国煤矿采矿技术回顾与展望[J].煤矿山，2006.

[2]邢宝恒.关于露天矿高台阶爆破问题的几点看法[J].神华科技，2011（01）.