煤炭資源露天開采

1.2.3.1 露天開采主要特點(diǎn)分析當(dāng)?shù)V體埋藏較淺或地表有露頭時(shí)，采用露天開采最為優(yōu)越(圖1-3)。與地下開采相比，露天開采優(yōu)點(diǎn)是:資源利用充分、回采率高、貧化率低，適于用大型機(jī)械施工，建礦快，產(chǎn)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，成本低，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)安全;缺點(diǎn)是:需剝離并排棄大量巖土，尤其較深的露天礦，往往占用較多的農(nóng)田;設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用較高，初期投資較大;設(shè)備效率及勞動(dòng)生產(chǎn)率受氣候影響較大。圖1-3 煤炭露天開采隨著開采技術(shù)的發(fā)展，適于露天采礦的范圍越來(lái)越大，包括開采低品位礦床和某些地下開采過(guò)的殘礦。對(duì)平緩礦床(一般礦層傾角小于12°)采用倒堆、橫運(yùn)或縱運(yùn)采礦法;對(duì)于傾斜礦床采用組合臺(tái)階、橫采掘帶或分區(qū)分期開采的方法?？v觀世界經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家煤炭工業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)是:依據(jù)本國(guó)煤田賦存條件，優(yōu)先發(fā)展露天采煤，露天采煤量占總采煤量的比重不斷增加。開采條件好的國(guó)家露天開采比重均超過(guò)50%，其中加拿大88.0%、德國(guó)78.3%、印度73.8%、澳大利亞70.0%、印尼70.0%、美國(guó)61.5%、俄羅斯56.1%、南非52.9%、波蘭33.3%、英國(guó)23.6%、日本11.6%。各國(guó)逐漸形成了各具特點(diǎn)的露天采煤工藝，其中具有代表性的有美國(guó)、澳大利亞、俄羅斯及印度。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，隨著露天開采現(xiàn)代新技術(shù)和新工藝的引入，我國(guó)在條件適宜地區(qū)的露天開采成本大幅度下降，勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅度提高，獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，露天煤礦產(chǎn)量占全國(guó)煤礦產(chǎn)量比重逐漸增加，由2002年的4%左右提高到目前的10%左右。根據(jù)《煤炭工業(yè)“十一五”發(fā)展規(guī)劃》，全國(guó)將重點(diǎn)建設(shè)10個(gè)千萬(wàn)t級(jí)現(xiàn)代化露天煤礦。在這種大的宏觀經(jīng)濟(jì)和能源供需背景下，我國(guó)煤炭露天開采又進(jìn)入了新的發(fā)展階段。1.2.3.2 露天開采主要作業(yè)內(nèi)容露天開采作業(yè)主要內(nèi)容包括:穿孔爆破、采裝、運(yùn)輸和排土。這四項(xiàng)工作的好壞及它們之間的配合如何，是露天采礦的關(guān)鍵。(1)穿孔爆破。是在露天采場(chǎng)礦巖內(nèi)鉆鑿一定直徑和深度的定向爆破孔，以炸藥爆破，對(duì)礦巖進(jìn)行破碎和松動(dòng)。穿孔設(shè)備主要有回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)和牙輪鉆機(jī)等，爆破多用銨油炸藥、漿狀抗水炸藥、乳化炸藥及粒狀乳化炸藥。(2)采裝。是用采礦或機(jī)械將礦巖裝入運(yùn)輸設(shè)備，或直接卸到指定地點(diǎn)的作業(yè)。常用的設(shè)備有單斗挖掘機(jī)輪斗挖掘機(jī)、拉斗鏟與露天采礦機(jī)等，最廣泛采用的為單斗挖掘機(jī)。(3)運(yùn)輸。是將露天采場(chǎng)的礦、巖分別運(yùn)送到卸載點(diǎn)(或選礦廠)和排土場(chǎng)，同時(shí)把生產(chǎn)人員、設(shè)備和材料運(yùn)送到采礦場(chǎng)。主要運(yùn)輸方式有鐵路、公路、輸送機(jī)、提升機(jī)，還有水力運(yùn)輸和用于崎嶇山區(qū)的索道運(yùn)輸。選擇運(yùn)輸方式必須綜合考慮地形、地質(zhì)、氣候條件，露天礦生產(chǎn)能力，開采深度，礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)等，經(jīng)過(guò)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定合理的運(yùn)輸方式。(4)排土。是指從露天采場(chǎng)將剝離覆蓋在礦床上部及其周圍的表土和巖石，運(yùn)送到專門設(shè)置的排土場(chǎng)進(jìn)行排棄的作業(yè)。排土方法依其排土設(shè)備的不同，分為推土犁推土、推土機(jī)排土、前裝機(jī)排土和拖拉鏟運(yùn)機(jī)或拉斗鏟排土等。排土場(chǎng)優(yōu)先選用內(nèi)部排土方式，外土場(chǎng)應(yīng)選擇在盡量靠近采礦場(chǎng)，少占農(nóng)田的位置，有條件的應(yīng)放置在山谷、洼地處，利于環(huán)境保護(hù)和土地復(fù)墾。1.2.3.3 露天開采存在的問(wèn)題剖析我國(guó)露天煤礦開采技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平相比，仍存在著規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)集中度低、經(jīng)濟(jì)效益較低，技術(shù)工藝與裝備水平、設(shè)備制造水平相對(duì)落后，自動(dòng)化程度低，大型成套裝備國(guó)產(chǎn)化程度低、進(jìn)程較慢等問(wèn)題。(1)我國(guó)露天開采技術(shù)發(fā)展緩慢同國(guó)外露天煤礦的發(fā)展相比，我國(guó)的露天煤礦發(fā)展緩慢。主要原因是我國(guó)適宜于露天開采的煤炭資源地理位置不佳，離煤炭消費(fèi)重心較遠(yuǎn)，綜合開發(fā)條件較好的很少，大部分煤田埋藏較深，基建工程量大，剝采比大。同時(shí)，我國(guó)機(jī)械制造水平低，過(guò)去已有的技術(shù)設(shè)備無(wú)法適應(yīng)大型露天煤礦的開發(fā)。20世紀(jì)80年代，我國(guó)煤炭部提出了“優(yōu)先發(fā)展露天開采”的方針，規(guī)劃建設(shè)霍林河、伊敏河、平朔、準(zhǔn)格爾、元寶山等5大露天礦，把露天開采作為持續(xù)穩(wěn)定、健康發(fā)展煤炭工業(yè)的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略方針[4]。可是，由于我國(guó)煤炭工業(yè)建設(shè)長(zhǎng)期以井工開采為主，露天開采在煤炭工業(yè)中沒有放在應(yīng)有的重要地位，而且在我國(guó)可以劃歸的露天開采儲(chǔ)量中，煤化程度普遍較低，最高為氣煤，最多是褐煤。我國(guó)露天采煤發(fā)展緩慢還有一個(gè)原因是露天煤礦分布具有明顯的區(qū)域性，多集中在中西部地區(qū)，以山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆等地為主。這些地區(qū)多屬于煤炭輸出區(qū)，自身對(duì)煤炭的消費(fèi)量不大，加上向外運(yùn)輸條件較差，使得大規(guī)模露天開采受到制約。這些地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱，考慮到大規(guī)模露天開采對(duì)環(huán)境的破壞，一是恢復(fù)起來(lái)比較難，二是植被破壞后造成沙塵增加，直接影響到我國(guó)的中部和東部地區(qū)。另外，這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，而大規(guī)模露天采煤前期投入較高，地方無(wú)力承擔(dān)，這也是煤炭露天開采比重一直較低的一個(gè)原因。(2)露天煤炭開采新技術(shù)研發(fā)投入不足一方面，我國(guó)露天礦具有各不相同的內(nèi)、外部復(fù)雜條件，其各項(xiàng)重大技術(shù)決策具有舉足輕重的作用，正確的設(shè)計(jì)決策能為露天礦帶來(lái)上千萬(wàn)元甚至以億元計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益，而錯(cuò)誤的決策會(huì)造成驚人的損失。長(zhǎng)期以來(lái)，露天煤炭開采設(shè)計(jì)缺乏創(chuàng)新，一些煤炭開采技術(shù)問(wèn)題始終難以解決。如:絕大多數(shù)露天煤礦為近水平煤層埋藏、分區(qū)開采、汽車端幫環(huán)線開拓運(yùn)輸系統(tǒng)壓幫內(nèi)排、端幫邊坡設(shè)計(jì)采用靜態(tài)分析，造成端幫邊坡角偏小、端幫壓煤、運(yùn)輸成本高等問(wèn)題。另一方面，除了傳統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)研究，未來(lái)的露天煤炭開采技術(shù)——數(shù)字化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、無(wú)人化技術(shù)研究投入不夠。礦業(yè)界迄今尚未能達(dá)到實(shí)現(xiàn)開采系統(tǒng)完全自動(dòng)化、無(wú)人化操作的目標(biāo)。如獲成功，這將可大大提高生產(chǎn)效率，大大降低生產(chǎn)成本，大大提高作業(yè)安全水平。我國(guó)尚沒有對(duì)煤炭開采作業(yè)的自動(dòng)化和機(jī)器人化的深入研究。(3)露天煤炭開采造成的環(huán)境問(wèn)題世界各采煤國(guó)家都將優(yōu)先發(fā)展露天采煤作為增加煤產(chǎn)量的主要途徑，盡量實(shí)現(xiàn)集中開采，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本。但是露天采煤業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了一系列的礦山環(huán)境問(wèn)題和生態(tài)破壞，嚴(yán)重影響地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。以往傳統(tǒng)的地質(zhì)、采礦及管理學(xué)科沒有或很少將礦山環(huán)境勘查、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、管理、立法、執(zhí)法與露天煤礦勘查、露天煤礦建設(shè)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、閉坑有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。如露天采礦學(xué)就追求剝離最少，采煤最多，只要不滑坡，邊坡越陡越好，很少考慮地面變形或閉坑后災(zāi)害，很少以綜合的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益作為研究追求的出發(fā)點(diǎn)。露天采煤形成的凹坑，由于地質(zhì)構(gòu)造、邊坡巖體、地表水地下水作用等原因，誘發(fā)滑坡、塌陷、水土流失、泥石流等一系列地質(zhì)災(zāi)害，又引起地面變形而危及周邊地區(qū)的工業(yè)企業(yè)和居民建筑的安全，既造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失又破壞了原來(lái)的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境。我國(guó)露天煤礦開采環(huán)境問(wèn)題復(fù)雜、多樣、特殊、敏感，由于特定歷史因素影響，對(duì)礦業(yè)城市地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的影響和破壞巨大。露天煤礦開采環(huán)境問(wèn)題根本上說(shuō)是人類采礦工程活動(dòng)使環(huán)境發(fā)生變化或惡化。這就需要決策者、管理者、生產(chǎn)者有可持續(xù)發(fā)展的眼光，開發(fā)科學(xué)、先進(jìn)、環(huán)保的煤炭開采技術(shù)，從事露天煤礦開采，主動(dòng)地、積極地利用開采工程改善、美化周邊環(huán)境，變有害為無(wú)害，變不利為有利，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。發(fā)展露天煤炭開采技術(shù)解決環(huán)境問(wèn)題是非常必要的。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。