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【摘 要】煤炭是我国重要能源和基础产业，煤炭产业的可持续发展关系到国民经济发展和国家能源安全。本文主要探讨了露天煤矿的开采工艺，并深入地研究了露天煤矿开采工艺的应用。
【关键词】露天；煤矿；开采；工艺
随着露天煤矿建设的发展，露天开采工艺不断创新，从最初由简单人力开采发展到今天的机械化大规模开采，已经形成了以大型机械化开采为主的各种开采工艺并存的局面。世界各国根据自身矿产资源赋存状态，形成了各具特色的露天开采工艺系统。我国露天煤矿开采工艺从单一工艺发展到联合工艺，从间断工艺发展到连续工艺、半连续工艺，开采设备从单—的小型设备发展到多样化的大型设备。目前，我國露天开采工艺有单斗—卡车的间断工艺、单斗—卡车—破碎机—带式输送机半连续工艺、单斗—卡车—自移式破碎机一带式输送机半连续工艺、轮斗挖掘机—带式输送机—排土机的连续开采工艺等。特别是进人21世纪后，我国露天煤矿建设发展迅速，新建和改扩建的露天煤矿普遍采用联合开采工艺。
1.传统露天煤矿开采工艺
露天煤矿采用轮斗+单斗挖掘机--卡车+拉铲的综合开采工艺。具体开采工艺为：上部黄土地层（40m）采用轮斗连续开采工艺；中部岩石地层采用单斗挖掘机—卡车开采工艺；下部岩石地层（45m）采用拉铲倒堆开采工艺。
1.1平缓矿床的采矿方法
适用于倾角一般小于12°的平缓矿床。
1.1.1倒堆采矿法
剥离物用机械铲或索斗铲直接向前一采掘带采空区倒堆，采矿工作面紧随剥离工作面推进。在相同情况下，机械铲的重量约为索斗铲的1.8倍，因此剥离高台阶时，多用索斗铲。剥离更高的台阶可采用二次或多次倒堆。方案有一台机械铲配合一台索斗铲、二台索斗铲互相配合或仅用一台索斗铲兼作二次倒堆等。
1.1.2横运采矿法
剥离物用排土桥、悬臂排土机循垂直于工作线方向运往采空区，剥离台阶与采矿台阶推进的空间关系也受运输设备规格的限制，但不如倒堆采矿法那样严格 本法可适应更大的剥离厚度，民主德国的AFB-60型排土桥的可剥离厚度为60m。
1.1.3纵运采矿法
剥离物沿工作线，绕过端帮，纵向运往采空区。本法不受采、运设备规格和剥离岩石厚度的限制，有较大灵活性。适用于单斗-机车车辆、单斗-（破碎机）带式输送机、单斗-汽车、轮斗—机车车辆—带式输送机等多种工艺。
上述各法的经济效果，通常以倒堆法最优，横运法次之，纵运法最差。但适用的剥离厚度则相反。当剥离厚度大时，可在下部台阶用倒堆法或横运法，上部用纵运法。为缩短运距，可将矿田划分为若干采区，按一定顺序开采，把剥离物排往本采区或前一采区的采空区。
1.2倾斜矿床的采矿方法
基本上把剥离物运往外排土场，仅当采掘工作达到终了深度后，才能利用采空区内排。工作线的布置方式，基本有沿矿体走向布置和垂直矿体走向布置。
初始位置和推进方向的选择，应综合考虑矿床的地形地质条件、生产能力、运输方式、基建剥离量和生产剥采比的均衡等因素。倾斜矿床的生产剥采比在开采中是变化的。为了减少基建剥离量和推迟剥离高峰，平衡生产剥采比，改善经济效果，可以采取以下措施加陡工作帮坡角。
1.2.1组合台阶
用一台设备顺序采掘一组相邻的台阶，仅在采掘台阶上设工作平台也可有其他方式。
1.2.2横采掘带
汽车运输的横向采掘带，相邻台阶尾随采掘，工作线横向布置，纵向推进。任一横断面上只有一个工作平台，每一台阶可设1—2台采掘设备。与组合台阶相比，本法可布置较多的采掘设备。
1.2.3分区分期开采
走向较长或面积较大的矿床，实行分区分期开采，优先开采矿体厚、品位高、覆盖薄和剥采比小的区域。
2.新型露天煤矿开采工艺
2.1表土剥离工艺
根据国内露天矿表土剥离工艺的应用经验，主要有单斗-卡车间断工艺和轮斗-带式输送机-排土机连续工艺两种。一般而言，表土为松散物料，硬度小，便于轮斗挖掘机直接采装，因此是采用连续工艺的最优资源。但对于小龙潭矿务局露天煤矿而言，表土及黏土类岩土为剥离物的主体，但多年的生产实践表明，该矿表土层不适合采用连续工艺作业。其主要原因为：首先由于表土层含水量大，排水困难，采用轮斗连续工艺开采，极易造成系统各环节黏结、堵料、物料液化、提升运输困难等；另一方面，由于表土层中不均匀的分布有硬度较大的钙华层，需要进行爆破才能采装，因此不适宜采用轮斗挖掘机采装。此外，由于表土及黏土岩黏性高、含水量大，采用带式输送机运输后成流状，与排土场稳定不利。因此，研究推荐露天煤矿五期扩建表土剥离，采用单斗-卡车间断工艺。
2.2泥灰岩剥离工艺
露天煤矿的泥灰岩层，是一套浅灰色厚层状泥灰岩，致密均一，具贝壳状断口，细水平层理，下部颜色较深，泥质胶结，节理发育，属不坚固岩石，其湿抗压强度为1400～4100kPa，天然状态下的泥灰岩因含水表现较软，风干后则较硬。对于泥灰岩剥离而言，可行工艺方案有如下三种：方案Ⅰ：全单斗-汽车间断工艺；方案Ⅱ：全单斗-汽车-破碎站-带式输送机半连续工艺；案Ⅲ：单斗-汽车间断工艺+一套轮斗连续工艺+卡车—破碎站半连续工艺综合工艺。全单斗—汽车工艺方案的系统可靠性高，机动灵活，对岩性、选采等适应性强，便于管理，比较适合露天煤矿所属企业性质。但露天煤矿排土运距较远，采用汽车运输成本高；且本方案不能利用现有轮斗挖掘机-带式输送机系统，需增加设备投资。全单斗-汽车-破碎站-带式输送机半连续工艺方案，可以充分发挥汽车运输机动灵活的特点，无需建分流系统；地面运输采用带式输送机，可以适应露天煤矿剥离运输高差大，运距远的特点。缺点是现有轮斗挖掘机无法利用，需要增加其它设备投资，而且如果泥灰岩全部采用带式输送机运往排土场，无法满足排土场基底建设的特殊需要。单斗-汽车间断工艺+轮斗连续工艺（一套，采泥灰岩）+半连续工艺（卡车-破碎站）综合工艺方案，主要是考虑到502系统采用轮斗挖掘机作业时，系统能力只能达到150万m3/a左右，带式输送机系统的能力没有得到充分发挥；搭配一套半连续工艺后，可使系统的生产能力提高，增加502系统的运量，降低运输成本。系统设置：初期轮斗挖掘机和卡车-破碎站共用一套带式输送机系统，后期取消轮斗挖掘机，完全采用卡车-破碎站半连续工艺，以简化工作面管理。本方案的优点是可以充分利用现有的设备及系统，通过轮斗挖掘机和卡车-破碎站互补作业，提高系统的利用率；但存在系统间的相互干扰。
综合以上分析，研究认为，露天煤矿泥灰岩剥离采用综合工艺方案是合理的。初期保留轮斗连续工艺与新增半连续工艺并联，后期取消连续工艺系统以简化工艺系统布置。
2.3破碎站选择
根据露天煤矿泥灰岩赋存情况和开拓运输系统布置，该矿新增泥灰岩剥离半连续工艺系统可行的破碎设备，为半固定破碎站和移动式破碎站。
2.3.1半固定破碎站
露天煤矿剥离物全部运往外排土场排弃，因此物料的运输相对集中，具备应用半固定破碎站半连续工艺的条件。破碎站布置于西帮2031带式输送机一侧，工作面采出的泥灰岩由卡车运至破碎站，破碎后由带式输送机运至龙桥排土场经排土机排弃。随着采场工作帮的推进，破碎站可逐步向南移设。
2.3.2移动式破碎站
移动式破碎站可以适应工作面带式输送机移设频繁的特点，因此可以布置在103带式输送机上。五期扩建后，露天煤矿同时存在东帮和南帮两个工作帮，且采场内的剥离物均需通过西帮的出入沟运往龙桥排土场，因此将破碎站布置于103工作面带式输送机上，可大幅度缩短泥灰岩的卡车运距，降低剥离费用。
3.结束语
我国露天煤矿经过半个多世纪的发展，已经进人了大型化、集中化、现代化的新时代。规模化、新技术、综合工艺、联合开采、集约化生产、开采一复垦一体化、的新时代。只有熟练掌握和应用露天煤矿各式开采技术，才能取得最大的经济效益和社会效益。
【关键词】露天；煤矿；开采；工艺
随着露天煤矿建设的发展，露天开采工艺不断创新，从最初由简单人力开采发展到今天的机械化大规模开采，已经形成了以大型机械化开采为主的各种开采工艺并存的局面。世界各国根据自身矿产资源赋存状态，形成了各具特色的露天开采工艺系统。我国露天煤矿开采工艺从单一工艺发展到联合工艺，从间断工艺发展到连续工艺、半连续工艺，开采设备从单—的小型设备发展到多样化的大型设备。目前，我國露天开采工艺有单斗—卡车的间断工艺、单斗—卡车—破碎机—带式输送机半连续工艺、单斗—卡车—自移式破碎机一带式输送机半连续工艺、轮斗挖掘机—带式输送机—排土机的连续开采工艺等。特别是进人21世纪后，我国露天煤矿建设发展迅速，新建和改扩建的露天煤矿普遍采用联合开采工艺。
1.传统露天煤矿开采工艺
露天煤矿采用轮斗+单斗挖掘机--卡车+拉铲的综合开采工艺。具体开采工艺为：上部黄土地层（40m）采用轮斗连续开采工艺；中部岩石地层采用单斗挖掘机—卡车开采工艺；下部岩石地层（45m）采用拉铲倒堆开采工艺。
1.1平缓矿床的采矿方法
适用于倾角一般小于12°的平缓矿床。
1.1.1倒堆采矿法
剥离物用机械铲或索斗铲直接向前一采掘带采空区倒堆，采矿工作面紧随剥离工作面推进。在相同情况下，机械铲的重量约为索斗铲的1.8倍，因此剥离高台阶时，多用索斗铲。剥离更高的台阶可采用二次或多次倒堆。方案有一台机械铲配合一台索斗铲、二台索斗铲互相配合或仅用一台索斗铲兼作二次倒堆等。
1.1.2横运采矿法
剥离物用排土桥、悬臂排土机循垂直于工作线方向运往采空区，剥离台阶与采矿台阶推进的空间关系也受运输设备规格的限制，但不如倒堆采矿法那样严格 本法可适应更大的剥离厚度，民主德国的AFB-60型排土桥的可剥离厚度为60m。
1.1.3纵运采矿法
剥离物沿工作线，绕过端帮，纵向运往采空区。本法不受采、运设备规格和剥离岩石厚度的限制，有较大灵活性。适用于单斗-机车车辆、单斗-（破碎机）带式输送机、单斗-汽车、轮斗—机车车辆—带式输送机等多种工艺。
上述各法的经济效果，通常以倒堆法最优，横运法次之，纵运法最差。但适用的剥离厚度则相反。当剥离厚度大时，可在下部台阶用倒堆法或横运法，上部用纵运法。为缩短运距，可将矿田划分为若干采区，按一定顺序开采，把剥离物排往本采区或前一采区的采空区。
1.2倾斜矿床的采矿方法
基本上把剥离物运往外排土场，仅当采掘工作达到终了深度后，才能利用采空区内排。工作线的布置方式，基本有沿矿体走向布置和垂直矿体走向布置。
初始位置和推进方向的选择，应综合考虑矿床的地形地质条件、生产能力、运输方式、基建剥离量和生产剥采比的均衡等因素。倾斜矿床的生产剥采比在开采中是变化的。为了减少基建剥离量和推迟剥离高峰，平衡生产剥采比，改善经济效果，可以采取以下措施加陡工作帮坡角。
1.2.1组合台阶
用一台设备顺序采掘一组相邻的台阶，仅在采掘台阶上设工作平台也可有其他方式。
1.2.2横采掘带
汽车运输的横向采掘带，相邻台阶尾随采掘，工作线横向布置，纵向推进。任一横断面上只有一个工作平台，每一台阶可设1—2台采掘设备。与组合台阶相比，本法可布置较多的采掘设备。
1.2.3分区分期开采
走向较长或面积较大的矿床，实行分区分期开采，优先开采矿体厚、品位高、覆盖薄和剥采比小的区域。
2.新型露天煤矿开采工艺
2.1表土剥离工艺
根据国内露天矿表土剥离工艺的应用经验，主要有单斗-卡车间断工艺和轮斗-带式输送机-排土机连续工艺两种。一般而言，表土为松散物料，硬度小，便于轮斗挖掘机直接采装，因此是采用连续工艺的最优资源。但对于小龙潭矿务局露天煤矿而言，表土及黏土类岩土为剥离物的主体，但多年的生产实践表明，该矿表土层不适合采用连续工艺作业。其主要原因为：首先由于表土层含水量大，排水困难，采用轮斗连续工艺开采，极易造成系统各环节黏结、堵料、物料液化、提升运输困难等；另一方面，由于表土层中不均匀的分布有硬度较大的钙华层，需要进行爆破才能采装，因此不适宜采用轮斗挖掘机采装。此外，由于表土及黏土岩黏性高、含水量大，采用带式输送机运输后成流状，与排土场稳定不利。因此，研究推荐露天煤矿五期扩建表土剥离，采用单斗-卡车间断工艺。
2.2泥灰岩剥离工艺
露天煤矿的泥灰岩层，是一套浅灰色厚层状泥灰岩，致密均一，具贝壳状断口，细水平层理，下部颜色较深，泥质胶结，节理发育，属不坚固岩石，其湿抗压强度为1400～4100kPa，天然状态下的泥灰岩因含水表现较软，风干后则较硬。对于泥灰岩剥离而言，可行工艺方案有如下三种：方案Ⅰ：全单斗-汽车间断工艺；方案Ⅱ：全单斗-汽车-破碎站-带式输送机半连续工艺；案Ⅲ：单斗-汽车间断工艺+一套轮斗连续工艺+卡车—破碎站半连续工艺综合工艺。全单斗—汽车工艺方案的系统可靠性高，机动灵活，对岩性、选采等适应性强，便于管理，比较适合露天煤矿所属企业性质。但露天煤矿排土运距较远，采用汽车运输成本高；且本方案不能利用现有轮斗挖掘机-带式输送机系统，需增加设备投资。全单斗-汽车-破碎站-带式输送机半连续工艺方案，可以充分发挥汽车运输机动灵活的特点，无需建分流系统；地面运输采用带式输送机，可以适应露天煤矿剥离运输高差大，运距远的特点。缺点是现有轮斗挖掘机无法利用，需要增加其它设备投资，而且如果泥灰岩全部采用带式输送机运往排土场，无法满足排土场基底建设的特殊需要。单斗-汽车间断工艺+轮斗连续工艺（一套，采泥灰岩）+半连续工艺（卡车-破碎站）综合工艺方案，主要是考虑到502系统采用轮斗挖掘机作业时，系统能力只能达到150万m3/a左右，带式输送机系统的能力没有得到充分发挥；搭配一套半连续工艺后，可使系统的生产能力提高，增加502系统的运量，降低运输成本。系统设置：初期轮斗挖掘机和卡车-破碎站共用一套带式输送机系统，后期取消轮斗挖掘机，完全采用卡车-破碎站半连续工艺，以简化工作面管理。本方案的优点是可以充分利用现有的设备及系统，通过轮斗挖掘机和卡车-破碎站互补作业，提高系统的利用率；但存在系统间的相互干扰。
综合以上分析，研究认为，露天煤矿泥灰岩剥离采用综合工艺方案是合理的。初期保留轮斗连续工艺与新增半连续工艺并联，后期取消连续工艺系统以简化工艺系统布置。
2.3破碎站选择
根据露天煤矿泥灰岩赋存情况和开拓运输系统布置，该矿新增泥灰岩剥离半连续工艺系统可行的破碎设备，为半固定破碎站和移动式破碎站。
2.3.1半固定破碎站
露天煤矿剥离物全部运往外排土场排弃，因此物料的运输相对集中，具备应用半固定破碎站半连续工艺的条件。破碎站布置于西帮2031带式输送机一侧，工作面采出的泥灰岩由卡车运至破碎站，破碎后由带式输送机运至龙桥排土场经排土机排弃。随着采场工作帮的推进，破碎站可逐步向南移设。
2.3.2移动式破碎站
移动式破碎站可以适应工作面带式输送机移设频繁的特点，因此可以布置在103带式输送机上。五期扩建后，露天煤矿同时存在东帮和南帮两个工作帮，且采场内的剥离物均需通过西帮的出入沟运往龙桥排土场，因此将破碎站布置于103工作面带式输送机上，可大幅度缩短泥灰岩的卡车运距，降低剥离费用。
3.结束语
我国露天煤矿经过半个多世纪的发展，已经进人了大型化、集中化、现代化的新时代。规模化、新技术、综合工艺、联合开采、集约化生产、开采一复垦一体化、的新时代。只有熟练掌握和应用露天煤矿各式开采技术，才能取得最大的经济效益和社会效益。