廖成龙
国家能源集团新疆公司 新疆乌鲁木齐市 830011
摘要：开采程序对于露天煤矿开采投资、产能、效益等方面产生直接影响，所以采取必要的 开采程序积极为重要，可以降低成本、提高效益。对于露天矿山的开采工作来说，确定合适的开采程序极为重要，这是保证开采顺利进行的关键，同时也关系矿产资源的合理开发和利用。通过开采程序的优化，结合煤层赋存条件、开采现状改变，可以采取分区开采的方式，让开采工作顺利开展，保证开采的安全性与高效性。
关键词：露天煤矿；开采程序；优化设计
露天矿开采程序是开采顺利进行的主要依据和条件，影响最终经济效益，关系到煤矿企业的合法权益。开采程序达到合理性的要求，可以确定合适的建设速度、矿山生产进度，保证资源开采有序实施，提高煤炭资源开发率。
露天矿开采程序包含的内容比较多，要从全局性考虑和分析，开采程序与生产工艺都和开拓系统存在直接的关系。露天矿的开采容易受到下述多个方面的因素影响：赋存条件、工艺设备、矿区规模、运输系统与方法、排土场位置、矿石品位等。因此，露天矿开采应该从下述几个方面出发进行合理的优化：①实现开采技术参数优化；②根据需要合理划分开采区域；③优化选择首采取；④确定科学合理的开采顺序。
1露天煤矿相关概念概述
1．1基本概念
煤矿露天开采就是在裸露的自然环境中开展煤矿开采作业，将覆盖在煤层表面的岩层清理掉进行煤矿开采作业。该方式一般应用到近地表埋设的煤层，主要的优势就是成本低、产量高、安全性好、空间比较大，回采率超过90%，但是缺陷也比较明显，比如环境干扰严重，环境影响巨大等。
1．2露天开采现状
结合当前我国的调查资料分析发现，露天煤矿的存储量可以达到7×108t，最为主要的组成部分就是褐煤，比例超过70%，其他则是以烟煤为主。从我国的露天煤矿开采历史分析，总计经过了如下三个发展阶段：a)20世纪50年代—60年代，这一时期的煤矿开采经济效益明显，社会效益也比较高，给国家的发展起到了极为重要的作用，但是当时技术水平相对较低，企业规模不足，市场竞争力较差；b)20世纪60年末—80年代，根据我国建设需要，投资兴建了很多大中型煤炭开采企业，但是文化大革命等历史时期的影响，社会环境较差，难以实现很快发展；c)改革开放至今，这个时期的经济发展速度非常快，我国的经济与社会全面发展，煤炭领域有了很快的发展，不仅开采规模逐步的扩大，且技术、设备的水平都有了很大的提升，逐步进入到世界先进行列中，给国家建设、经济发展起到了极为重要的作用。根据工艺的不同，根据露天煤矿开采的工艺，从最初的单一人力开采到人力与机械联合开采，最终形成了机械化开采的效果，所以当前的露天煤矿开采主要是以大型机械为主、人工开采为辅的方式。世界各国根据自身的实际情况，创建了符合国内实际情况的煤炭露天开采工艺系统。综合分析世界上各个国家的露天煤矿开采工艺技术和标准，虽然从开采工艺方面来说有很大的差异，但是如果按照煤炭运输是否符合连贯性的标准，可以将露天煤矿开采工艺分为周期式亦称为间断式、连续式、半连续式3类。
2开采程序的影响因素
某煤矿设计生产能力3.0Mt/a，是B2煤层的条件形式，总体上以“贝壳”形式存在，倾角10°～70°，为倾斜-急倾斜赋存。煤层覆盖层厚度10～480m。因为该煤矿赋存条件较为特殊，如果完全按照设计方案进行开采，就会导致内排无法进行，经济性极差。
1）煤层赋存条件。某煤矿地质条件为残丘状剥蚀平原，矿区内部的一般高差5～10m。主采煤层B2煤以“贝壳”状赋存，西南部倾角较小，东部接近直立状，厚度10.52～54.55m，平均厚度26.71m，煤层较厚。
2）确定开采范围的几何形状与尺寸。初期设计选择的采场为贝壳形，以不规则多边形的方式存在，平均长8.4km，平均宽0.7km，面积8.27km2。具体形式可见1。
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图1露天开采现状
3）生产工艺系统。剥离为单斗-卡车工艺，采煤为单斗-卡车-半移动式破碎站-带式输送机-原煤仓半连续工艺。剥离应用的是容量为5.0m3的挖掘机斗进行，联合载重70t的卡车运输，然后直接云技术到两侧排土场外。采煤为5.0m3挖掘机完成装载施工，然后联合70t的卡车运输，经过破碎运输直接传输到选煤厂中。该矿山开采中，对于程序并未有任何限制。
4）开拓方式。主要通过应用公路-带式运输机联合方法，满足多种条件下的应用。
3开采方案优化
3.1现状开采方案及存在问题
1）某煤矿在开采之初设计为分区开采的方法，总计包含两个采区，首采是在+1000m的位置上进行，深度大约为300m，在二采区的实施中，深度增加到540m左右。因为赋存条件相对特殊，首采区开采时，有降深的情况存在，并且采深达到130m，和首采的坑底对比，还要下降160m才能满足要求。整个区域内经济性较低，生产难度上升，且还有矿坑通风性不足、边坡失稳等缺陷，导致生产污染继续进行。
2）首采区南边有比较多的火烧区，整个区域内埋深深度是很大的，根据设计方案要求按照西北方向进行开采施工，剥采增加，造成安全事故的发生。
3.2开采程序优化思路
结合当前我国露天矿山开采的具体情况，采掘场地内一般都不会超过300m，结合目前采深较大的情况下，所以开采程序的优化处理环节，对于深度超过300m的看做是后备区，在露天矿区部分开采后再进行这一部分的开采处理。对于采掘场火烧区范围扩大的情况，剥采也会提升，而目前的北侧位置上的倾角很小，煤层厚度增加的条件下，生产阶段应该结合赋存条件，逐步在北侧推进，东部逐步从东开始进行，然后提供内排空间，促进内排效果的提升。
3.3优化方法
按照优化设计方案，在露天煤矿中明确了东帮部分恢复为工作帮后就可以开始向东推进，逐步延伸到东边后，煤层倾角也会转化成为急倾斜，厚度会有很大的变化，如果选择传统方式剖面法合理的确定采深与具体推进位置。因此，可利用3Dmine矿业软件做好开采区域范围内优化处理。
3.43Dmine软件
3Dmine软件是露天环境内优化方式，是应用最大最小割的原理，但是算法比较简单，效率也会更高。
3.53Dmine对东部区域境界优化
B2煤层以“贝壳”形式存在，在表面的相同水平面内有连续性的赋存条件，不同的地区内倾角有着很大的变化，所以东部开采中，一方面需要采取措施回收煤炭，另一方面应该通过进行北部推进的方式创造良好内排空间，不能但是向东推进距离不能过大，利用软件优化环节，形成系统模型，预先在当前的采煤层变化较大的地区，即东帮向东约800m进行优化。
东部区域完成了优化之后，可以逐步的降低向北推进的速度，同时还要增加向东推进的速度，就是在整个区域内快要开采完毕时，在回收煤炭的要求下还要保证内排的效果合格。
4优化效果
对于东部开采中，剥采比为5.5m3/t，比正常北部的6.2m3/t要小，经济价值相对较高，结合目前的露天矿外排土场排弃的实际情况，在东南方向向外排土场全部利用，东部开采环节，新增加的部位上是北部排土场的位置，东部开采阶段，剥离物已经临近排土场上，所以运输距离小。
经过煤矿开采后的数据计算分析，东部推进要付出约3518万元用来将多余的土岩剥离、运输，可以节约内排的成本约8966.65万元。
在生产环节，东部推进的煤炭回收环节，可以达到提前内排的要求，可以有效的缩短剥离物运输距离，保证安全性达到标准。根据现场的煤质分析发现，东部位置上的煤质良好，东部开采范围和北部工作帮不会产生很大的相互影响，能够多种条件下配采作业，产品得以平衡，促进总体开采效益的提升。
5中国露天煤矿开采工艺的发展趋势
5．1开采的集中化和设备的大型化
露天煤矿的主要优势就是开采量比较大，目前的露天煤矿开采环节中所应用的电铲都的容量最大可以达到80m3，与其配套应用的是单斗卡车载荷量可以达到360t；轮式挖掘机日产可达25×104m3，这些都是现代科学技术发展之下研发和应用的开采设备，应用效果逐步的提升，也会让露天煤矿开采达到自动化的标准，不仅保证开采效率提高，人员安全性也能够充分的保证。
5．2开采连续化发展
从当前实际情况分析，煤炭资源的开采因为地质条件方面的影响，我国的煤炭露天开采主要应用的是半连续开采工艺技术方式，应用比较普遍的就是单斗—卡车—固定破碎站—胶带输送机开采工艺系统，其可以满足多种煤矿地带的运行标准，成本比较低，被应用到露天煤矿开采实践中。科学技术高速发展和进步，很多工艺联合组合形成的综合性连续开采工艺是露天开采的首选方式。该综合性的系统措施可以保证开采更具优势，各项优点融合到一起，是很多先进开采工艺联合之下的结果，为露天煤矿工艺指明了方向。
5．3矿山建设的智能化发展
电子科技的发展和进步，信息技术已经是煤矿开采中必备的技术之一，比如地质勘探、设计方案确定、生产管理、安全与生产监测等方面都和信息技术的应用存在着直接的关系。科学技术高速发展之下，电子技术未来会在煤矿开采中发挥出更多的作用，也会促进煤矿开采领域的稳步发展。
5．4环境保护与生产安全的规范化
当前人们的环保意识得到提升，国家发布了很多可持续发展的战略，绿色矿山理念也被研发和应用，如何才能进行矿山建设与生产是我国面临的重要问题之一，同时也是资源利用率提升的关键性措施，特别是目前的传统煤炭开采地区沉陷、三废处理等问题极为常见，所以选择合理的保护与安全防范措施，实现煤炭开采绿色化建设极为重要，为社会可持续发展做出贡献。
6结语
综上所述，了解当前的煤矿问题和不足，总结出当前的东部端帮区域恢复为向东推进的方式，应用3Dmine软件实现功能性的优化，可以实现整个东区的开采优化。该区域内的开采优化可以有效的处理掉矿区当前的火烧过渡区间内剥采较大的缺陷，可以有效的减小生产剥采比，让矿山开采有效的进行。结合东部开采的排土标准要求，有效的处理目前的东部推进排土的缺陷，最终可以保证露天开采范围内进行提前的内排，东、北开采区域范围内通过配采不同的煤质，有效的降低开采作业成本，促进总体经济价值的提升，也会为我国其他露天煤矿开采的顺利进行提供帮助。
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作者简介：廖成龙（1988-02-13），男，汉族，籍贯：四川省遂宁市射洪县，当前职务：科员，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：露天开采