露天煤矿是怎么开采的

煤炭利用与开采技术

是一种黑色、像岩石的物质。在距今3亿年前的古生代石炭纪，气候潮湿温和，大量植物腐败分解沉落于沼泽，形成泥煤，随着时间、压力、温度、地层变迁及地球变化的影响，形成煤。煤有三种主要类型：褐煤、烟煤、无烟煤。除了木材以外，煤是人类最古老的燃料。

我国西汉已经正式用煤炼铁，河南等地的煤田已经开始开采。对采煤技术有较详细记载的书是《天工开物》。书中曾说：“凡取煤经久者，从土面能辨有无之色。然后挖掘。深至五丈许，方始得煤。初见煤端时，毒气灼人。有将巨竹凿去中节，尖锐其末，插入炭中，其毒烟从竹中透上，人从其下施攫拾取者。或一井而下，炭纵横广有，则随其左右阔取。其上支板以防压崩耳”。可见我国自古已有了较科学的掘井采煤与排除煤层中瓦斯的技术。

煤的开采有两种主要方法：露天开采和地下开采。在煤层接近地表的.地方，可用剥离覆盖层的方法，露天开采。露天煤矿可用大型机械开采，产量高、成本低。煤层埋藏较深的地方只有用地下开采法，传统的地下开采有三种方法：竖井开采、斜井和横井开采。

人工挖掘采煤方式已经落后，现在地下开采大多使用机械。传统的开采法是将开采坑道支撑起来，然后挖掘、钻孔、爆破、装载，最后将煤运到地上。还有一种连续开采法，是用机械不断地挖掘和钻孔，再用其它机械将煤输出坑道。这种方式每分种大约可生产12吨煤。

采出的煤还要经过品质分析、分选大小、清洗、破碎等过程。煤的处理方式根据用途而定。

在20世纪初，英国领导着全世界的采煤业。1913年，英国煤的年产量达l亿吨之多。随后，德国、波兰也跟了上来。第二次世界大战后，美国开始大量输出廉价煤。但随着石油的大量开采，煤发日渐被取而代之。但70年代由于出现了中东石油危机，煤又重新引起人们的注意。今天在世界上所使用伪能源有三分之一是从煤而来。目前，全世界煤藏量仍很丰富，若以现代化的方法开采，这种既可靠又经济的能源可供应世界能源需求的一半以上。许多国家在研究提高煤的利用技术，其中把煤进行气化和液化是发展现代煤炭利用技术的重点。

1.2.3.1 露天开采主要特点分析

当矿体埋藏较浅或地表有露头时，采用露天开采最为优越(图1-3)。与地下开采相比，露天开采优点是:资源利用充分、回采率高、贫化率低，适于用大型机械施工，建矿快，产量大，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，生产安全缺点是:需剥离并排弃大量岩土，尤其较深的露天矿，往往占用较多的农田设备购置费用较高，初期投资较大设备效率及劳动生产率受气候影响较大。

图1-3 煤炭露天开采

随着开采技术的发展，适于露天采矿的范围越来越大，包括开采低品位矿床和某些地下开采过的残矿。对平缓矿床(一般矿层倾角小于12°)采用倒堆、横运或纵运采矿法对于倾斜矿床采用组合台阶、横采掘带或分区分期开采的方法。

纵观世界经济发达国家煤炭工业的发展特点是:依据本国煤田赋存条件，优先发展露天采煤，露天采煤量占总采煤量的比重不断增加。开采条件好的国家露天开采比重均超过50%，其中加拿大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%。各国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。

经过几十年的发展，随着露天开采现代新技术和新工艺的引入，我国在条件适宜地区的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。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%左右提高到目前的10%左右。根据《煤炭工业“十一五”发展规划》，全国将重点建设10个千万t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。

1.2.3.2 露天开采主要作业内容

露天开采作业主要内容包括:穿孔爆破、采装、运输和排土。这四项工作的好坏及它们之间的配合如何，是露天采矿的关键。

(1)穿孔爆破。是在露天采场矿岩内钻凿一定直径和深度的定向爆破孔，以炸药爆破，对矿岩进行破碎和松动。穿孔设备主要有回转钻机、潜孔钻机和牙轮钻机等，爆破多用铵油炸药、浆状抗水炸药、乳化炸药及粒状乳化炸药。

(2)采装。是用采矿或机械将矿岩装入运输设备，或直接卸到指定地点的作业。常用的设备有单斗挖掘机轮斗挖掘机、拉斗铲与露天采矿机等，最广泛采用的为单斗挖掘机。

(3)运输。是将露天采场的矿、岩分别运送到卸载点(或选矿厂)和排土场，同时把生产人员、设备和材料运送到采矿场。主要运输方式有铁路、公路、输送机、提升机，还有水力运输和用于崎岖山区的索道运输。选择运输方式必须综合考虑地形、地质、气候条件，露天矿生产能力，开采深度，矿石和围岩的物理力学性质等，经过全面技术经济比较后，确定合理的运输方式。

(4)排土。是指从露天采场将剥离覆盖在矿床上部及其周围的表土和岩石，运送到专门设置的排土场进行排弃的作业。排土方法依其排土设备的不同，分为推土犁推土、推土机排土、前装机排土和拖拉铲运机或拉斗铲排土等。排土场优先选用内部排土方式，外土场应选择在尽量靠近采矿场，少占农田的位置，有条件的应放置在山谷、洼地处，利于环境保护和土地复垦。

1.2.3.3 露天开采存在的问题剖析

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。

(1)我国露天开采技术发展缓慢

同国外露天煤矿的发展相比，我国的露天煤矿发展缓慢。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。同时，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。

20世纪80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大露天矿，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[4]。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的露天开采储量中，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，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的一个原因。

(2)露天煤炭开采新技术研发投入不足

一方面，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，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，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)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，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，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、采矿及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。

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。发展露天煤炭开采技术解决环境问题是非常必要的。

相当。

2017年7月28日金华：与美国、澳大利亚等采煤大国以露天开采为主不同的是，确认其消耗量并计算其成本，煤炭开采分为露天开采和井工开采两种方式。

煤炭露天开采的勘察工作包括水文地质与工程地质两部分。水文地质勘察主要查明煤矿水文地质条件，研究岩体含水层的富水性、导水性、补给排泄条件等，这些一般均在工程地质勘察中视为一个整体进行勘察与研究。

露天煤矿工程地质勘察的目的和任务是:为露天煤矿选择合理的开采工艺，提供采掘场各帮边坡角和边坡维护管理措施。为保证安全、正常、经济的生产，以及为此所应该采取的必要防治措施提供基础工程地质资料，在勘察阶段，应为初步设计服务在基建前期阶段，应为详细设计服务在生产阶段，则应为一个开拓段以至每一个阶段设计服务。煤矿露天开采的主要勘察工作内容包括以下5个方面。

(1)剥离物强度

主要研究被剥离的上覆岩石的强度，以确定开采工艺、设备选型，以及需要的爆破工程和爆破工艺。不同的设备和开采工艺所产生的经济效益是不同的，这将主要取决于被剥离岩石的强度。因此，为了查明被剥离岩石中不同等级“硬岩”的厚度、分布和含量，必须进行特殊的岩石强度勘探，以决定能否选用轮斗连续开采工艺及设备选型。

(2)边坡的稳定性

露天开挖时，岩石的天然平衡状态将被破坏，露天的边帮及露天内各台阶能否保持稳定，是露天煤矿能否安全、高效生产的核心。经调查了解，迄今为止，中国几乎所有露天煤矿的边坡和排土场，都曾经出现过多次滑坡，均造成了不同程度的人员伤亡或经济损失。

为了安全生产，就要提高边坡的稳定性，只能采取减缓坡角或相应的防治措施。减缓坡面必将导致增加土石方的挖掘量，显然将造成巨大的经济损失。同样，增加防治措施，也将造成一定经济损失。因此，必须通过边坡勘察，研究查明影响边坡稳定性的地质因素，研究开采中的人为因素对稳定性的影响，为正确合理确定各个区段、各个台阶的合理的边坡角以及应该采取的防治措施，提供相应的工程地质资料。

(3)排土场的选择及排土场的稳定性

排土场是露天矿坑废弃物料的排放场地，一般有外排和内排之分。但是在露天开发的初期总是要存放在外排土场。外排土场的稳定性将影响露天生产的正常进行，因此也有必要对排土场址选择和稳定性进行评价。

(4)坑内运输、设备运行及出车沟的工程地质问题

目前随着开采方式的改变，运输方式往往采用大型汽车或胶带运输，大型卡车将作为短距离最机动、最重要的运输设备。随之而来的是坑内煤层底板岩石和组成坑内台阶的岩石承载力，坑外至排土场的运输道路的地基承载力和特大型采掘设备的对地比压，以及排弃物料的工程力学性质等，均将作为工程地质勘察的内容。同时，也需要研究其边坡的稳定性和地基的承载力。

(5)环境工程地质研究

露天坑的开挖，既破坏了原有的自然平衡状态，也将产生新的环境工程地质问题，如露天边帮和排土场的稳定性对临近地区的影响疏干排水造成大面积地下水下降，而引起的地面沉降和塌陷地下水资源枯竭等河流改道对区域径流条件影响露天开挖和排土对水文土地质的环境影响等。

总之，由于煤炭露天开发和排土，改变了原有的自然平衡状态。露天工程地质工作的任务就是为选择提出经济合理的开采工艺，掌握露天开采技术经济管理及维持其高效、安全、绿色生产的各种因素，预测自然状态改变后应该采取的措施提供资料，为设计和指导生产服务。

（1）煤炭开采导致土地资源破坏及生态环境恶化．由于露天开采剥离排土，使地表植被破坏，造成水土流失、生物多样性减少等问题；井下开采形成采空区使地表沉陷、裂缝，都将破坏土地资源和植物资源，影响土地耕作和植被生长，改变地貌并引发景观生态的变化．开采沉陷造成中国东部平原矿区土地大面积积水受淹或盐渍化，使西部矿区水土流失和土地荒漠化加剧．采煤塌陷还会引起山地、丘陵发生山体滑坡或泥石流，并危及地面建筑物、水体及交通线路安全．煤炭开采破坏地下水资源，加剧缺水地区的供水紧张；煤炭开采导致废气排放，危害大气环境；为满足社会对洁净煤的需求，中国原煤入洗比例连年提高．原煤被入洗的同时，也排放出大量的煤泥水，污染土壤、植被及河流水系．

（2）图中的林地说明图示地区在土地复垦中开展植树造林，图中的精养鱼塘说明图示地区在土地复垦过程中利用水面发展养殖业；图中的旱作农作物、家禽养殖区说明图示地区在土地复垦过程中发展养殖业和旱作种植业，由此得到第（2）题的答案．

故答案为：（1）地面塌陷、地下水污染、植被遭破坏、水土流失、生物多样性减少等生态环 境问题．

（2）植树造林种草；因地制宜布局农、牧、渔业等．

露天开采：移去煤层上面的表土和岩石（覆盖层），开采显露的煤层。这种采煤方法，习惯上叫剥离法开采，这是因为露出地面的煤已开采殆尽，有必要剥离表土，使煤层显露出来。此法在煤层埋藏不深的地方应用最为合适，许多现代化露天矿使用设备足以剥除厚达60余米的覆盖层。在欧洲，褐煤矿广泛用露天开采，在美国，大部分无烟煤和褐煤亦用此法。露天开采用于地形平坦，矿层作水平延展，能进行大范围剥离的矿区最为经济。当矿床地形起伏或多山时，采用沿等高线剥离法建立台阶，其一侧是山坡，另一侧几乎是垂直的峭壁。露天开采使地面受到损害或彻底的破坏，应采取措施，重新恢复地面。

你要的数据不是靠方法的，是靠科技设备，越先进产量越高。

初期采用露天开采。伊泰伊犁能源有限公司是内蒙古伊泰集团有限公司的下属公司，是承担集团公司煤制油产业的核心企业之一，伊泰伊犁450万吨煤能源开工初期采用露天开采，经营范围:煤化工产品及其附属产品的生产和销售，煤炭技术开发咨询服务、煤化工技术开发咨询服务。

煤炭从地下挖出来，一个方法是煤炭是从地面向下挖竖井，把煤炭开采出来，然后再运到井上；另一个方法是从地面比较大面积的挖开，成为露天煤矿，然后把煤挖出来，这是浅层的煤矿挖煤的方法。