郭江

摘要：社會的高速發(fā)展需要大量的資源支持，因此采礦業(yè)的發(fā)展可以說是社會發(fā)展的基礎之一。露天采礦作為一種常見的開采形式，其技術(shù)和設備在這些年來都有了極大的發(fā)展，大大促進了露天采礦的開采效率與采掘安全。本文將于此總結(jié)分析露天采礦的技術(shù)與設備在近代的發(fā)展，比較其進步之處與不足之處，希望能對相關(guān)行業(yè)的技術(shù)設備選擇與研究工作起到正面意義。

地下開采和露天開采是采礦業(yè)較為常見的的兩種采礦形式，與地下開采相比，露天開采在開采空間、采礦安全、勞動生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本、設備運用等方面都存在一定的優(yōu)勢，因此在這些年來的發(fā)展和應用都呈現(xiàn)加速化和普及化的趨勢。這種形勢令我國在露天采礦的技術(shù)與設備兩方面都得到了很大的提高，逐漸具備了與國際接軌的實力。技術(shù)的發(fā)展能夠令采礦的效率獲得提升，進而得到更好的發(fā)展基礎與發(fā)展資本，有了發(fā)展的資本，采礦設備的大型化與智能化研究就更容易實現(xiàn)，優(yōu)秀的設備又能有效促進技術(shù)的進步，最終形成一個相互促進、相互提高的良性循環(huán)。

1 露天采礦的技術(shù)發(fā)展

1.1充填采礦技術(shù)的發(fā)展

采礦技術(shù)往往面臨著礦產(chǎn)資源回采率低與地表資源破壞嚴重兩大難題，膠結(jié)充填技術(shù)正是解決這兩大難題的有效手段。不過，最初的充填工藝與采礦技術(shù)本身存在一定的脫節(jié)，二者在匹配后的效率與產(chǎn)能上都存在一定的問題，這些問題長期制約著我國的露天采礦技術(shù)。不過，近幾年的科技進步令我們擁有了分段充填、高分層充填、嗣后充填（配合階段深孔技術(shù)）等先進充填工藝，這些工藝與現(xiàn)有的露天采礦技術(shù)具有很高的配合度，能極大地提升生產(chǎn)效率，同時有效確保資源回采率與環(huán)境保護。

1.1.1分段充填

露天礦應用充填采礦技術(shù)時需要進行分層回采，而分層的朝向不同，產(chǎn)生的結(jié)果也會有所區(qū)別。但只要使用分段填充，分層中原本曝露出的大面積就會變成一種多斷面結(jié)構(gòu)，而且在形狀上會很不規(guī)則，最終達到減小露天礦場曝露面的目的。

1.1.2高分層充填

該技術(shù)優(yōu)缺點并存，雖然能夠擴大開采面與開采范圍，便于使用各種大型機械來提高工作效率。但分層高度上有很大的限制，最高到3米就是極限了，這對生產(chǎn)效率有一定的負面影響。

1.1.3嗣后充填（配合階段深孔技術(shù)）

結(jié)合了以上兩種技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，具有很高的適應性、特殊性與生產(chǎn)效率。具體體現(xiàn)為可以應用于各種不同的特殊工段，而且在性能上較為獨特，這種通用的技術(shù)極大提升了工作效率與管理的便捷性。

1.2陡幫采礦技術(shù)的發(fā)展

隨著開采深度的增加，我國許多大型的露天礦都不得不處于深凹開采的惡劣作業(yè)條件下。這種復雜的開采環(huán)境對開采條件與開采設備都有很大影響，進而會引起開采效率的低下。這種嚴峻的形式迫使人們開始研究和發(fā)展陡幫開采技術(shù)，具體來說就是對部分的剝巖量加以推遲，這樣一來就能令剝采比在整個生產(chǎn)期得到均衡，因為露天礦在初期需要大量的剝巖量，其剝采比是比平均剝采比要高的。陡幫開采技術(shù)不僅能令基建投資得到有效控制，而且由于其令最終邊幫在暴露時間上得到了有效縮短，所以可以使邊坡更加穩(wěn)定。

1.3爆破采礦技術(shù)的發(fā)展

露天采礦中，經(jīng)常需要使用爆破進行作業(yè)，具體的環(huán)節(jié)包括微差爆破與孔內(nèi)微差爆破、擠壓等。這些技術(shù)能有效解決爆破減震與難爆礦巖兩大問題。爆破技術(shù)的提升主要依靠的是各種新型爆破器材與炸藥，這些新型器材與炸藥的應用極大地提高了爆破精度，令爆破采礦獲得了更高的質(zhì)量與安全性。

2.露天采礦的設備發(fā)展

2.1采礦設備的大型化發(fā)展

任何工程的設備和技術(shù)都是在依循自身的特點而不斷進步的，對采礦業(yè)來說，其自身就具有工程龐大的特點。尤其是露天采礦，其大的特點不僅體現(xiàn)在工作區(qū)域、礦產(chǎn)所在區(qū)域、工作量和資源量上，而且體現(xiàn)在對設備的需求上。巨大的工作面令露天采礦不得不需要數(shù)量極大的人力與物力，這種低效率的采礦方法可以說是對資源的一種浪費，因此采礦所需的機械設備也必須向大型化的方向發(fā)展才行。這種大型化的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在三方面.

2.1.1穿孔設備的大型化

穿孔設備的大型化主要體現(xiàn)在可鉆孔直徑上，能夠在鉆孔時直接鉆出更大的鉆孔直徑，令開采效率得到提升。該設備的發(fā)展包括四個階段，第一階段為磕頭鉆，第二階段為噴火鉆，第三階段為沖擊鉆，第四階段為目前的牙輪鉆。牙輪鉆現(xiàn)在的最大孔徑可達559毫米，鉆孔效率非常之高，對露天采礦的高效化進程有極大的促進作用。

2.1.2裝載設備的大型化

裝載設備的大型化具體體現(xiàn)為各種開采設備的斗容得到了大幅度的提升，提高了單次的開采量。該種設備主要包括液壓挖掘機、輪式裝載機、電鏟三種，其中采礦過程以電鏟為主導。國外通用的電鏟最大斗容可達53.5立方米，而我國隨著科技的發(fā)展，所生產(chǎn)的電鏟在斗容上已經(jīng)超過了這個數(shù)值，wK 55型號的電鏟斗容可達55立方米。這種先進設備的制造技術(shù)是我國在露天采礦技術(shù)上已經(jīng)達到國際先進水平的證明。另外，輪式裝載機、液壓挖掘機則應用于礦產(chǎn)裝載工作，這種設備的先進化不只體現(xiàn)在斗容的增加上，還體現(xiàn)在動作的靈活與操作的便捷上，三方面的提高令這兩種設備獲得了更高的作業(yè)率，進而提升了裝載效率。

2.1.3運輸設備的大型化

運輸設備的大型化具體體現(xiàn)在運輸工具噸位的進化上，包括汽車在內(nèi)的各種礦產(chǎn)運輸工具在噸位上都不斷增長，令開采出的礦產(chǎn)資源都能迅速、高效地運輸出去，避免了礦石的積壓，擴大了作業(yè)空間與作業(yè)環(huán)境。其中汽車是最主要的運輸設備，具有活動靈活、易于轉(zhuǎn)彎、擅于爬坡等多方面的優(yōu)點。汽車的噸位是伴隨著露天礦整體的大型化而增長的，目前較為先進的載礦用汽車的載重噸位都超過了300噸，比如Cat797型有效載重為326噸，T282型有效載重則能達到327噸。

2.2采礦設備的智能化發(fā)展

采礦設備雖然在形體和開采量上始終在向大型化發(fā)展，但在操作和控制上，迎合目前的信息發(fā)展趨勢，體現(xiàn)出了極強的智能化特征。這種發(fā)展融合了計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、遠程數(shù)控技術(shù)、遙感技術(shù)等多重技術(shù)，具體表現(xiàn)在以下三個方面。 2.2.1智能化車載監(jiān)控系統(tǒng) 車載監(jiān)控系統(tǒng)被廣泛應用于各個采礦機械上，時刻監(jiān)視機械設備的運作與維護情況，結(jié)合報警功能和無線通信功能就能將設備的問題與故障及時反饋給維修人員，令他們及時針對狀況進行維修和處理。具體來說就是在主要的部件上設置監(jiān)控系統(tǒng)和報警系統(tǒng)，監(jiān)視這些部件的參數(shù)，一旦參數(shù)出現(xiàn)問題，監(jiān)控系統(tǒng)就會發(fā)現(xiàn)，繼而報警系統(tǒng)以無線通訊的方式連接中央計算機，對中央計算機的操作人員提出警告。這種監(jiān)控方法具有很高的便捷性和即時性。

2.2.2智能化GPS定位系統(tǒng)

CPS定位系統(tǒng)的定位勘測功能令礦產(chǎn)資源的位置得到更好的確定，避免了更多的無意義作業(yè)。由于其定位精度能夠被控制在1米之內(nèi)甚至厘米級，所以能令露天采礦實現(xiàn)高精度化、高效率化。其具體應用包括如下兩個方面。

（1）對露天礦的地表進行精確測量

CPS系統(tǒng)應用在地表測量上可以不受儀器、地形、人員、能見度、氣候、位置等因素的限制，大大節(jié)省了人力物力。而且因為GPS采用衛(wèi)星定位，相比傳統(tǒng)測量，消除了大量的人為誤差，令測量精度得到了有效的提升。GPS系統(tǒng)測出的精確地表定位圖對優(yōu)化作業(yè)面和采礦區(qū)域整體布置有很大幫助。

（2）對露天礦的開采進行精確定位

利用GPS系統(tǒng)測定出最適合鉆機打孔的位置，能令現(xiàn)場的測量作業(yè)負擔得到減輕，令鉆機的操作者得以在最短的時間內(nèi)以最高的精度完成鉆孔的準備。而且將CPS系統(tǒng)與鉆機結(jié)合就能更進一步促進智能化的發(fā)展，令超鉆現(xiàn)象或欠鉆現(xiàn)象大幅減少。

2.2.3智能化環(huán)保系統(tǒng)

礦業(yè)開采一直是環(huán)保工作的重點與難點，因此在設備上加入環(huán)保設計不只是目前的主流發(fā)展設計，更是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必要要求。但由于露天采礦的環(huán)保系統(tǒng)受到工作環(huán)境和工作技術(shù)的約束，所以想令其實現(xiàn)有效化和智能化必須從技術(shù)的角度入手。舉例來說，可以設置自動的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，一旦采礦工作引起某項環(huán)境指標超標，立刻停止作業(yè)，檢討降低該指標的方法。

3.結(jié)語

科技的進步是露天采礦技術(shù)得以發(fā)展的基礎，科技進步了，更安全、高效的采礦技術(shù)才能得到應用，更大型、智能的采礦設備才能開發(fā)出來。在這個科技日新月異的發(fā)展背景下，相關(guān)的技術(shù)人員不能停止研究創(chuàng)新的腳步，只有時刻關(guān)注新科學、新技術(shù)的出現(xiàn)，才能第一時間將相關(guān)技術(shù)應用于露天采礦工程和露天采礦設備，令我國在露天礦方面的生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率都獲得持續(xù)而長期的發(fā)展，確保經(jīng)濟發(fā)展所必須的那大量能源，為我國的社會主義建設做出應有的貢獻。

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