我国露天煤矿发展现状及前景探析

文/张 洪

我国露天煤矿历经百年发展，在建设规模、开发数量、开采工艺、开采装备国产化等方面取得了巨大成就，为国家经济社会发展做出了突出贡献。新形势下，对我国露天煤矿的建设规模、开发主体、分布区域、开采工艺及开采装备、开发模式及产业发展等多方面进行研究和总结，展望我国露天煤矿发展前景并提出重点攻关工作，对于在“双碳”目标下露天煤矿优化开采工艺，构建绿色开采体系和集约高效发展模式，推进安全高效和绿色低碳发展，具有重要意义。

以20世纪80—90年代“五大露天矿”的建设为标志，我国露天煤炭开采步入快速发展阶段。目前，国家能源准能公司黑岱沟和哈尔乌素露天矿，以及华能伊敏露天矿、天池能源新疆南露天煤矿年生产能力均达到30Mt/a以上；
中煤能源平朔安太堡、安家岭等露天矿年生产能力均达到20Mt/a以上。截至2021年底，我国既有生产和在建露天矿约450座，其中特大型（20Mt/a以上）露天矿15座处，设计（核定）产能3.59亿吨。2021年，露天矿产量规模达到7.2亿吨，占全年煤炭总量41.3亿吨的17.4%。我国露天煤炭开采事业进入新的发展阶段。

一般情况下，露天矿建设初期投资相对较高，而且投资回收期相对较长，因而开发特大型露天煤矿的企业多为国有企业。国家能源集团作为国内最大的煤炭开发企业，在内蒙古、新疆等集中开发了十几座大型露天煤矿；
中煤能源集团开发的露天煤矿主要在山西平朔；
五大电力集团为国内褐煤露天矿的开发主体，在内蒙古等地开发露天煤矿。除了大型国有企业外，内蒙古汇能、新疆天池能源等民营企业也陆续进入开发露天煤矿行列。

截至2021年底，内蒙古露天煤矿数量最多。除内蒙古、山西、黑龙江、云南等区域外，新疆是未来露天矿的“主战场”，生产和在建的大型、特大型露天矿有30多处，待开发的大型露天煤矿有10多处。

1.开采工艺

目前，露天矿开采工艺按开采物料的连续性可划分为间断、连续和半连续三种，也可根据开采工艺的采掘、运输、排卸是否由一种或多种设备完成划分为独立式与联合式二种。

以伊敏、霍林河、平朔、准格尔、元宝山等五大露天煤矿为代表，露天矿开采工艺以间断工艺为主，向半连续、连续工艺转变，且逐渐形成综合开采工艺为主导的开采工艺系统，即将间断、半连续或连续二种或二种以上开采工艺进行组合，这是今后露天矿的发展方向。黑岱沟和伊敏露天矿可称为联合开采工艺的代表，其中黑岱沟剥离由单斗—卡车间断、轮斗连续、吊斗铲倒堆工艺组成，采煤采用单斗—卡车—半固定式半连续工艺；
伊敏露天矿剥离由单斗—卡车间断、轮斗连续工艺组成，采煤采用单斗—自移式破碎机半连续工艺和单斗—卡车工艺组成。

综上所述，露天煤矿各种开采工艺系统在我国得到快速、全面发展，我国露天煤矿开采工艺技术已经达到世界先进水平。

2.开采装备

在引进和消化国外大型设备的基础上，国内露天采矿装备制造业取得较大的发展。国内已具备生产斗容10～75m3单斗挖掘机，其中斗容35m3单斗挖掘机已经成为千万吨级露天矿的主要采装设备。另外，国产10～15m3的液压挖掘机、国产化大切割力紧凑型（设计能力3000～5000t/h）的轮斗挖掘机、载重300吨级的大型矿用卡车、设计能力3600t/h的移动式破碎机、最大小时能力为12000t/h的带式输送机以及大型推土机、前装机（5～10m3）、平地机等设备得到广泛应用，提高了露天矿开采的安全性。

1.开发模式

上世纪九十年代以前，露天矿开发为单露天矿开发模式，如白音华矿区的四个露天矿，有三个开发主体。目前，逐渐演化到一个主体开发一个矿区的发展模式。在同一个矿区内由一个法人协调开发多座露天煤矿，能够相互协调利用机修等基础设施，并在资源回收率、排土场的综合利用、人员和设备的统一调配、安全生产等多方面实现系统协调和部署，最终提升露天矿生产运营管理效率，避免矿区资源无序混乱开采。

另外，一些矿区受市场或开采成本及安全因素影响而采取特殊的开采方式。如有的露天矿随着开采深度的增加，其运输成本大幅度增加，为降低开采成本或者为回收端帮煤等，逐渐形成一种露井联合开发的新模式，在生产实践中体现出显著优势。当前国内采用露井联合开发模式的矿区主要有中煤平朔矿区（露天和井工同时开采一层位煤层）、平庄西露天煤矿、新疆哈密一矿等。

2.产业发展

从保护环境、提高资源利用率和发展后续产业角度出发，露天矿根据自身情况，延伸产业链条，形成多种资源综合利用和集群产业发展模式。如伊敏露天矿形成“煤电一体化”模式，黑岱沟、哈尔乌素、锡林郭勒二号露天矿形成“路矿一体化”模式、发展“劣质煤（煤矸石）发电”产业，宝清朝阳、黑山等露天矿建设“煤化工延伸产业链”等。这些以煤炭为燃料或原料的产业群，改变了传统煤炭开采销售为主的单一模式，并达到了资源利用最大化，激发了企业的活力，提高了露天矿投资回收效益，取得了良好的经济效益和社会效益。

新形势下，我国露天煤矿在“成本、环保”的双重约束下，实现高质量发展，应重点关注以下问题。

1.加强前瞻性开采理论研究

深入研究露天矿开采理论、绿色工艺以及生态重建一体化技术等新理论、新方法和新技术，矿山设计工作应有先进性与前瞻性，要制定露天矿全寿命周期（含闭坑）规程规范，打造绿色生态矿山，发展生态经济，促进露天开采科学发展。

2.应用大型开采装备，优化生产方式

采用大型设备可明显提高矿山产量与经济效益及开采的安全性，催生成套大型化设备总包生产模式发展。开拓开采方式要注重资源回收率的提高及“采掘、运输、排弃、复垦”一体化程序的科学优化。

3.应用高效环保的开采工艺

双能源或电力卡车会逐步“脱去”能耗指标大、高污染的标签，无人卡车将在露天矿得以应用，大幅度减少劳动定员。采用半连续、连续工艺可实现高效率、低成本。国产化轮斗连续工艺具有“绿色、安全、高效、智能、经济”等优点，具有广阔的应用市场。端帮大倾角带式输送机可有效降低卡车运输距离，大幅度降低运输成本。为提高资源回收率，端帮采煤机将陆续得以应用。

4.优化土地资源利用方式

煤炭露天开采用地与一般建筑用地有所不同，可分为非永久占用和永久占用两种，其中采场、排土场用地应定义为采矿临时用地，即为非永久占用土地。因此，可阶段性租赁所有权为国家或集体性质的土地，这样既没有改变阶段性占用土地性质（属于采矿用地），又可降低企业缴纳土地出让的相关税费，同时也保障了农民的相关利益。

5.科学处理露井联采的资源及安全问题

在露井联采区域内，应合理规划井工矿和露天矿的开采境界，确定露天开采和井工开采的主导和从属地位，以提高资源回收为原则，将不适宜露天开采的区域划入井工矿开采范围。适当控制井工开采速度与规模，应与露井联采的边界采动影响、可采储量协调。合理安排井工矿开采顺序，待露天矿内排后，再开采紧邻露天矿边帮的煤炭资源。在进行井工开采时，采用合理的开采技术与开采程序以降低对露天边坡的不利影响。

6.构建绿色煤炭开采体系

逐步建立“采—复—农—园”四位一体的绿色协同开发模式，构建绿色矿山、数字矿山、智慧矿山的一体化建设、管理与可持续发展模式。

7.提高企业管控效能

露天煤矿要促进企业高效规范管理，提高资源配置效率，建立资源节约型企业管理模式，进一步推广和改进数字化矿山、绿色矿山建设，大幅度提升生产作业和高效管理水平。