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露天开采工艺边坡稳定技术与装备政策导向解读目录•露天开采工艺▫国外发展简况▫国内发展简况▫露天开采工艺政策导向技术与装备分类选择依据主要内容实例分析•边坡稳定▫国外发展简况▫国内发展简况▫边坡稳定政策导向选择依据主要内容实例分析国外露天开采工艺发展简况•世界露天采煤现状•世界露天采煤开采工艺•世界露天采煤的主要经验与发展趋势世界露天采煤现状•世界各国在煤炭赋存条件适宜时优先发展露天采煤。同时许多新兴产煤大国都把露天采煤作为煤炭工业的发展重点。▫主要采煤国露天开采比重▫2010年各主要产煤国煤炭产量及露天开采比重世界露天采煤现状2008年世界主要产煤国露天采煤比重序号美国俄罗斯德国澳大利亚印度印尼南非波兰英国11970年44.00%-76.00%73.80%----21980年59.70%37.40%80.40%74.40%20.00%--16.00%12.10%31985年60.30%42.00%84.10%86.50%55.00%--23.20%31.90%41990年60.00%47.00%82.30%74.80%66.00%36.00%51995年62.00%58.20%76.60%71.20%70.50%-52.90%32.00%38.60%62008年67.00%58.00%79.00%71.00%90.00%70.00%53.00%32.00%资料来源：《中国露天煤炭事业百年发展报告》世界露天采煤现状2010年主要产煤国露天开采指标序号国家煤炭产量/Mt露天开采比例/%露天开采煤种1中国323510褐煤、烟煤2美国983.769次烟煤、烟煤、褐煤3印度573.890烟煤、褐煤4澳大利亚42480烟煤、褐煤5俄罗斯321.668.7烟煤、褐煤6南非254.351烟煤7德国182.392.9褐煤8波兰133.242.5褐煤资料来源：《中国露天煤炭事业百年发展报告》世界露天采煤现状•世界范围内，已建成了一大批工艺技术先进、设备智能尖端、管理科学、安全高效、环境友好的特大型露天煤矿，成为未来世界露天煤矿发展的引领者。从年产量看，美国北安特路普/罗切斯特矿是世界上最大的露天煤矿，2008年生产原煤8840万t，2011年产量达9886万t；其次是美国的黑雷露天煤矿，该矿2008年生产原煤8030万t，2011年达9514万t。世界露天采煤现状•露天煤矿以充分利用资源，高效、安全生产为驱动，实现了工艺技术的创新及开采装备的不断更新升级；同时矿山安全生产水平大幅提升，节能环保与循环经济产业在露天煤矿得到发展，以环境友好及可持续发展为目标的露天绿色开采技术正得到了前所未有的重视。世界露天采煤现状•各主要露天采煤国家依据自身特点逐渐形成了各具特色的露天采煤工艺，其中具有代表性的有美国、德国、澳大利亚、俄罗斯及印度。同时，这几个国家在露天煤矿建设、安全生产与经营管理方面都各有特点。世界露天采煤现状国外典型露天煤矿开采工艺等主要情况表序号矿名国家地理储量煤质煤种地质条件产能Mt/a剥采比m3/t开采工艺典型特征位置Mt1北安特洛浦/罗切斯特煤矿美国怀俄明州1088发热量20～469KJ/Kg，含硫量为0.2%主采煤层厚度18.3～24.4m，覆盖层91.4～121.9m60拉斗铲无运输倒堆工艺及单斗-卡车间断工艺目前世界最大露天矿2黑雷露天煤矿美国怀俄明州1370热值20.3MJ/kg，灰分5％，湿度25～30％Wyodak煤层，煤层赋存呈缓倾斜状,煤层厚度22m，局部煤层有夹矸912剥离：拉斗铲倒堆工艺；采煤：单斗-卡车-半固定破碎站-带式输送机美国安全状况最好的煤矿之一3罗侨露天煤矿美国怀俄明州该矿开采Wyodak煤层，平均煤层厚度在16.764～21.336m。40单斗-卡车和拉斗铲倒堆成本低4格特盖卢克露天矿南非沃特堡煤田426动力煤、炼焦煤和冶金用煤种煤田南、北边缘有低角度走向逆断层发育，断层上部煤层煤种为炼焦煤，下部为劣质动力煤18.6单斗—卡车间断工艺及拉斗铲倒堆工艺南非最大露天煤矿5鲍加蒂里露天矿俄罗斯埃基巴斯图兹煤田烟煤，灰分35--45%三个可采煤层，总厚度115m--210m501轮斗铲-铁道-带式输送机半连续工艺6汉巴赫/加茨韦勒/因登/贝格海姆德国科隆以西3500热值7.8～10.5MJ/kg；灰分1.5～8.0%；硫分0.15～0.50%1004.9轮斗挖掘机-带式输送机-排土机连续工艺1、先进的防洪抽水系统；2、采空区复垦绿化世界露天采煤现状续：国外典型露天煤矿开采工艺等主要情况表序号矿名国家地理储量煤质煤种地质条件产能Mt/a剥采比m3/t开采工艺典型特征位置Mt7哈姆巴赫露天煤矿德国莱茵矿区4500发热量8.2～11.4MJ/㎏，灰分1.9～5％煤层以1:20的坡度向东北倾斜；有数个正断层穿过煤田，走向均为西北—东南；覆盖层由砾石和砂组成，厚度150～400m506.3-7.4轮斗铲-带式输送机-排土机连续开采工艺在城镇边缘构筑防护堤、深林绿化带，防尘降噪8舒尼根露天煤矿德国煤种为褐煤，水分小于25％，剥离物中泥岩含量较多煤层总厚为36m6上部剥离采用轮斗－带式输送机－排土机连续开采工艺，深部采用单斗－卡车间断开采工艺9贝尔哈托夫露天煤矿波兰贝尔哈托夫矿区1100发热量7.1～8.8MG/kg主煤层平均厚度为54m，覆盖层平均厚度为100m38.5轮斗-带式运输机-排土机连续开采工艺分采、匀矿，合理利用低热值褐煤10古涅拉露天煤矿澳大利亚昆士兰州鲍恩盆地599高热值焦煤，水分10％，灰分8.9～9.8％，硫分0.52%-0.55%属二叠纪煤，共三个主采煤层，地面覆盖层厚度70～150m，上层煤厚4～5m，中层煤厚9～10m，下层煤南端厚5.7～6.9m，中部8～9m，北端形成两个煤层分别厚6m和3m18.56.0-7.0剥离：单斗—卡车间断工艺、电铲—自移式破碎机半连及拉斗铲倒堆工艺；采煤：单斗—卡车间断工艺1、卫星监控和定位系统用于挖掘设备调度；2、组合台阶开采11波顿煤矿澳大利亚昆士兰州164高品质炼焦用煤，含硫量及灰分含量较低鲍文盆地二叠纪煤系，煤厚11m，煤系向东倾斜8–324.5单斗-卡车间断工艺12本格拉露天矿澳大利亚玛塞尔布鲁克郡以西661晚二叠纪威廷哈姆煤层，煤层由东向西倾斜,倾斜度小于57.53剥离：拉斗铲倒堆工艺；采煤：单斗-卡车-半固定破碎站-带式输送机半连续工艺典型高水平环保露天矿13格特盖卢克露天煤矿南非林波波河省81118.6单斗-卡车工艺资料来源：《中国露天煤炭事业百年发展报告》世界露天采煤开采工艺•露天采煤的技术与装备发展主要表现在三个方面：▫一是露天采煤工艺，▫二是露天采煤装备，▫三是露天矿边坡稳定。▫工艺是主导、装备是关键、边坡稳定保安全。•国内外现代化的露天采煤先进技术与装备均围绕这三个主题开展露天煤矿开采工艺•当前世界主流露天煤矿开采工艺——▫仍以间断式、半连续式及连续式开采工艺为主，并广泛采用综合工艺。•露天煤矿开采工艺的选择主要根据煤田的地质条件决定，同时会受采矿装备发展水平等因素的影响。由于各国煤田地质条件和机械制造基础不同，自20世纪50年代以来，在露天开采技术发展中逐步形成了——▫以美国的单斗铲—卡车工艺和拉斗铲倒堆工艺、德国的半连续与连续工艺以及原苏联的单斗铲—铁道工艺为代表的主要露天开采工艺类型。露天煤矿开采工艺•间断工艺•连续工艺•半连续工艺•拉斗铲倒堆工艺•综合工艺国外露天采煤工艺及主要应用国家序号工艺分类典型工艺示例主要应用国家1间断式单斗-卡车工艺单斗-铁道工艺美国、澳大利亚等前苏联2连续式轮斗—带式输送机-排土机轮斗—运输排土桥德国、东欧、美国、前苏联、澳大利亚等3半连续式单斗-移动式破碎机-带式输送机单斗-卡车-破碎站--带式输送机德国、澳大利亚、英国、印度、美国等4倒堆式拉斗铲倒堆美国、澳大利亚、加拿大5综合工艺剥离与采煤分别采用间断、连续或半连续倒堆工艺中的一种或多种澳大利亚、美国、德国、前苏联露天煤矿开采工艺-间断工艺•间断工艺在国外发展最早。•美国的大部分露天煤矿，前苏联的各硬煤矿区以及澳大利亚的大部分露天煤矿都采用这种工艺。•美国露天煤矿间断工艺典型应用见下表。美国露天煤矿间断工艺倒堆工艺应用状况表序号露天矿名国家工艺设备产能/Mt•a-1剥离采煤剥离采煤1德克尔（Decker）美国拉斗铲倒堆单斗—卡车1570-W拉斗铲295B单斗挖掘机，136吨级自卸卡车12.72黑雷（BlackThunder）美国早期单斗-卡车，后改拉斗铲倒堆单斗—卡车2800型单斗挖掘机（早期），1300-W、1570-W、2570-W拉斗铲2800型单斗挖掘机，170吨级与218吨级自卸卡车91（早期）3北安特洛浦/罗切斯特美国拉斗铲倒堆单斗--卡车3台拉斗铲5个电铲—卡车队95露天煤矿开采工艺-连续工艺•连续开采工艺主要用于褐煤露天矿。•德国、东欧、美国、前苏联、澳大利亚等国家和地区的大部分褐煤露天矿使用这种工艺，连续开采工艺使用的设备主要是轮斗挖掘机、带式输送机和排土机。德国凭借其先进的工业基础率先形成了典型轮斗铲连续开采工艺，一大批特大型露天煤矿在该国得以建成。•20世纪60年代印度褐煤露天矿进行了高切割力轮斗铲采掘砂岩和硬褐煤试验，结合本国煤田地质赋存条件开展技术攻关，相继完成了高切割力轮斗铲、耐磨斗齿研制和松动爆破、爆破块度控制等技术难题的攻关工作。•目前，高切割力轮斗铲开采工艺在印度褐煤露天矿得到较广泛应用。•德国露天煤矿连续工艺典型应用案例见下表。德国露天煤矿连续工艺典型应用表矿名国家工艺产能Mt/a设备轮斗铲带式输送机排土机弗尔图纳矿德国轮斗-带式输送机-排土机连续工艺507台，日挖掘总能力82万m3/d72台，总长50km5台，日排土总能力80万m3/d哈姆巴赫露天煤矿德国轮斗铲—带式输送机-排土机连续工艺508台套轮斗铲、带式输送机、排土机连续开采工艺系统，单台机组最高日能力371m3/d，年能力60Mm3/a；输送机长120km，带宽2.8m，带速为7.5m/s露天煤矿开采工艺-半连续工艺•世界上第一个采用半连续工艺的是1956年原西德汉诺威市诺德水泥公司的石灰石矿，采场破碎系统采用了克虏伯公司研制的能力为250t/h移动式破碎站，半连续工艺系统自此以后开始发展并逐步在露天煤矿中得到广泛应用。•20世纪70年代，美国、澳大利亚等国开始在单斗—卡车间断开采工艺中加入了破碎机，用带式输送机替代卡车运输矿岩，在水平区段可以降低运输费用66%，在上行区段可以降低运输费用86%。•2002年，澳大利亚古涅拉煤矿引入大型自移式破碎机，成为10多年来发展最为迅速的工艺系统，也成为露天煤矿绿色开采的新选择。•目前世界上采用半连续工艺的露天煤矿矿数量不断增加，其中最大的半固定式破碎站生产能力已达到20000t/h，移动式破碎机能力已达到12000t/h，使用的带式输送机的带宽为1.5-3m，带速达4-6m/s，带式输送机的生产能力将达到30000m3/h。从发展远景看，带式输送机的生产能力将达到40000m3/h，带宽将达到3.6m，带速为8～10m/s。露天煤矿开采工艺–倒堆工艺•美国基于特殊的煤田地后赋有条件和简化工艺的原则，发展了拉斗铲倒堆开采工艺，甚至一个大型露天煤矿就有一台巨型拉斗铲。•俄罗斯在开发西伯利亚地区露天煤田时，近水平煤层、倾斜煤层拉沟露煤时应用拉斗铲剥离倒堆。•拉斗铲倒堆在世界应用普遍，自20世纪初第一台问世以来已生产700余台各种型号拉斗铲。•世界主要产煤国家应用大型拉铲情况见下表。世界露天煤矿应用拉斗铲情况表国家应用拉斗铲煤矿数/个露天煤矿总产量A/Mt拉斗铲总数/台拉斗铲剥离煤炭产量B/MtB/A%美国56669.3101382.257澳大利亚25355.061134.038南非10222.02576.034加拿大1275.02240.053印度9323.01773.023其他13133.01757.043合计1251777.3243762.243露天煤矿开采工艺-综合工艺•综合开采工艺主