中国露天煤矿装备发展现状与展望

摘要：近年来，我国对于煤炭的需求量逐渐增加，因此煤矿设备也获得一定的发展，基于此，本文论述了我国露天煤矿装备发展的现状以及未来发展的趋势。

关键词：露天煤矿；装备；现状；趋势

中图分类号：X752文献标识码： A

引言

我国是当今世界第一产煤大国，煤炭产量占世界的50%左右。我国也是世界煤炭消费量最大的国家，煤炭一直是我国的主要能源和重要原料，在一次能源生产和消费构成中煤炭始终占1/2以上。从能源结构的角度看，煤炭作为我国第一大能源，占各类能源生产总量的比例长期稳定在70%左右。炭作为主要的能源来源，在未来仍将发挥主导作用。而由地质资源赋存条件、设备制造水平等条件限制，我国以井工开采方式采出煤炭量占生产总量90%以上，而露天采煤量不到总量的10%。随着国产设备制造业的提高及生产成本的降低，露天开采特有的产能大、成本低的生产优势使露天采煤呈现大区域、大基地发展。各赋存亿吨以上的大型煤田上兴起一座座千万吨级特大型露天煤矿。诚然，生产设备规格与露天煤矿生产能力密切相关，但露天煤矿生产能力更受赋存地质资源量影响。

1、我国主要露天煤矿及工艺概况

截至2013年9月全国约有露天煤矿400处，总计年生产能力约586Mt；属于中央企业的露天煤矿约40处，年生产能力近350Mt，大部分为特大型露天矿，产能10Mt/a以上的有17处，其中产能20Mt/a的露天矿有9处。全国露天煤矿的煤炭产量2003年为80Mt，2012年增加到450Mt，年均增加41Mt，年均增长率为21.16%。我国的露天煤矿主要集中在内蒙古的鄂尔多斯、锡林郭勒盟、呼伦贝尔盟、山西朔州、新疆准东和哈密等地区。主要的露天煤矿开发企业集团有神华、中国中煤能源、中电投、华能、大唐等单位；目前主要的大型露天矿有神华准能黑岱沟、哈尔乌素，神华北电胜利西一、神华宝日希勒一号；中国中煤平朔安太堡、安家岭、东露天；华能伊敏河；中电投霍林河、扎哈淖尔；大唐胜利东二；云南小龙潭等。如图1所示。我国露天煤矿现采用的生产工艺系统得益于以沈阳设计院为代表的设计单位虚心学习、认真借鉴、消化并不断创新，生产建设单位大胆引进，形成了当前我国各种生产工艺自成特色、应用齐全的格局。

2、中国露天煤矿装备发展现状

2.1、单斗挖掘机

目前，我国正在生产及在建的露天矿剥离多采用单斗挖掘机—卡车间断工艺，采煤多采用单斗挖掘机—卡车—半固定破碎站—带式输送机半连续工艺，单斗挖掘机在我国露天矿的应用十分广泛。单斗挖掘机的生产能力是露天矿重要的技术经济指标，在很大程度上影响矿山生产能力和矿山的经济效益。单斗挖掘机—卡车工艺以其机动灵活、适应性强、生产能力大、初期投资省的优点得到了露天采矿界的普遍认可和广泛使用。上世纪 80 年代, 平朔安太堡露天煤矿率先采用进口设备建成了我国第一个年产超千万吨的大型露天矿, 以该矿的成功经验为基础, 我国改革开放以来建设的大型露天矿均以单斗挖掘机- 卡车工艺为主。

2.2、轮斗挖掘机

轮斗挖掘机是利用分布在轮缘上的勺斗连续挖掘完成采挖循环作业。它的特点是冲击载荷小、能量消耗低、生产能力高、可连续作业。我国云南小龙潭、布沼坝、准能黑岱沟、国电元宝山几个露天煤矿所使用的轮斗挖掘机多为国内制造企业配合国外制造商在国内生产组装的，只有当时的杭州重型机械厂参与度较大，但20多年来国内新设计的露天煤矿几乎不再采用。

2.3、吊斗铲

吊斗铲具有采运排一体化、运行成本低、生产能力大、效率高的优点，同时也存在需要辅助设备多、对煤、岩层的赋存条件要求高的不足。露天煤矿使用的各类型号的吊斗铲国内目前还无制造企业生产。它的使用受限主要是企业投资风险和设备价格影响。目前国内只有黑岱沟露天煤矿引进一台美国卡特-比塞洛斯的8750型在使用，效果很好。内蒙古、新疆的许多露天煤矿水平或近水平煤层较多，很适合中、大型吊斗铲的应用，关键在于设计单位、研制企业和需求单位的融合协调不到位，缺乏风险共担机制，影响了我国吊斗铲的研制。

2.4、前装机

前装机的优点是机动灵活、作业速度快、效率高、操作轻便，不足在于挖掘力有限。目前国内露天煤矿使用的斗容10m3以上的前装机都为国外品牌；国内5m3级以上斗容的前装机生产企业主要有柳工、徐工、成工等。现已有企业在研制20m3级前装机。

2.5、露天采矿机和刨采机

这2种设备都具有集破碎、采掘、输送于一身的特点，目前国内露天煤矿有几家引入了德国维特根的采矿机用于采煤。我国生产的同类设备主要用于路政工程方面，如北方交通的设备。

2.6、排土设备

2.6.1、推土机

履带式推土机基本是我国目前露天煤矿间断式工艺排土场使用的最主要设备。特点是适应性强、操作简便，维修成本低。露天煤矿使用的大功率推土机仍以国外品牌为主，国内品牌的中型推土机制造技术和产品质量已完全能够达到国外同类产品能力和生产要求。国内主要的推土机设备制造企业主要有：陕西黄工、山推股份、上海彭浦。

排土机的特点是连续作业、能力大、管理简单、运行成本低、对大风等恶劣气候适应性差。该类设备因技术含量不高，国内可制造企业相对多。如大连重工通用设备公司具有成熟的排土机设计制造能力，目前已为包头钢铁集团生产了2台PL－2000型排土机，为缅甸生产了一台PLK－1300型排土机。

2.7、加强设备管理与维护

2.7.1、加强操作人员和设备维修人员的技能培训

设备操作人员上岗前必须进行专业技术培训，加强操作人员和设备维修人员的技能培训，采取外培、内培和“以师带徒”等形式多样的培训方式，提高操作和维修技术水平。同时加大对维修水平高、操作技能强的员工的奖励力度，建立考核机制，激励员工学技术、练本领。操作人员不但要能熟练掌握设备运转，同时要了解设备结构、机理，保证出现小故障时能自修，大故障时能清楚故障位置、并及时上报，保证维修及时、准确。

2.7.2、规范设备管理

根据设备自身的特点和实际情况，实现设备全过程管理不遗漏，从设备的购进、使用、维修、保养、报废等过程中都有相应的管理制度。加大制度和措施的落实力度，对违规或设备管理差的班组和个人，按照规定办法严格考核。建立机电设备有效的使用与维修制约机制，严格考核设备维修定额标准的执行情况，对于维修不及时和维修质量差的要加大处罚力度。提高配件计划的准确性和供应的及时性，不能由于配件供应不及时而导致设备得不到及时修复，降低设备的出动率。

2.7.3、实行“四定”机制

“四定”包括定点交接、定时检查、定人包机、定质润滑等4项基本措施。定点交接是指严格按照矿山工作制度规定的交接时间更换操作人员，保障操作人员的休息，严禁超时疲劳作业，避免因交接延误司机带情绪作业时将怨气施加到设备上，造成设备人为故障；定时检查是指每天规定一段时间对设备进行“点检”，做到设备状态心中有数，防患未然；定人包机是指定专门维修人员负责某台或部分设备的维护及点检工作，实行“分干包片”政策，责任到人；定质润滑是指以标准的质量要求实现设备润滑，保障设备润滑到位，降低因润滑不合格导致的设备故障。设备管理人员深入设备现场，对设备维护保养工作开展情况进行指导和督促

3、中国露天煤矿装备发展趋势

3.1、成套化

煤机装备市场需求已经不再仅仅局限于专业化装备的制造和加工，生产企业更多地需要具有综合生产配套能力的产品与服务；技术发展将从专业化单一产品生产与销售，向综合研发、设计、生产、成套、服务一体化集成能力提高方向转变，按照系统研发、设计、生产、成套、服务的方式，为用户提供全套解决方案和全套技术与装备。

3.2、集成化

集成化包括整机的集成和成套装备的集成，是当今煤机装备技术发展的趋势，也是满足用户需求、取得重大突破的一条创新途径。集成化要求加强集成能力建设，不断提升煤机装备成套化制造集成能力水平。其目标是提高成套装备的配套性、生产效率、可靠性和自动化、信息化程度，完善成套装备控制系统、检测系统、自诊断系统、寿命预估系统等。

3.2、智能化

智能化成套系统是大型装备的重要组成部分，没有智能化成套系统，大型装备就没有灵魂。因此，在发展大型煤矿装备的同时必须发展智能化成套系统，这是发展煤矿装备制造业的关键之一。

露天煤矿设备故障诊断数据传输处理系统过安装在机械设备上的监控设备对机械的运行状态进行监控，采集到的监控数据需要回传到后台数据系统中进行分析，然后对结果进行判断，如果设备运行状态出现问题，需要及时告警，发出故障信息。因此，整套系统中还需要数据传输系统和后台监控系统。数据传输系统主要负责将从各个机械设备的监控终端传来的数据进行汇集，然后传输到后台监控中心，需要保障数据传输的实时性和稳定性，同时需要适应各种复杂地理环境以及气候环境，需要保证有足够大的覆盖范围。后台监控中心需要实现的功能主要是从通信系统中获取终端监控设备采集到的信息数据，然后导入数据库进行存储，同时对数据进行分析，和设置的数据标准进行比对，如果出现故障，就需要产生告警信息，及时通知值班人员进行人工干预。另外还需要支持对数据的查询功能。

在监控中心系统中，所有的数据传输都是通过有线局域网的方式进行传输，无线传输系统已经将采集到的数据发送到有线网中，因此，后台控制计算机就可以直接接收传来的数据，然后进行分析。但是由于整个网络中可能存在较多需要监控的机械和设备，因此传输的数据量可能很大，超过了无线传输系统可以传输的范围，或者是由于环境和地形的影响，无线信号被遮挡，这些因素都会导致数据不能直接传输到监控中心系统中。因此在数据采集系统中设计有数据存储模块，在这些情况发生时，可以暂时存储采集的数据至本地，然后可以由工作人员将存储的数据通过有线接口直接传输到监控中心的处理计算机中。

3.3、集约化

国产露天煤矿设备的发展需要政府从煤炭资源开发规划时就给予支持。希望政府对适合露天煤矿开采的、具有几十亿、上百亿吨级储量的煤炭资源的开发坚定由一个主体开发建设的信念，努力减少或避免在同一块煤田内划十字、划井字，尽力减少露天矿外排土场的数量及占用的面积，减少资源的损失，提高资源回收利用率，认真培育高产、高效、节能环保、绿色的大型露天煤矿企业，为国内露天煤矿设备制造企业创造研发条件。学习国外先进的设计理念和设备制造技术仍是我国设计单位、设备研制单位的一项重要任务。露天煤矿设备的大型化、综合化及性能的越来越优化（智能化、自动化、舒适性等）已成为设备未来发展的趋势。

3.4、灵活化

综合化煤矿装备在发展的过程中应注意与生产实际的结合、机械设备的人性化设计、机械设备的环保节能性及机械设备的可持续使用等方面的需求，及时调整机械设备发展的方向，以适应各个不同的需求，使一台机械设备可以适应多种复杂环境和生产条件。

3.5、科技化

科技已经日益渗进人们的生活，高科技促进了全球化，带动了数字化。因此坚持与时俱进，利用高科技给我们带来的好处，这也是我们在煤矿露天开采时应该注意到的问题。在开采中，我们应该用高科技手段来进行管理与开采，这不仅是世界煤矿露天开采的发展方向，也应该是我们的发展定位。因此在露天开采煤矿充分利用高科技手段将是我们以后发展的主要方向。今后我们要充分利用计算机的辅助功能，采用数字化管理，进行智能监控，广泛利用高科技开采设备等，只有这样我们才能在煤矿开采方面翻开崭新的一页。

3.6、绿色化

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非常巨大。露天煤炭绿色开采技术是未来露天煤炭开采技术的发展趋势。

矿山数字化是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分，是评价矿山资源生态环境的重要数据基础。数字矿山建设是资源可持续发展的重要基石，是化解高危行业风险的根本途径。数字矿山是建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的，由计算机网络管理的管控一体化系统，它综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，使企业实现整体协调优化，在保障企业可持续发展的前提下，达到提高其整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。数字矿山的最终目标是实现矿山的综合自动化。

4、结语

科技已经日益渗进人们的生活，高科技促进了全球化，带动了数字化。因此坚持与时俱进，利用高科技给我们带来的好处，这也是我们在煤矿露天开采时应该注意到的问题。在开采中，我们应该用高科技手段来进行管理与开采，这不仅是世界煤矿露天开采的发展方向，也应该是我们的发展定位。因此在露天开采煤矿充分利用高科技手段将是我们以后发展的主要方向。今后我们要充分利用计算机的辅助功能，采用数字化管理，进行智能监控，广泛利用高科技开采设备等，只有这样我们才能在煤矿开采方面翻开崭新的一页。

参考文献

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[4]郑友毅.从科学发展观角度,看中国露天煤矿的建设与发展历程[J].煤炭工程,2007,02:9-11.

作者简介：靳智明（1969—），男，内蒙古鄂尔多斯市人，1991年7月参加工作，大学本科文化，工程师，现任中国神华哈尔乌素露天煤矿运输队队长、副书记。