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俄羅斯露天煤礦發展研究

2024-02-04 03:47坤,王妍,劉
中國煤炭 2024年1期
關鍵詞:露天煤礦煤田挖掘機

倪 坤,王 妍,劉 闖

(應急管理部信息研究院,北京市朝陽區,100029)

俄羅斯煤炭資源豐富,適合露天開采的煤炭資源主要分布在東西伯利亞、西西伯利亞、遠東和烏拉爾地區,集中分布在庫茲巴斯、坎斯克-阿欽斯克、伊爾庫茨克和南雅庫茨克等礦區。俄羅斯露天煤礦的地質條件復雜,煤炭以褐煤為主,煉焦煤較少。1940年以來,俄羅斯(其中1940-1991年為蘇聯時期,下同)露天煤礦的數量、產量和占比都保持持續增長,2021年俄羅斯共有135個露天煤礦,產能500萬t/a以下的中小型露天煤礦占比72%以上;露天煤礦產量3.38億t,占俄羅斯煤炭產量的77.9%。俄羅斯露天煤礦的開采工藝從傳統間斷式開采工藝向半連續、連續以及聯合開采工藝轉變,包括單斗-鐵道運輸或單斗-汽車運輸的間斷工藝、輪斗-鐵道運輸或單斗-帶式輸送機的半連續工藝、輪斗-帶式輸送機的連續工藝等。20世紀80年代起,大力推廣使用輪斗挖掘機及其配套設備,輪斗連續開采工藝成為俄羅斯增加露天采煤量的發展方向。

1 俄羅斯露天煤礦資源

截至2022年底,俄羅斯煤炭探明儲量1 621.66億t,占全球探明儲量的15%左右,僅次于美國,位居世界第二,其中約44%為無煙煤和煙煤,其余為次煙煤和褐煤。俄羅斯適合露天開采的煤炭資源豐富,探明儲量為1 172億t,占俄羅斯煤炭探明儲量的72.3%[1]。

1.1 俄羅斯露天煤炭資源集中分布在東部地區

俄羅斯共有22個煤田,94%的煤炭資源集中分布在西伯利亞和遠東地區。適合露天開采的煤炭儲量99%集中在俄羅斯東部地區,包括庫茲巴斯、坎斯克-阿欽斯克、伊爾庫茨克三大煤田,東西伯利亞和遠東幾個礦區。三大煤田適合露天開采的煤炭儲量占比分別達到66%、80%以上、接近100%,合計儲量約760.2億t,約占俄羅斯煤炭探明儲量的46.9%。庫茲巴斯煤田煤質特點是低硫、低灰、發熱量高;坎斯克-阿欽斯克煤田煤層厚度大(可達70 m)、埋藏淺,露天開采效率高;伊爾庫茲克煤田煤炭含硫量較高(3.4%~5.4%)。俄羅斯主要煤田情況[2]見表1。

表1 俄羅斯主要煤田情況

1.2 俄羅斯露天煤炭資源賦存條件多樣

俄羅斯煤層賦存條件良好,多數屬于近水平和緩傾斜煤層,僅少量薄煤層和急傾斜煤層。適于露天開采的煤田地質條件多樣,煤層傾角以傾斜和緩傾斜為主,最大傾角達到90°;煤層結構多樣,許多煤層與巖石夾層交替賦存,在世界上是獨特的;煤層埋藏有深有淺,煤層厚度可達幾百米,系堅硬和半硬巖石。

1.3 俄羅斯露天開采的煤炭以褐煤為主

俄羅斯露天開釆的煤炭60%為褐煤、40%為硬煤。其中,庫茲巴斯和南雅庫茨克礦區的露天煤礦開采各種類型的硬煤。俄羅斯露天開采的煉焦煤比重較小,不超過10%,儲量主要集中在300 m以深的地層,分布于西伯利亞地區的扎舒蘭-紅奇科伊、庫茲涅茲克,遠東地區的格爾比坎-奧格賈等地區[3]。

2 俄羅斯露天煤礦生產

1940年以來,俄羅斯露天煤礦的數量、產量和占比都保持持續增長。截至2021年,俄羅斯共有135個露天煤礦,其中產能500萬t/a以下的中小型煤礦占72%以上。2021年,俄羅斯露天煤礦產量3.38億t,占比達到77.9%;露天煤礦平均單礦產量為2.5 Mt/a,生產效率達到5 112 t/(人·a)。

2.1 露天煤礦數量波動中保持增長

俄羅斯煤炭開采以露天開采為主。1994年俄羅斯共有礦井294個,其中露天煤礦65個,占比22%。隨著煤炭行業改革,大量井工煤礦關閉,露天煤礦數量持續增加,2000年露天煤礦數量增至119個,首次超過井工煤礦數量,隨后保持增長趨勢,到2008年露天煤礦數量達到148個。截至2021年,俄羅斯露天煤礦數量共135個,比1994年增加了70個[4-5],如圖1所示。

圖1 1994-2021年俄羅斯露天煤礦數量

2.2 露天煤礦產量和占比持續增長

1940-2021年,俄羅斯露天煤礦煤炭產量由0.06億t增加到3.38億t,增長了55.3倍;露天煤礦煤炭產量占比由9.2%增長到77.9%,增加了68.7個百分點。露天煤礦煤炭產量的變化與煤炭總產量的變化歷程基本相同,可以分為3個階段。

(1)1940-1988年不斷增長階段。露天煤礦煤炭產量由0.06億t增加到2.29億t,增長了約37倍。

(2)1989-2002年下降停滯階段。1988年后煤炭生產由于開采條件惡化、加之1991年蘇聯解體,煤炭總產量和露天煤礦產量均呈現減少和停滯狀態,煤炭總產量由4.25億t減少到2.53億t,露天煤礦產量由2.29億t減少到1.67億t。

(3)2003-2021年恢復發展階段。俄羅斯政府對煤炭工業進行改革和重組,通過關閉嚴重虧損煤礦、加快科技進步等措施,煤炭總產量和露天煤礦產量恢復性增長,分別由2.76億、1.83億t增加到4.34億、3.38億t,露天煤礦產量占比也明顯提升,由66.3%增長到77.9%[4-5],如圖2所示。

圖2 1940-2021年俄羅斯煤炭產量、露天開采產量與所占比重

2.3 俄羅斯露天煤礦以中小型為主

2020年,俄羅斯共有露天煤礦130個。按產能劃分:小型煤礦(≤100萬t/a)18個,占比13.8%;中型煤礦(>100萬~<500萬t/a)76個,占比58.5%;大型煤礦(≥500萬t/a)36個,占比27.7%,其中產能1 000萬t/a以上煤礦10個;中小型露天煤礦占比達到72.3%。按煤礦生產狀態劃分:生產煤礦82個,其中小型煤礦13個、中型煤礦48個、大型煤礦21個;勘探、許可或在建煤礦48個,其中小型煤礦5個、中型煤礦28個、大型煤礦15個。

2.4 俄羅斯露天單礦產量逐漸恢復

由于蘇聯解體,經濟衰退導致煤炭工業投資顯著減少,露天開采設備老化且更新不及時,1998年開始俄羅斯露天煤礦單礦產量出現較大幅度下降,直到近10年才恢復且穩定在煤炭工業改革初期水平。1994-2021年,俄羅斯露天煤礦平均單礦年產量最高達到280萬t,目前逐漸穩定在250萬t左右,2021年的單礦產量比1994年略高24萬t,如圖3所示。

圖3 1994-2021年俄羅斯露天煤礦產量及露天煤礦單礦產量

2.5 露天煤礦生產效率遠高于井工煤礦

俄羅斯露天煤礦生產效率在2000年以前相對穩定,從1994年的2 100 t/(人·a)上升到2000年的2 376 t/(人·a),增幅為13.1%。2001—2010年,俄羅斯露天煤礦生產效率呈波動上升趨勢。2010年以后,俄羅斯采用新技術、新設備建設了多個現代化礦井,對生產效率的促進作用顯著增強,從2010年的3 432 t/(人·a)上升到2021年的5 112 t/(人·a),增幅達到48.9%,生產效率較同期井工煤礦生產效率高出1倍多,如圖4所示。

圖4 1994-2021年俄羅斯露天煤礦生產效率

3 俄羅斯露天煤礦開采工藝應用

為適應不同的資源賦存條件,俄羅斯露天煤礦在煤炭開采中采用多種開采工藝,主要包括單斗機械鏟-鐵道運輸或單斗機械鏟-汽車運輸的間斷工藝、吊斗鏟無運輸倒堆工藝、輪斗挖掘機-鐵道運輸或單斗機械鏟-膠帶運輸的半連續工藝、輪斗挖掘機-帶式輸送機的連續工藝。

3.1 開采技術的發展歷程

(1)20世紀80年代以間斷工藝為主。間斷工藝在俄羅斯發展最早,1980年的露天煤礦剝離量中,以無運輸倒堆比重最大,占38.2%;其次為鐵道運輸,占31.4%。單斗-卡車具有機動靈活、適應性強、工作線較短、適合復雜開采條件的優點,俄羅斯各硬煤礦區適合采用這種工藝。

(2)20世紀90年代以來,俄羅斯露天開采工藝逐步向半連續、連續以及聯合開采工藝轉變。蘇聯自1980年開始應用半連續開采工藝,1985年占比達3.8%;到1990年,用卡車-帶式輸送機半連續工藝采出的煤炭總量達到2 500萬t;用鐵道-帶式輸送機半連續工藝采出的煤炭能達到9 500萬t,總計達到1.2億t,約占露天采煤總量的30%~40%。

(3)20世紀90年代中期輪斗連續開采工藝成為發展方向。輪斗連續開采工藝對褐煤等軟巖大型露天煤礦的開采具有明顯的技術經濟效果。1996年俄羅斯露天煤礦共采煤1.48億t,約一半的露天煤礦產量由輪斗連續開采工藝完成。輪斗連續開采適于結構復雜的煤層,且勞動工效高,可以保證煤質和粒度,成為俄羅斯增加露天采煤量的工藝發展方向。

(4)隨著露天煤礦向大而深發展,20世紀90年代以后在條件適合的煤田都盡量采用聯合工藝、連續工藝和半連續工藝。綜合工藝主要是為適應不同的地質條件,改變以往單一工藝形式,克服單一開采工藝對地質、氣候、煤巖條件的局限性,提高露天煤礦的生產效率[6]。

3.2 典型開采技術的應用

3.2.1 遠東煤田和東西伯利亞煤田多使用無運輸倒堆工藝

俄羅斯是除美國以外較多采用無運輸倒堆工藝的國家。俄羅斯采用無運輸倒堆工藝的露天煤田巖石較堅硬,倒堆厚度較大,煤層也較厚,主要用于遠東地區坎斯克-阿欽斯克煤田的露天煤礦。俄羅斯的無運輸倒堆工藝經歷了由簡單到復雜的發展過程,當剝離厚度不大時,可采用簡單無運輸倒堆工藝,將剝離物直接倒排到采空區并暴露煤層以備開采。剝離物比較堅硬時,倒堆設備可以選用機械鏟;剝離物較疏松時,倒堆設備可以選用吊斗鏟。復雜無運輸倒堆工藝一般是由2臺或2臺以上倒堆設備組成聯合作業機組進行無運輸倒堆作業。

3.2.2 坎斯克-阿欽斯克煤田采用半連續和連續生產工藝

坎斯克-阿欽斯克煤田位于克拉斯諾亞爾斯克邊疆區的一個煤炭盆地,部分位于克麥羅沃和伊爾庫茨克地區。該煤田的特點是厚煤層,一般呈水平狀賦存,剝離的巖石相對較軟,無論是煤層還是圍巖,都適合采用連續生產工藝。

西伯利亞煤炭公司擁有坎斯克-阿欽斯克煤田的3座大型煤礦——別列佐夫斯基、納扎羅沃斯基和博羅季諾斯基煤礦,都采用了低成本、高效率的連續或半連續開采工藝。別列佐夫斯基煤礦采用帶式輸送機連續開采工藝,具有生產能力大、升坡能力強、運輸距離短、運輸成本低等優點。由于覆蓋層較薄、剝離量不大,該礦沒有采用鐵路運輸方式,而是配備了少量自卸車用于剝離。博羅季諾斯基煤礦采用傳統的鐵路運輸,早期采用單斗電動挖掘機進行采掘和剝離,近年來廣泛采用斗輪挖掘機進行采掘,大大提升了生產效率,而單斗挖掘機則主要用于剝離表土。納扎羅沃斯基煤礦的工藝與博羅季諾斯基煤礦類似,采用鐵路運輸,輪斗挖掘機成為采掘和剝離的主力。

3.2.3 庫茲巴斯煤田主要采用間斷式開采工藝

庫茲巴斯煤田位于西西伯利亞的克麥羅沃地區,是世界上最大的礦區之一,有58個井工煤礦和36個露天煤礦。庫茲巴斯煤田以硬煤為主,煤層賦存條件復雜,呈傾斜和急傾斜,厚度變化大,適于露天開采的硬煤儲量達80億t以上,生產的煤炭主要用于西西伯利亞、烏拉爾地區和俄羅斯的歐洲部分。根據煤層賦存條件和開采難度,庫茲巴斯煤田最利于露天開采,間斷式開采工藝在庫茲巴斯煤田各露天煤礦占主導地位。

隨著采深的不斷加大,運輸工藝的改進方向是探索新的運輸方式,合理組合各種運輸形式以及采用新型的采礦和運輸設備。庫茲巴斯的露天煤礦多采用汽車運輸,使用110~180 t翻斗汽車,一個班有80~90輛,年運量達8 000萬~9 000萬m3;使用自卸車,特別是采用特大載重量翻斗車來發展汽車運輸,降低運輸費用并相應減少司機和維修人員。改進運輸系統的方向則要在深露天煤礦推廣應用柴油機無軌機車、輸送機列車和帶式輸送機等連續工藝[7]。

4 俄羅斯露天煤礦裝備應用

4.1 露天煤礦主要裝備特點

(1)穿孔爆破設備以牙輪機為主。早在1960年蘇聯就已經在露天煤礦中采用大型牙輪鉆機及硝銨炸藥來提高挖掘硬巖的效率。目前用于露天煤礦在籍的現代鉆機有15種以上是國產鉆機和進口鉆機。牙輪鉆機的比重幾乎占到50%,完成工作量約占80%。牙輪鉆機平均生產能力為150萬~200 萬m3/a。

(2)采掘裝備平均斗容以中型為主。露天煤礦的采掘設備主要有機械鏟、吊斗鏟、輪斗鏟和鏈斗鏟等。單斗挖掘機平均斗容為7.9 m3,其中采煤用挖掘機的平均斗容為5.3 m3,剝離和排土用挖掘機的平均斗容分別為10 m3和9.1 m3。斗容為15~20 m3的大型單斗挖掘機的占比較少,僅為5%左右,70%挖掘機的斗容為4.6~8.0 m3。

(3)運輸方式以汽車和鐵路運輸為主。露天煤礦煤炭和剝離物的運輸主要依靠汽車運輸和鐵路運輸。汽車運輸量占采煤量的46.9%,占剝離量的44.0%左右;鐵路運輸量占采煤量的46.6%,占剝離量的32.0%左右;帶式輸送機運量占采煤量5%~7%,占剝離量的1%左右。露天煤礦的鐵路機車構成基本穩定,柴油機車占73.5%,電機車占22.5%。汽車運輸得到了很大發展,載重110、170 t的自翻車和載重105 t的后卸式煤車進入露天煤礦。

(4)露天煤礦開采裝備依賴進口。俄羅斯的煤機裝備主要依靠進口,煤炭開采設備平均進口率約為78%,露天煤礦開采設備進口率高達85%左右。露天開采設備中,需要進口的主要有單斗式挖掘機、裝載機、鉆探機及電鏟(25 t及以上)。裝載機進口率高達95%,電鏟(25 t及以上)進口率為75%以上;鉆探機和單斗挖掘機的進口率達到60%和48%左右,屬于中等依賴水平。

4.2 露天煤礦主要裝備應用

4.2.1 吊斗鏟的應用

俄羅斯生產的倒堆設備特點是鏟斗容積較小,但線性參數較大。為了滿足建設一些特大型露天煤礦的需要,俄羅斯也制造了一些鏟斗容積及線性參數都較大的倒堆設備,倒堆機械鏟得到一定發展。吊斗鏟的鏟斗能夠容納大塊巖石,在挖掘松散物料時采用大容積鏟斗也不會增加維修工作量,同時生產能力能提高10%~20%。

俄羅斯使用較為典型的吊斗鏟有3臺,1臺在納扎羅沃斯基露天煤礦剝離操作過程中與SRs(K)4000型輪斗挖掘機聯合使用;另外2臺分別在克拉斯諾亞爾斯克邊疆區的別列佐夫卡斯基露天煤礦和庫茲巴斯的巴恰茨基露天煤礦使用。近年來,吊斗鏟不僅用于無運輸開采,也用于有運輸開采,還可用于采煤。俄羅斯露天煤礦用最大的邁步式吊斗鏟臂長100 m,斗容100 m3,生產能力達1 500萬m3/a,用于納扎羅夫斯克露天煤礦。

4.2.2 輪斗挖掘機的應用

坎斯克-阿欽斯克煤田的3座煤礦開采條件都非常好,對輪斗挖掘機的使用各有特色。如用鐵路運輸,一般選用生產能力在2 500 m3/h左右的設備;如用帶式輸送機運輸,則采用生產能力在5 000 m3/h左右的設備。別列佐夫斯基煤礦采用輪斗挖掘機開采煤炭,轉載到帶式輸送機上運出,配備的產能最大的輪斗挖掘機是產自亞速機械廠的,生產能力為5 250 m3/h。博羅季諾斯基煤礦的輪斗挖掘機在不同工作面作業,其中最大生產能力為2 500 m3/h。用于納扎羅沃斯基露天煤礦剝離作業的SRs(K)4000型輪斗挖掘機,最大生產能力為11 000 m3/h,是俄羅斯最大和生產能力最強的輪斗挖掘機。

4.2.3 自卸卡車的應用

近10年來,俄羅斯的汽車運輸出現了新趨勢,開始使用重型卡車和鏟車系統。目前在籍的自卸汽車中,載重量27~40 t的約占70%,75~180 t的約占30%。位于庫茲巴斯煤田克麥羅沃州的塔爾丁斯基煤礦有近150輛 Belaz和 Komatsu 自卸卡車,卡車的承載能力為 40~320 t。俄羅斯最大的自卸車是Belaz-75710型自卸車,可載重450 t,在庫茲巴斯地區運營,是世界上最大的自卸卡車,行駛最快速度64 km/h,能適應-50 ℃ 低溫,也能在50 ℃高溫環境下作業,還能承受海拔4 876.8 m工作場地的考驗[10]。

5 俄羅斯露天煤礦生態保護措施

俄羅斯聯邦政府高度重視煤炭工業的環境安全問題,一方面完善、細化環境保護相關法律法規,加強環境監管;另一方面各大煤礦公司積極發展環境保護、資源合理開發與利用等先進技術,減少煤炭開發對環境的負面影響。

5.1 建立資源與生態一體化管理機制

俄羅斯聯邦的煤礦區環境管理機構主要是自然資源和生態部,包括10個司和5個聯邦級直屬機關(2個署、3個局),其職責包含地質調查、礦產資源的利用與保護等,實行決策權、執行權、監督權相分離的機構設置方式。自然資源和生態部作為俄羅斯聯邦政府的決策機關,進行自然資源領域國家政策、法律法規的制定與宏觀調控;3個聯邦局作為餓聯邦政府的執行機關,是連接自然資源和生態部與地方單位協調工作的橋梁和政策實施主體,直接或通過聯邦局下屬單位、各地區資源管理機構對全國資源進行調控和管理;2個聯邦署作為俄羅斯聯邦政府的監督機關,對自然資源利用與保護實施監督管理,以保證資源的合理利用和可持續發展。在隸屬關系上,3個聯邦局和2個聯邦署是平級關系,隸屬于自然資源和生態環境部領導。其中,法律司負責礦產資源法律法規的制定;環境保護與國家政策司、俄羅斯聯邦自然資源利用監督署負責自然資源生態環境保護和礦產資源利用監督工作。

俄羅斯聯邦自然資源和生態環境保護管理體系采用“部、局、署”三位一體的模式,對俄羅斯的礦產等自然資源進行集中化管理。重視自然資源利用與生態環境保護關系的協調管理,建立了資源與生態一體化管理機制,成立專門的聯邦署負責監督工作。管理過程中聯邦部、聯邦局、聯邦署等管理部門之間既相互制約又相互協調,保障自然資源管理的宏觀性和公正性。

5.2 完善環境保護相關法律法規體系

俄羅斯涉及環境相關的國家級法律法規包括:俄羅斯聯邦礦產資源法、俄羅斯聯邦生態評估法、聯邦環境保護條例、聯邦環境評價法、聯邦環境審計條例、聯邦特殊保護區、聯邦大氣環境保護法、聯邦生產和消費廢棄物法、聯邦水利法規、聯邦森林法規、聯邦土地法規、州環境影響評價法等。俄羅斯法律法規體系較為復雜,不僅有聯邦法律統一管理,還有各加盟共和國、州等聯邦主體或州級法律。在俄羅斯開展礦業項目,需要遵守包括聯邦環境影響評價法、聯邦環境保護條例、聯邦環境審計條例等聯邦法律的相關條例,同時需要遵守各州、地區的州環境影響評價法。

俄羅斯聯邦煤炭資源開發及利用過程中的環境保護法律體系以《俄羅斯聯邦環境保護法》為根本法,以《俄羅斯聯邦生態評估法》為基本法律,遵守聯邦法律統一管理的同時還需要遵守各加盟共和國、州等聯邦主體或州級法律;制定了生態鑒定制度、生態保險制度等環境管理制度;將“確保煤炭工業的環境安全”確定為《俄羅斯2035煤炭工業發展規劃》的7個子規劃之一,通過變更《俄羅斯聯邦環境保護法》,細化環境保護的法律法規,加大環境污染懲罰力度[11]。

5.3 煤礦公司積極探索試驗環保措施

各大煤礦集團公司積極與國家監管機構、工會組織等進行互動,參與土地利用、大氣環境保護等領域聯邦立法框架。每年制定“復墾工作計劃”,按照計劃進行征地復墾并對完成情況進行考核。高度重視環境保護工作,建立了環保政策和管理體系,每年投入大量環保費用用于土地復墾、生態重建技術創新和環境改善等。與專業機構合作開展調研和項目試點工作,探索水資源、土地資源等環境保護和改善的方案和創新技術。參與森林基金恢復計劃,在露天煤礦進行大面積種植,提高土地復墾質量,露天煤礦的生態環境得到改善和修復。

以庫茲巴斯采煤公司(JSC“MC”Kuzbassrazrezugol)為例,公司重視在生產過程各階段遵守環境安全標準,并在大氣環境、水資源、土地資源保護方面做了很多積極的努力和嘗試。

環境管理體系方面,公司最高管理層負責確定公司在質量、生態和勞動保護領域的政策,包括整個公司的環境安全領域政策和活動的持續改進;中層負責公司各部門的環境安全保障工作;員工操作層面確保場地、設施等的環境安全。

大氣環境保護方面,定期組織開展預防措施,包括鉆探工作中粉塵抑制和減少灰塵產生,不斷改進污染排放凈化系統,監測環境保護區、鄰近居住區邊界的大氣質量動態,采用必要的防護調整措施等,以減少污染物排放;參與俄羅斯聯邦立法和監管法案,參與防止氣候變化和保護生物多樣性的項目,提出修改生態和土地利用領域、大氣環境保護領域的立法框架倡議。

水資源保護方面,聘請專業機構尋求解決方案,開發廢水處理系統,提高廢水處理效率,公司共有 26 個污水排放口和 2 個進入地表水體的取水口,根據現有計劃,廢水與雨水一起通過排水裝置被引導至沉淀池,然后經過處理的廢水進入水體。

土地利用方面,公司每年制定的“復墾工作計劃”通過公司董事會商定后實施,按照計劃對征地復墾指標的完成情況和擾動土地復墾指標的執行情況進行控制;參與森林基金恢復計劃進行生物復墾,2021年撥款790萬盧布,種植面積超過96 hm2的樹林,參與庫茲巴斯森林基金恢復計劃,在克麥羅沃地區的別洛夫斯基區種植66 hm2的針葉樹;與俄羅斯科學院西伯利亞分院的聯邦煤炭和煤炭化學研究中心合作組織試點項目,在曾開展過采礦和復墾技術階段的垃圾填埋場,對樹木和灌木、草本植物等物種組成進行測試,在約3 hm2的面積上,再現庫茲巴斯各個地區的自然、氣候和地質條件,恢復生態原貌。

6 對我國露天煤礦發展的啟示

俄羅斯露天煤礦的發展歷程,為我國露天煤礦的未來發展提供了以下3個方面的經驗啟示。

6.1 優先發展露天煤礦,提高我國能源安全穩定供應水平

俄羅斯適合露天開采的煤炭資源豐富,煤田地質條件多樣,煤層賦存條件良好,多數屬于近水平和緩傾斜煤層,僅少量薄煤層和急傾斜煤層。因此無論是蘇聯時期,還是21世紀俄羅斯煤炭工業恢復發展階段,俄羅斯均優先大力發展露天煤礦,且露天煤礦生產效率持續提高。雖然我國露天煤礦產量占全國煤炭產量比重從21世紀初的不到5%提高到目前的23%左右,但仍與俄羅斯存在較大差距。建議國家完善相關政策,鼓勵優先開發露天煤礦,進一步擴大露天煤礦生產規模,提高我國能源安全穩定供應水平[12-14]。

6.2 既要因地制宜也要與時俱進,穩步推動露天煤礦開采工藝多元化

為適應不同的資源賦存條件,當前俄羅斯露天煤礦采用多種開采工藝,既有大量傳統的單斗-鐵道間斷開采工藝,又有先進的連續、半連續和吊斗鏟倒堆開采工藝。為了克服單一開采工藝對地質、氣候、煤巖條件的應用局限,提高露天煤礦的生產效率,隨著露天煤礦向大而深發展,俄羅斯露天煤礦開采工藝不斷進化,由傳統的間斷工藝逐步向半連續、連續以及聯合開采工藝轉變。因此,一方面,我國露天煤礦應當因地制宜,充分挖掘和發揮傳統開采工藝潛力;另一方面,在條件適宜的露天礦區,要與時俱進,積極探索自移式半連續開采工藝、輪斗連續開采工藝、吊斗鏟倒堆開采工藝和綜合開采工藝等在我國露天煤礦的推廣應用[15-17]。

6.3 提高露天開采裝備研發和制造水平,促進煤炭露天開采產業健康發展

蘇聯解體以后,俄羅斯陷入了艱難的轉型期,裝備制造業受到了很大沖擊,裝備制造業水平大幅下滑,其生產的采裝設備普遍存在鏟斗容積較小,但線性參數較大的特點。露天煤礦使用的采掘裝備平均斗容以中型為主,大型單斗挖掘機的比重僅為5%左右。經濟衰退導致俄羅斯煤炭工業投資顯著減少,露天煤礦開采設備老化且更新不及時,1998年開始俄羅斯露天煤礦單礦產量出現較大幅度下降,直到近10年才恢復且穩定在煤炭工業改革初期水平。當前,俄羅斯共有露天煤礦130余處,產能500萬t/a以下的中小型露天煤礦數量占比達到70%以上。露天開采裝備嚴重依賴進口,露天煤礦開采設備進口率高達85%左右。因此,為促進我國煤炭露天開采產業健康發展,必須進一步提高裝備制造水平,提高大型國產露天開采裝備可靠性;加強關鍵核心技術攻關,提高自移式破碎機、輪斗挖掘機等設備國產化水平;加大科技創新力度,研發與我國露天煤礦開發條件相適應的新技術新裝備[18-20]。

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