露天煤矿开采呈现哪些新趋势？

露天煤矿开采现状如何？露天煤矿开采呈现哪些新趋势？日前，在中国煤炭学会主办、中国煤炭科工集团开采研究院有限公司等承办的2025煤炭行业总工程师论坛上，与会代表齐聚一堂，共同探讨露天煤矿高质量发展路径。

我国是露天采煤第一大国

论坛透露，当前，全国生产露天煤矿357座，约占全国煤矿总数的8%。露天煤矿年产量约11.8亿吨，约占全国煤矿总产量的25%。其中，千万吨级以上露天煤矿40座，年产量约8.2亿吨，占露天开采年产量的70%，主要分布在内蒙古、新疆、山西、陕西、云南等地。

“在世界主要采煤国家中，我国露天开采占比最低、产量最大，是露天采煤第一大国。”中国煤炭科工集团沈阳设计研究院有限公司科技发展部部长刘英璐指出。

据了解，世界主要采煤国家以露天采煤为主，轮斗连续开采工艺得到广泛应用。我国露天煤矿多采用单斗+卡车半连续开采工艺、轮斗挖掘机+带式输送机+排土机连续开采工艺等，且主要用于开采环节。

随着煤炭生产重心加快向中西部转移，我国露天煤矿的数量与产能进一步增加，露天煤矿的高质量发展成为煤炭工业不容忽视的课题。

“国内大型露天煤矿开采基本特征为量大、坑深、路远、采难。开采工艺存在间断、连续化和综合化程度低，装备规格小，设备数量多等问题，造成工效低、能耗高。”刘英璐表示。

如今，我国露天煤矿年采剥总量约70亿立方米。随着规模和剥采比变化，未来我国露天煤矿年采剥总量将进一步增加。目前，我国露天煤矿采深达100米至300米，平均采深182米；采剥运距达2.4千米至7千米，部分露天煤矿仅剥离运距就超过6千米；单矿设备达300台至1000余台，单班作业人数达300人至1150人左右。

此外，一些露天煤矿煤层倾斜，水文与气候条件复杂，存在征地难造成采剥关系紧张、转向难造成排弃空间紧张、系统布置难等问题。

“工艺装备是露天煤矿高质量发展的核心载体。”刘英璐说，“建议以自主可控的工艺技术、装备为基础，加快实现开采装备大型化，扩大连续化开采工艺应用范围等。”

露天煤矿智能化建设正在加速

论坛指出，目前，我国不同地质条件下的露天煤矿，均开展了各具特色的智能化建设工作。

国能准能集团积极探索露天煤矿智能化建设路径，编制了露天煤矿智能化建设整体规划，与中国航天科工集团、中国矿业大学（北京）等单位合作，推进无人运输作业、远程操控、机器人自主作业、人工智能等创新技术应用。

在采矿设计方面，准能集团利用三维立体激光扫描仪和航测无人机，获取地质、测量、采矿数据，基于数字孪生技术实现矿山三维可视化展示；在生产调度方面，应用智能卡车调度系统，实现车铲匹配、运距优化、运量统计、实时定位等；在设备监测方面，应用轮胎在线监测、电铲斗齿监控、燃油消耗监测等系统，实时监控设备状态；在智能穿爆方面，应用北斗自动布孔、智能装药和电子雷管起爆、炮孔测量机器人、智能电动牙轮钻机等技术与装备，实现穿孔、爆破全过程智能化。

准能集团设备管理中心副经理闫凌表示，该集团创新应用抛掷爆破、吊斗铲倒堆工艺，降低原煤运输成本、碳排放量。

“准能集团积极推进露天采矿装备国产化，在钻孔、采掘、运输等主要设备核心部件国产化替代上取得了进展。”闫凌说。

中煤平朔集团现有3座产能在2000万吨以上的露天煤矿。该集团在穿爆环节智能化改造、研发国内首套露天矿护孔专用设备、应用无线爆破技术、建设边坡监测融合管控平台、研发平朔矿区“一张图”等方面取得进展。

“面对开采强度高、人车流量大、5G基站网络覆盖范围有限等难题，我们应用了浮空气球，搭载多种监测与通信设备，实现矿区24小时实时感知与监测管控。”中煤平朔集团生产科技信息部副主任韩亮表示。

针对露天煤矿操作系统不统一、数据标准不统一、设备协同能力低等问题，中煤平朔集团采用矿鸿解决方案，应用智能物联操作系统，提升各系统间的沟通协作效率。

韩亮举例说，推土机与矿卡单兵作业，经常出现推土机等矿卡或矿卡等推土机的情况，且推土机与矿卡数据不互通，作业路线容易堵塞，增加避让时间及碰撞隐患。对此，中煤平朔集团利用矿鸿解决方案中的软总线功能，使推土机与矿卡、电铲设备互联互通。当推土机往返不同作业点时，能实时知晓矿卡运输位置，辅助选择最优时间与路线开展作业。

国家能源集团雁宝能源公司宝日希勒露天矿煤层稳定发育，主采煤层12煤平均厚度22米，埋深约100米。依据国家能源集团总体规划设计，该矿搭建了智能化建设总体架构，通过集中控制、统一调度，实现供电、排水、选煤、装车无人化运行。

宝日希勒露天矿进行了4G专网、5G专网、AP网（用于构建无线局域网）“一矿三网”建设及5G多频段网络管理平台研发，构建了覆盖生产中心全区域的通信网络；建立了标准化算力中心，能完成各智能化子系统庞大的数据计算，且具备系统标准化接入和访问能力；实现4套一级破碎站操作室无人值守，建立安全生产智能监控系统等。

云南小龙潭矿务局有限公司隶属于云南省能源投资集团，下辖小龙潭和布沼坝2座露天煤矿。受气象和地形地貌等影响，2座露天煤矿矿坑存在水害风险，会降低边坡稳定性、损坏设施设备、影响安全生产。

云南小龙潭矿务局有限公司副总经理聂斌仁表示，该公司构建了以综合立体自动防排水系统为基石、智能监测预警系统为核心、疏干水资源循环利用为特色、健全管理机制为保障的集群化水害防控体系。

“我们通过改造智能防排水系统，采用数字化手段对排水量信息、水泵启停状态进行实时监测，将数据传至煤矿水害动态监测系统进行在线监测、汇总与分析，并实时传送至国家矿山安全监察局云南局相关预警系统。”聂斌仁说。

如今，云南小龙潭矿务局有限公司全面采集了河流、防洪沟、泉点等地表水数据及各含水地层水位数据，实现多手段互补验证分析、水害风险自动监测预警。智能防排水系统与高大边坡监测预警系统进行了融合，实现抽排水自动控制和水位、降雨、边坡地表、地下监测的融合分析和自动预警。现在，该系统启动排水用时不超过1分钟，效率提升近5倍。

无人驾驶、以电代油成为新趋势

记者从论坛上了解到，截至今年6月，全国在矿无人驾驶矿卡数量总计2970台，其中新疆部署1865台，占62%；内蒙古部署755台，占25%。从无人驾驶矿卡类型上看，增程宽体车（适合矿山重载上坡）数量占比58%，纯电动宽体车数量占18%。

“从2016年至2023年试验验证、小范围应用到2024年至今规模化商业运行，无人驾驶矿卡已能适应多种复杂工况，实现作业平盘快速推进、编组运行，大幅提升了运行效率。”易控智驾科技股份有限公司副总裁林巧表示。

宝日希勒露天矿常务副矿长、总工程师刘欣表示，该矿实施了5G+无人驾驶编组运行项目。截至目前，该矿具备无人驾驶功能的卡车54台，运行时间超7000小时，运行里程91149公里。无人驾驶矿卡改造比率达到64.2%。

“我们编制并发布了露天煤矿卡车无人驾驶运输系统企业技术标准规范11项，申请发明专利2项，发表技术论文6篇，获得了多个重要奖项，填补了当前极寒地区矿山设备无人化技术领域多项空白。”刘欣表示。

如今，宝日希勒露天矿正在开展国内首次运用220吨级无人驾驶编组极寒环境下煤炭运输作业工作，将重点围绕系统稳定性提升、复杂工况适应性优化等改进无人驾驶技术。

国家电投集团内蒙古能源有限公司霍林河南露天矿创新研发了百吨级换电无人驾驶自卸车及配套换电技术。该矿卡在装料侧、卸料侧均布置了环境感知系统，满足车辆双向行驶、四轮驱动需求。

此外，霍林河南露天矿投运了全标段无人驾驶自卸车剥离工程项目，运行编组为5台液压挖机+45台增程式无人驾驶宽体车。2024年7月投产至今，该项目累计完成产量1348.96万平方米，车辆出动率98.34%；日均作业时长22.6小时，单日最高产量约7.8万平方米。

“总体来看，无人驾驶矿卡技术已基本具备真无人、真高效、高安全、高可靠的基础条件，无人驾驶运输系统也具备快速、批量化应用部署的能力。”霍林河南露天矿机电副矿长李忠飞表示。

业内人士指出，纯电动矿卡在露天煤矿逐步替代燃油矿卡，成为发展新趋势。

中煤平朔集团合作研发国内首款120吨级、220吨级纯电动矿用卡车，并在矿区投入运行。两款车型与矿鸿解决方案相融合，可实时获取电量、作业任务、位置信息，自动规划充电时机与优先级，减少设备停机等待时间。

霍林河南露天矿应用的纯电动矿用自卸车，额定载重120吨，适合北方寒冷地区和重载上坡工况。与同吨位柴油自卸车相比，这款纯电动矿用自卸车年节省费用167.96万元，减少矿山碳排放量886.09吨。目前，霍林河南露天矿在用纯电动矿用自卸车达15台。

此外，霍林河南露天矿建设了排土场2×4兆瓦风力发电机组示范项目，主要为电驱矿卡、采掘设备、地面生产系统、排土场喷淋滴灌等设备提供电能。该矿还开展了百吨级氢燃料电池和锂电池混合动力矿用自卸车研究，以氢气为燃料，搭载大功率氢燃料电池和储氢系统，助力实现零排放。

韩亮介绍，动态（运动中）充电技术被认为是矿业领域脱碳的关键技术。对于电动矿用卡车而言，动态充电通常能降低燃油消耗，并允许在爬坡时达到更高速度。此项技术在国外已有应用。

林巧指出，无人驾驶技术高效率应用有具体的场景要求，需根据矿区装载、运输、排卸参数进行分析。当前，无人驾驶技术在煤层薄（三角煤）、路面松软、狭窄U型弯等复杂工况中表现欠佳。

“无人驾驶技术比较适用于产能稳定、工程质量高、工艺参数变化较少、智能化基础设施配套完善、网络与企业云等基础设施齐全、智能化管理人员齐全等场景。”林巧说。

推动露天煤矿发展需多方协同

“我国露天煤矿人员、设备数量和采剥总量均居世界第一位，但仍然‘大而不强’。”中国煤炭科工集团沈阳设计研究院有限公司研发经理黄俊婷表示。

黄俊婷指出，我国露天煤矿高质量发展面临很多问题，具体表现为对智能化建设的必然性认识不足、部分环节智能化建设实施路径仍不清晰、生产和管理数据潜在价值和规律利用不足、矿山智能化系统建设经验不足、对建设完成后的全面常态化运行缺少监管等。

露天煤矿智能开采面临地理信息精度低、模型更新周期长、采剥作业链贯通程度不够，智能化场景定义不清且缺乏建设标准，无人化作业效率低，安全保障能力不足，设备可靠性不高等挑战。

黄俊婷表示，在露天煤矿智能化建设过程中，需进行持续的方案优化、技术攻关、场景验证、产品迭代和工程示范，朝着“变革工艺+智能化减人+以电代油+科技增安”发展方向迈进。

刘英璐指出，在露天煤矿设计规划上，需以变革引领支撑连续化、智能化、绿色高效开采。传统矿山设计以二维为主、静态方式呈现，设计范围为短期或特定节点，内容集中于主要环节和边界。考虑到露天煤矿产能提升和高质量发展需求，应考虑容纳开采程序、工艺系统、装备要求、配套设施、智能运行、组织模式、开采程序的全生命周期规划设计。

中国煤炭科工集团沈阳设计研究院有限公司总经理王忠鑫认为，建设超大规模露天煤矿有助于实现高质量发展。该公司通过统计分析全国千万吨级露天煤矿数据，按未来10年平均参数值，构建出超大规模露天煤矿模型。

“从资源科学开发利用、提高矿山生产效益、加强矿山智能化管理、推动行业技术装备进步等方面分析，建设超大规模露天煤矿是必要的。”王忠鑫说。不过，建设超大规模露天煤矿面临总体设计、绿色安全、装备供给、穿孔爆破、立体运输、集群调度、基础设施一体化设计等方面的技术难题。

“设计是基础，装备是支撑，智能安全是保障。需‘一矿一策’作针对性研究，论证建设超大规模露天煤矿的可行性，开展一体化设计。”王忠鑫表示。

韩亮指出，对于年产量2000万吨及以上的露天煤矿来说，超大型铲装设备是其核心和源头，千万吨级露天矿山开采对超大型铲装设备的作业性能提出更高要求。因此，中煤平朔集团自主研发大型铲装机器人，突破感知、规划、控制和运维等关键技术，保障矿山安全生产。

“总体来说，建议通过大型化装备、连续化开采、智能化运行、系统化规划、一体化协同，探索露天煤矿高质量发展路径。同时，产学研用全面协同，促进露天煤矿技术进步。”王忠鑫说。

作者：王世雅版面编辑：王世雅

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来源：中国煤炭报

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