露天煤礦開采現狀如何?露天煤礦開采呈現哪些新趨勢?日前，在中國煤炭學會主辦、中國煤炭科工集團開采研究院有限公司等承辦的2025煤炭行業總工程師論壇上，與會代表齊聚一堂，共同探討露天煤礦高質量發展路徑。

我國是露天采煤第一大國

論壇透露，當前，全國生產露天煤礦357座，約占全國煤礦總數的8%。露天煤礦年產量約11.8億噸，約占全國煤礦總產量的25%。其中，千萬噸級以上露天煤礦40座，年產量約8.2億噸，占露天開采年產量的70%，主要分布在內蒙古、新疆、山西、陜西、云南等地。

“在世界主要采煤國家中，我國露天開采占比最低、產量最大，是露天采煤第一大國。”中國煤炭科工集團沈陽設計研究院有限公司科技發展部部長劉英璐指出。

據了解，世界主要采煤國家以露天采煤為主，輪斗連續開采工藝得到廣泛應用。我國露天煤礦多采用單斗+卡車半連續開采工藝、輪斗挖掘機+帶式輸送機+排土機連續開采工藝等，且主要用于開采環節。

隨著煤炭生產重心加快向中西部轉移，我國露天煤礦的數量與產能進一步增加，露天煤礦的高質量發展成為煤炭工業不容忽視的課題。

“國內大型露天煤礦開采基本特征為量大、坑深、路遠、采難。開采工藝存在間斷、連續化和綜合化程度低，裝備規格小，設備數量多等問題，造成工效低、能耗高。”劉英璐表示。

如今，我國露天煤礦年采剝總量約70億立方米。隨著規模和剝采比變化，未來我國露天煤礦年采剝總量將進一步增加。目前，我國露天煤礦采深達100米至300米，平均采深182米;采剝運距達2.4千米至7千米，部分露天煤礦僅剝離運距就超過6千米;單礦設備達300臺至1000余臺，單班作業人數達300人至1150人左右。

此外，一些露天煤礦煤層傾斜，水文與氣候條件復雜，存在征地難造成采剝關系緊張、轉向難造成排棄空間緊張、系統布置難等問題。

“工藝裝備是露天煤礦高質量發展的核心載體。”劉英璐說，“建議以自主可控的工藝技術、裝備為基礎，加快實現開采裝備大型化，擴大連續化開采工藝應用范圍等。”

露天煤礦智能化建設正在加速

論壇指出，目前，我國不同地質條件下的露天煤礦，均開展了各具特色的智能化建設工作。

國能準能集團積極探索露天煤礦智能化建設路徑，編制了露天煤礦智能化建設整體規劃，與中國航天科工集團、中國礦業大學(北京)等單位合作，推進無人運輸作業、遠程操控、機器人自主作業、人工智能等創新技術應用。

在采礦設計方面，準能集團利用三維立體激光掃描儀和航測無人機，獲取地質、測量、采礦數據，基于數字孿生技術實現礦山三維可視化展示;在生產調度方面，應用智能卡車調度系統，實現車鏟匹配、運距優化、運量統計、實時定位等;在設備監測方面，應用輪胎在線監測、電鏟斗齒監控、燃油消耗監測等系統，實時監控設備狀態;在智能穿爆方面，應用北斗自動布孔、智能裝藥和電子雷管起爆、炮孔測量機器人、智能電動牙輪鉆機等技術與裝備，實現穿孔、爆破全過程智能化。

準能集團設備管理中心副經理閆凌表示，該集團創新應用拋擲爆破、吊斗鏟倒堆工藝，降低原煤運輸成本、碳排放量。

“準能集團積極推進露天采礦裝備國產化，在鉆孔、采掘、運輸等主要設備核心部件國產化替代上取得了進展。”閆凌說。

中煤平朔集團現有3座產能在2000萬噸以上的露天煤礦。該集團在穿爆環節智能化改造、研發國內首套露天礦護孔專用設備、應用無線爆破技術、建設邊坡監測融合管控平臺、研發平朔礦區“一張圖”等方面取得進展。

“面對開采強度高、人車流量大、5G基站網絡覆蓋范圍有限等難題，我們應用了浮空氣球，搭載多種監測與通信設備，實現礦區24小時實時感知與監測管控。”中煤平朔集團生產科技信息部副主任韓亮表示。

針對露天煤礦操作系統不統一、數據標準不統一、設備協同能力低等問題，中煤平朔集團采用礦鴻解決方案，應用智能物聯操作系統，提升各系統間的溝通協作效率。

韓亮舉例說，推土機與礦卡單兵作業，經常出現推土機等礦卡或礦卡等推土機的情況，且推土機與礦卡數據不互通，作業路線容易堵塞，增加避讓時間及碰撞隱患。對此，中煤平朔集團利用礦鴻解決方案中的軟總線功能，使推土機與礦卡、電鏟設備互聯互通。當推土機往返不同作業點時，能實時知曉礦卡運輸位置，輔助選擇最優時間與路線開展作業。

國家能源集團雁寶能源公司寶日希勒露天礦煤層穩定發育，主采煤層12煤平均厚度22米，埋深約100米。依據國家能源集團總體規劃設計，該礦搭建了智能化建設總體架構，通過集中控制、統一調度，實現供電、排水、選煤、裝車無人化運行。

寶日希勒露天礦進行了4G專網、5G專網、AP網(用于構建無線局域網)“一礦三網”建設及5G多頻段網絡管理平臺研發，構建了覆蓋生產中心全區域的通信網絡;建立了標準化算力中心，能完成各智能化子系統龐大的數據計算，且具備系統標準化接入和訪問能力;實現4套一級破碎站操作室無人值守，建立安全生產智能監控系統等。

云南小龍潭礦務局有限公司隸屬于云南省能源投資集團，下轄小龍潭和布沼壩2座露天煤礦。受氣象和地形地貌等影響，2座露天煤礦礦坑存在水害風險，會降低邊坡穩定性、損壞設施設備、影響安全生產。

云南小龍潭礦務局有限公司副總經理聶斌仁表示，該公司構建了以綜合立體自動防排水系統為基石、智能監測預警系統為核心、疏干水資源循環利用為特色、健全管理機制為保障的集群化水害防控體系。

“我們通過改造智能防排水系統，采用數字化手段對排水量信息、水泵啟停狀態進行實時監測，將數據傳至煤礦水害動態監測系統進行在線監測、匯總與分析，并實時傳送至國家礦山安全監察局云南局相關預警系統。”聶斌仁說。

如今，云南小龍潭礦務局有限公司全面采集了河流、防洪溝、泉點等地表水數據及各含水地層水位數據，實現多手段互補驗證分析、水害風險自動監測預警。智能防排水系統與高大邊坡監測預警系統進行了融合，實現抽排水自動控制和水位、降雨、邊坡地表、地下監測的融合分析和自動預警。現在，該系統啟動排水用時不超過1分鐘，效率提升近5倍。

無人駕駛、以電代油成為新趨勢

記者從論壇上了解到，截至今年6月，全國在礦無人駕駛礦卡數量總計2970臺，其中新疆部署1865臺，占62%;內蒙古部署755臺，占25%。從無人駕駛礦卡類型上看，增程寬體車(適合礦山重載上坡)數量占比58%，純電動寬體車數量占18%。

“從2016年至2023年試驗驗證、小范圍應用到2024年至今規模化商業運行，無人駕駛礦卡已能適應多種復雜工況，實現作業平盤快速推進、編組運行，大幅提升了運行效率。”易控智駕科技股份有限公司副總裁林巧表示。

寶日希勒露天礦常務副礦長、總工程師劉欣表示，該礦實施了5G+無人駕駛編組運行項目。截至目前，該礦具備無人駕駛功能的卡車54臺，運行時間超7000小時，運行里程91149公里。無人駕駛礦卡改造比率達到64.2%。

“我們編制并發布了露天煤礦卡車無人駕駛運輸系統企業技術標準規范11項，申請發明專利2項，發表技術論文6篇，獲得了多個重要獎項，填補了當前極寒地區礦山設備無人化技術領域多項空白。”劉欣表示。

如今，寶日希勒露天礦正在開展國內首次運用220噸級無人駕駛編組極寒環境下煤炭運輸作業工作，將重點圍繞系統穩定性提升、復雜工況適應性優化等改進無人駕駛技術。

國家電投集團內蒙古能源有限公司霍林河南露天礦創新研發了百噸級換電無人駕駛自卸車及配套換電技術。該礦卡在裝料側、卸料側均布置了環境感知系統，滿足車輛雙向行駛、四輪驅動需求。

此外，霍林河南露天礦投運了全標段無人駕駛自卸車剝離工程項目，運行編組為5臺液壓挖機+45臺增程式無人駕駛寬體車。2024年7月投產至今，該項目累計完成產量1348.96萬平方米，車輛出動率98.34%;日均作業時長22.6小時，單日最高產量約7.8萬平方米。

“總體來看，無人駕駛礦卡技術已基本具備真無人、真高效、高安全、高可靠的基礎條件，無人駕駛運輸系統也具備快速、批量化應用部署的能力。”霍林河南露天礦機電副礦長李忠飛表示。

業內人士指出，純電動礦卡在露天煤礦逐步替代燃油礦卡，成為發展新趨勢。

中煤平朔集團合作研發國內首款120噸級、220噸級純電動礦用卡車，并在礦區投入運行。兩款車型與礦鴻解決方案相融合，可實時獲取電量、作業任務、位置信息，自動規劃充電時機與優先級，減少設備停機等待時間。

霍林河南露天礦應用的純電動礦用自卸車，額定載重120噸，適合北方寒冷地區和重載上坡工況。與同噸位柴油自卸車相比，這款純電動礦用自卸車年節省費用167.96萬元，減少礦山碳排放量886.09噸。目前，霍林河南露天礦在用純電動礦用自卸車達15臺。

此外，霍林河南露天礦建設了排土場2×4兆瓦風力發電機組示范項目，主要為電驅礦卡、采掘設備、地面生產系統、排土場噴淋滴灌等設備提供電能。該礦還開展了百噸級氫燃料電池和鋰電池混合動力礦用自卸車研究，以氫氣為燃料，搭載大功率氫燃料電池和儲氫系統，助力實現零排放。

韓亮介紹，動態(運動中)充電技術被認為是礦業領域脫碳的關鍵技術。對于電動礦用卡車而言，動態充電通常能降低燃油消耗，并允許在爬坡時達到更高速度。此項技術在國外已有應用。

林巧指出，無人駕駛技術高效率應用有具體的場景要求，需根據礦區裝載、運輸、排卸參數進行分析。當前，無人駕駛技術在煤層薄(三角煤)、路面松軟、狹窄U型彎等復雜工況中表現欠佳。

“無人駕駛技術比較適用于產能穩定、工程質量高、工藝參數變化較少、智能化基礎設施配套完善、網絡與企業云等基礎設施齊全、智能化管理人員齊全等場景。”林巧說。

推動露天煤礦發展需多方協同

“我國露天煤礦人員、設備數量和采剝總量均居世界第一位，但仍然‘大而不強’。”中國煤炭科工集團沈陽設計研究院有限公司研發經理黃俊婷表示。

黃俊婷指出，我國露天煤礦高質量發展面臨很多問題，具體表現為對智能化建設的必然性認識不足、部分環節智能化建設實施路徑仍不清晰、生產和管理數據潛在價值和規律利用不足、礦山智能化系統建設經驗不足、對建設完成后的全面常態化運行缺少監管等。

露天煤礦智能開采面臨地理信息精度低、模型更新周期長、采剝作業鏈貫通程度不夠，智能化場景定義不清且缺乏建設標準，無人化作業效率低，安全保障能力不足，設備可靠性不高等挑戰。

黃俊婷表示，在露天煤礦智能化建設過程中，需進行持續的方案優化、技術攻關、場景驗證、產品迭代和工程示范，朝著“變革工藝+智能化減人+以電代油+科技增安”發展方向邁進。

劉英璐指出，在露天煤礦設計規劃上，需以變革引領支撐連續化、智能化、綠色高效開采。傳統礦山設計以二維為主、靜態方式呈現，設計范圍為短期或特定節點，內容集中于主要環節和邊界。考慮到露天煤礦產能提升和高質量發展需求，應考慮容納開采程序、工藝系統、裝備要求、配套設施、智能運行、組織模式、開采程序的全生命周期規劃設計。

中國煤炭科工集團沈陽設計研究院有限公司總經理王忠鑫認為，建設超大規模露天煤礦有助于實現高質量發展。該公司通過統計分析全國千萬噸級露天煤礦數據，按未來10年平均參數值，構建出超大規模露天煤礦模型。

“從資源科學開發利用、提高礦山生產效益、加強礦山智能化管理、推動行業技術裝備進步等方面分析，建設超大規模露天煤礦是必要的。”王忠鑫說。不過，建設超大規模露天煤礦面臨總體設計、綠色安全、裝備供給、穿孔爆破、立體運輸、集群調度、基礎設施一體化設計等方面的技術難題。

“設計是基礎，裝備是支撐，智能安全是保障。需‘一礦一策’作針對性研究，論證建設超大規模露天煤礦的可行性，開展一體化設計。”王忠鑫表示。

韓亮指出，對于年產量2000萬噸及以上的露天煤礦來說，超大型鏟裝設備是其核心和源頭，千萬噸級露天礦山開采對超大型鏟裝設備的作業性能提出更高要求。因此，中煤平朔集團自主研發大型鏟裝機器人，突破感知、規劃、控制和運維等關鍵技術，保障礦山安全生產。

“總體來說，建議通過大型化裝備、連續化開采、智能化運行、系統化規劃、一體化協同，探索露天煤礦高質量發展路徑。同時，產學研用全面協同，促進露天煤礦技術進步。”王忠鑫說。