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美国露天煤矿发展研究

时间:2023-11-13 来源:中国煤炭杂志官网 分享:

世界煤炭

美国露天煤矿发展研究

张周爱1,翟禹镓2,云祎萌3,王 晗1,缪卫峰1,金 磊1,杜勇志1,李新鹏1,卑若楠1,张佩翼1

(1.国能宝日希勒能源有限公司,内蒙古自治区呼伦贝尔市,021000;2.应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029;3.应急管理部宣传教育中心,北京市东城区,100013)

摘 要 阐述了美国露天煤矿资源和生产情况以及露天煤矿开采工艺、装备的发展历程和现状,总结了美国露天煤矿生态环境保护的做法及现状。研究表明,美国适合露天开采的煤炭资源丰富,且分布广泛、开采条件优越。近70年美国的煤炭生产,特别是露天煤炭开采经历了快速发展、稳步发展和逐步下降3个主要历程。硬煤露天煤矿开采主要采用吊斗铲倒堆和单斗-卡车开采间断工艺,并向多种开采工艺联合使用发展;美国露天开采技术和装备制造工艺先进、品种齐全,在世界露天矿山领域处于领先地位。

关键词 美国露天煤矿;发展现状;开采工艺;露天装备;生态建设

美国是世界第四大煤炭生产国,国土面积辽阔,农业、矿产和森林资源在世界上占有举足轻重的地位。煤炭开采,特别是露天煤炭开采是美国重要的矿产开发领域。2021年美国煤矿百万吨死亡率0.019。露天开采生产效率是地下开采生产效率的2.8倍。

近70年,美国的煤炭生产,特别是露天煤炭开采经历了快速发展、稳步发展和逐步下降3个主要历程;1975年,美国露天煤矿煤炭产量比重超过井工煤矿比重,占比达到55.17%;2008年,美国露天煤矿生产达到高峰,露天煤炭产量比重达到最高的69.53%[1]

美国硬煤露天煤矿主要采用吊斗铲倒堆和单斗-卡车开采间断工艺,并向多种开采工艺联合使用发展;美国露天开采技术和装备制造工艺先进、品种齐全,在世界露天矿山领域处于领先地位,特别是智能化开采技术的开发、无人驾驶矿车的应用居于领先水平;卡特彼勒公司拥有全工位系统化的采矿装备,占有世界采矿装备制造领域最多的市场份额。

1 露天煤炭资源

1.1 露天煤炭资源丰富且赋存条件简单

美国适宜露天开采的煤炭资源十分丰富,2021年在产煤矿适合露天开采的可采储量为59.22亿t,占煤炭总可采储量的53.15%,遍布19个州,67%以上分布在密西西比河以西。

美国煤炭资源主要分布在阿巴拉契亚煤区、内陆煤区和西部煤区(包括波德河煤田)三大地区,3个地区探明储量所占比例分别为27.25%、22.86%和49.88%。从地理分布上看,煤炭储量集中在怀俄明、伊利诺伊、西弗吉尼亚、宾夕法尼亚、北达科他、蒙大拿、肯塔基、印第安纳、德克萨斯和科罗拉多10个州,这10个州的煤炭储量占美国煤炭总储量的93%;其中怀俄明州拥有全国35.84%的探明储量,伊利诺伊州列第二,占15.2%,西弗吉尼亚居第三,占11.96%[2]

以密西西比河为界划分,西部较东部资源丰富,占全国储量的67.51%,且适于露天开采的储量为东部的10倍。东部多为优质炼焦煤、动力煤和无烟煤,发热量较高、灰分低,但含硫量高(2%~3%);西部煤质相对较差,多为次烟煤和褐煤,发热量较低,但同时含硫量也较低(约1%)。

美国的主要煤田有波德河煤田、阿巴拉契亚煤田、伊利诺伊煤田,开发强度和储量最大的2个露天开采煤田是西部的波德河煤田和东部的阿巴拉契亚煤田,中部主要露天开采煤田是伊利诺伊煤田。

(1)波德河煤田是美国也是世界上已开发的探明储量最大的煤田。该煤田位于美国西北部的怀俄明州和蒙大拿州境内,探明储量934 亿t,其中13.2亿t适于露天开采。煤种为低灰(小于10%)、低硫(平均0.4%)、中等发热量(平均21.74 MJ/kg)的优质次烟煤。波德河煤田的可采煤层达20层以上,赋存稳定平整,总计煤层厚度60~110 m,位于最上部的怀俄达克煤层厚度8~53 m,平均厚度30.5 m,离地表一般在60 m以内,露天剥采比在3 m3/t以下,是该矿区和全美目前产煤最多的煤层。波德河煤田1969年开始开发,20世纪80年代以来迅速发展。2021年波德河煤田煤炭产量为227.99 Mt,占全国煤炭总产量的43.52%,主要为露天煤矿开采。

(2)阿巴拉契亚煤田是美国发现最早、开采时间最长、在美国煤炭工业发展史上最重要的煤田。阿巴拉契亚煤田位于美国东部,沿阿巴拉契亚山脉从北向南纵贯9个州。阿巴拉契亚煤田煤类齐全,其中,烟煤占92.5%,以炼焦煤为主;无烟煤占6.8%,位于北部宾夕法尼亚州东部,是美国唯一的无烟煤产地;褐煤占0.7%,位于南部亚拉巴马州。煤的灰分平均为14%,硫分平均为1.9%,发热量为30~33 MJ/kg。1970年以前,该煤田煤炭产量一直占美国煤炭总产量的70%以上,20世纪70-80年代仍占50%~60%,至2021年该煤田煤炭产量占美国总产量的26.86%。

(3)伊利诺伊煤田位于美国中部煤炭产区,主要在伊利诺伊州、印第安纳州和肯塔基西部境内。该煤田属不对称向斜盆地,盆地西南部有正断层,含煤地层为石炭纪,埋藏深度100~300 m,探明可采储量106 亿t。煤田东部、南部、北部可采煤层数量分别为9、5、3层,煤种为挥发分和硫分较高的烟煤,平均灰分为8.2%~10.3%,挥发分为31.4%~37.7%,水分9.2%~15.7%,硫分为0.9%~4.4%。煤田内大部分煤层结构简单,分布广且稳定,煤层平均厚度1.5 m,瓦斯含量中等,涌水量小。2021年该煤田煤炭产量65.66 Mt,占全国煤炭总产量的12.53%。

总体而言,美国适宜露天开采的煤田地质条件较为简单,煤层埋藏较浅。其中,东部地区煤层埋深一般为10~40 m,少数达60~100 m;煤层较薄,一般为1~2 m,少数为4~5 m;多为近水平单一煤层;剥采比较大,一般为7 m3/t;地形多丘陵或山地,沟谷发育,煤层多有露头,适于发展小型露天矿。西部地区与东部地区不同,煤层一般较厚,可达10~15 m,埋深较大,但剥采比较小,一般0.5~4.0 m3/t,适于建设大型露天矿。

1.2 20世纪70-80年代末露天煤矿发展迅速

1.2.1 近70年露天煤矿煤炭产量变化的3个阶段

20世纪末,露天煤炭开采量己占到矿物原料和固体燃料供应量的70%以上。美国的露天煤炭开采经历了3个主要阶段[1]

(1)快速上升阶段:1940-1975年。该阶段,美国露天煤炭产量增长了6.7倍,1975年,美国露天煤矿产量正式超过井工煤矿,占比达到55.17%(1971年的占比达到50.59%,但之后2年又降到50%以下),比1940年提高了近46个百分点。

(2)稳步上升阶段:1976-2008年。该阶段,美国露天煤炭产量增长了1.1倍,占比提高了约13个百分点,2008年露天煤炭产量1 063.04 Mt,达到峰值。

(3)逐年下降阶段:2009-2021年。2020年,美国露天煤炭产量达到最低值,为484.7 Mt,较2008年减少578.35 Mt,降幅达54.4%。1949-2021年美国露天采煤产量变化趋势如图1所示[3]

图1 1949-2021年美国露天采煤产量变化趋势

美国露天煤矿单矿产量受煤矿数量的影响较大。近30年来,随着煤炭产业结构调整,煤矿数量不断减少,露天煤矿单矿产量保持增长趋势。2021年露天煤矿平均单矿产量达97.5万t,是1993年42.2万t的2.1倍。1993-2021年美国露天煤矿单矿产量变化如图2所示。

图2 1993-2021年美国露天煤矿单矿规模变化

1.2.2 露天煤矿开采效率变化整体呈上升态势

近30年美国露天煤矿开采效率整体呈上升态势。2021年,美国露天煤矿生产效率达到峰值,为10.32 t/(工·h),2012年达到最低值,为8.14 t/(工·h)。2013年之后,受煤矿关闭的影响,生产效率呈现上升趋势。1991-2021年美国露天、井工煤矿生产效率变化趋势如图3所示[4]

图3 1991-2021年美国露天、井工煤矿生产效率变化趋势

2 露天煤矿开采技术与装备发展

2.1 露天煤矿主要开采技术发展

2.1.1 主要开采工艺

美国硬煤露天煤矿主要采用吊斗铲倒堆和单斗-卡车开采间断工艺,并向多种开采工艺联合使用的方向发展。美国约70%的露天煤炭产量由吊斗铲倒堆工艺生产。随着煤炭开采条件的日益复杂,硬煤露天煤矿由开采初期的单一开采工艺、单斗-卡车工艺,向吊斗铲剥离与采装设备-卡车运输采煤的联合开采工艺过渡,吊斗铲台数增加到3~4台、斗容不断扩大;吊斗铲倒堆剥离工艺由简单的一次倒堆作业、扩展到平台倒堆作业和内排土场面倒堆作业3种形式。

2.1.2 典型开采工艺特点分析

(1)吊斗铲倒堆间断工艺在西部煤田露天煤矿的应用。主要集中在西部的波德河煤田,大部分煤炭资源适合露天开采,开采条件优越,表土层薄、煤层厚,剥采比为1~4 m3/t;20世纪70-80年代的10年间新建了18处1 000万t/a以上的露天煤矿,主要分布在怀俄明州,采取吊斗铲倒堆开采工艺,分区开采,前一采区开采完成后作为后一采区的排土场。吊斗铲倒堆剥离是生产环节合并式工艺,采用大型挖掘机(机械铲或吊斗铲)进行倒堆剥离,在美国沿用已久,应用最广。

(2)吊斗铲倒堆开采工艺在东中部煤田露天煤矿的应用。大多位于东部的阿巴拉契亚煤田和中部的伊利诺伊煤田,覆盖层在12~15 m时采用单斗铲、厚度达45 m左右时采用吊斗铲,剥采比较大。开采多煤层时,吊斗铲先在剥离段的工作帮一侧,煤面露出来后,吊斗铲在排土场一侧挖煤层间的夹石,其行走方向与剥离走向平行。

(3)单斗-卡车工艺在东部煤田露天煤矿的应用。主要分布在阿巴拉契亚煤田,山坡地形露天煤矿采用等高线开采法剥离和采煤,沿等高线向上剥离,剥采比逐渐增大,最大可以达到30 m3/t,当超过经济合理界限时就改变工作线推进方向;主要装备是前端式装载机、矿用卡车、推土机。丘陵地形露天煤矿在山坡地形露天煤矿开采工艺的基础上进行了改进,采用箱形等高线开采法,将采场划分成几个块段,利用地形条件,逐段进行开采,就近排土;主要装备是推土机、前端式装载机,有些煤矿也使用规模较小的吊斗铲。

2.2 露天煤矿主要开采设备及发展

2.2.1 总体情况

美国露天煤矿开采设备规格、品种齐全,拥有世界最大型的吊斗铲、机械铲、自卸卡车、牙轮钻机等,20世纪60年代露天煤矿已经使用斗容达168 m3吊斗铲、138 m3的剥离机械铲。

20世纪70年代以后,吊斗铲斗容不断扩大并逐渐取代机械铲,1969年比塞洛斯国际公司(BUCYRUS-ERIE)制造的4250W型吊斗铲的斗容为168 m3,臂长94.5 m,为当时世界之最;目前美国使用的吊斗铲大部分斗容在42~88 m3,少数大型吊斗铲斗容大于88 m3。在采装设备中,各种类型的单斗挖掘机使用广泛。单斗铲规格不断增大,最大达49.5 m3。重型液压单斗铲是一项革新,其斗容达23 m3,而以斗容7.6~17.0 m3者应用最多。轮斗挖掘机作为连续开采设备,新一代的轮斗铲已能适应较硬物料。前装机可作为装载机械,也可作为采运设备,由于灵活性好,在中小露天矿中广泛使用。集采装、运输、卸土为一体的拖拉铲运机,装载容量可达33.6 m3,装运煤时可达42.8 m3或37 t。在20世纪80年代矿用卡车载重量以154 t为主,近年来,载重量250 t和400 t应用较多。带式输运机运输方式由于运量大、可靠性好、运输成本低而获得广泛应用。

2.2.2 美国矿用卡车的发展

矿用卡车是硬岩露天矿山的主要运输设备,大型露天矿山一般需要几十或上百台自卸卡车,美国矿用卡车的发展主要包括3个方面。

(1)卡车规格不断更新。矿用卡车最大载重量由20世纪80年代初期的154 t提高到2000年的327 t,露天矿单位运费降低了50%。目前美国最大的矿用卡车是400吨级[5]

(2)卡车传动效率不断提高。使用高效交流传动装置驱动的290 t卡车行驶速度高于154 t的卡车速度,同时由于交流减速系统本身的特性,这种大型卡车能在短距离内刹车,保证了大载重量的卡车在下坡运行时能以更快速度行驶,行驶速度提高了30%,同时缩短了卡车的运行循环时间、提高了运输效率。卡特彼勒公司2008年生产的Cat 797F型卡车是卡特最大的自卸卡车,是业内燃油效率最高的卡车之一。

(3)卡车完好率与可靠性不断增强。随着设计与制造水平的提高,至今为止卡车购买或租赁协议均能保证卡车完好率在90%以上,运营良好的车队通常能达到85%~90%的完好率,从而降低了单位开采成本。

2.2.3 主要装备应用效果评价

(1)P&H单斗挖掘机(电铲)参数。20世纪末,珀林&哈尼施菲格公司(Pawling &Harnischfeger,P&H)生产的单斗挖掘机,斗容10~45 m3,剥离铲斗容25 m3,煤铲斗容35 m3;P&H系列电铲采用工业领先的IGBT交流电技术,装有Centurion电控系统,具有监控和数据集成功能,可以通过通用性电铲交互界面与矿山管理系统交换数据,并拥有PREVAIL远程状态监控系统,进行实时设备状态和性能管理。

(2)比塞洛斯国际公司和卡特彼勒公司吊斗铲参数。美国露天煤矿爆破后采用吊斗铲倒堆剥离,吊斗铲斗容在30~168 m3之间,臂长在70~125 m之间。比塞洛斯国际公司20世纪50年代末生产的吊斗铲,最大斗容是168 m3,臂长94.5 m,整机重量12 000 t。20世纪末,黑雷露天煤矿有3台比塞洛斯国际公司的吊斗铲,最大的BE-2570WS型吊斗铲斗容122 m3,臂长110 m,机重6 700 t;第二台是BE-1570W型,斗容69 m3,臂长97.5 m;第三台是BE-1300W型,斗容34 m3,臂长92 m。美国卡特彼勒公司目前生产3款吊斗铲:CAT8000型号吊斗铲斗容24~34 m3,臂长75~101 m,工作重量1 988 t;CAT8200型号吊斗铲斗容46~61 m3,臂长100 m,工作重量4 100 t;CAT8750斗容76~116 m3,臂长109.7~132.5 m,工作重量7 500 t。

(3)卡特彼勒卡车参数。20世纪末,卡特彼勒生产的自卸卡车载重量为86、177、218 t,主要应用于波德河煤田的大型露天煤矿(1991年黑雷露天煤矿的产量是2 810万t,采用斗容30 m3和42 m3的机械铲、170 t自卸卡车。当时美国最大的机械铲斗容达137 m3,最大自卸卡车载重318 t)。目前,卡特彼勒矿用自卸卡车主要有7个型号,最小型号是Cat785,载重136 t,也是卡特彼勒第一台矿用卡车;最大型号是Cat798AC,载重372 t。卡特彼勒电传动自卸卡车主要有Cat794AC、Cat796AC和Cat798AC三款,载重量297~372 t。卡特电传动系统的特点是高电压(2 600 V)、低电流。卡特彼勒开发的MineStar Command自动驾驶系统的装卸量已经超过24亿t。

2.3 露天矿智能化技术

与原有的矿用卡车相比,无人驾驶矿车每天多作业2~3 h,年作业时间近7 000 h,可提高生产效率20%~30%[5];而且,无人驾驶卡车减少了人为操作而引发事故。

2.3.1 卡特彼勒无人驾驶矿车技术的发展

(1)无人驾驶矿车的起步。20世纪80年代末美国卡特彼勒公司开始矿用卡车无人驾驶的研究,以135 t 的Cat785型矿用卡车为基础改装出“矿用自动化卡车”(Autonomous Mine Truck,AMT);1996年,卡特彼勒在矿业展览会首次推出了第一辆无人驾驶矿用卡车,该型卡车前、后、侧面均配备了扫描雷达系统,可检测道路上的人员和障碍物,卡车到达装车位置时自动停车。

(2)矿山之星系统(Mine Star)在无人驾驶矿车的应用。2008年卡特彼勒公司开发了240 t 的Cat793F大型无人驾驶矿用自卸卡车;之后推出了综合性的采矿作业与设备管理系统——矿山之星(Mine Star),该系统由车队管理系统(Fleet)、地形管理系统(Terrain)、安全探测系统(Detect)、设备诊断系统(Health)与协同指挥系统(Command)5个性能套件组成。系统性能为全集成式,所有信息可被整个系统共享,用于优化生产效率、增强安全性,提升装备的利用率及工作时间。

(3)无人驾驶矿车在矿山的应用实践。2012年7月,卡特彼勒为所罗门铁矿制造了45台Cat793F无人驾驶卡车,并提供完整的矿山之星系统,无人驾驶卡车增加至63辆;2013年,福特斯克金属集团使用卡特彼勒的矿山之星管理59台无人驾驶卡车,建立了世界单一矿区规模最大的露天矿无人车队;2019年,卡特彼勒为力拓集团制造生产20台Cat793F无人驾驶矿用卡车组成的车队,助力其实现矿山自动化和数字化。卡特彼勒公司至今已经拥有无人驾驶卡车超过350台,累计运量超过50亿t。

2.3.2 无人驾驶矿车供应商的解决方案

无人驾驶卡矿车的研究开始于20世纪70年代。目前,全球有六大矿用卡车供应商都在进行无人驾驶矿用车的应用与研究,见表1。1994年,卡特彼勒公司2台无人驾驶矿卡在美国投入使用;1995年,日本小松公司1台载重77 t的矿卡在日本的一个采石场进行无人驾驶采矿试验。

表1 无人驾驶矿车解决方案主要供应商

公司国家自动驾驶矿用卡车型号首次商用年份商用项目地矿种合作伙伴商业运营数量卡特彼勒美国卡特789D、793D、793F、797F、小松930E、卡特794AC2013澳大利亚、加拿大、巴西铁矿、铜矿、油砂矿、金矿、煤矿必和必拓、力拓集团、淡水河谷、帝国石油(Imperial Oil)、泰克资源(Teck)280+小松日本适用于自有品牌的矿卡2008澳大利亚、智利、加拿大铁矿、铜矿、油砂矿、煤矿力拓集团、智利国家铜业公司(Codelco)、桑科能源公司(Suncor)250+ASI美国适用于其他品牌的矿卡2018澳大利亚、乌克兰铁矿福瑞斯克公司(Ferrex-po)、罗伊山公司(Roy Hill)90+沃尔沃瑞典FMX货车2018挪威石灰石矿布伦纳于卡克公司(BrØnnØy Kalk AS)6日立日本日立EH5000AC3矿卡2018澳大利亚煤矿澳大利亚电力公司斯坦威尔集团(Stanwell)BELAZ白俄罗斯BELAZ7513系列矿卡2018俄罗斯煤矿西伯利亚煤炭能源公司

(1)卡特彼勒公司Mine Star系统的5个功能模块及运行。车辆管理系统能够提供实时的设备跟踪,按作业计划分配车辆及利用率统计管理。生产现场管理系统能对挖掘、装载、排土等作业进行精细管理。安全探测系统依靠环境感知探测器与报警系统用于辅助操作避免发生碰撞。设备诊断系统能够显示设备运行状况及运行数据,实现对设备诊断分析并实时上传数据。Mine Star系统的各个功能模块相关数据和信息可以共享,实现卡车装载、运输、卸载等环境信息感知以及车辆装载点、卸载点、行驶路径的规划。

(2)小松公司自动化运输系统(AHS)在矿用卡车的应用。小松公司矿用卡车的无人驾驶主要通过自动化运输系统(Autonomous Haulage System,AHS)实现,系统用控制装置、GPS卫星、无线通信技术和软件来取代原来坐在驾驶室内的司机。自动化解决方案有限公司(ASI)主要为其他品牌或型号的矿用卡车提供后装自动驾驶方案。

3 露天煤矿生态环境保护效果显著

3.1 美国矿山环境保护以立法为基石

美国在矿山地质环境研究与保护方面以立法为基础。矿山地质环境保护是生态环境保护的重要组成部分,第一次工业革命以后,随着世界经济的不断发展,全世界环境污染范围越来越大、危害越来越严重,美国随即开始了环境保护立法工作。美国最早的环境保护法规可追溯到1872年的《黄石国家公园法》;20世纪60年代以后,美国矿产资源开发在为经济发展提供强大动力的同时,带来的环境问题也日趋复杂;于是,美国开启“从污染到治理”的发展模式,出台了一系列矿山环境保护法律法规。

《露天采矿管理与复垦法》(1977)[7]规定了露天采矿环境治理的标准、程序、治理目标与治理技术要求,使复垦成为煤炭开采的一部分,采矿经营者必须将土地恢复到开采以前的状态;土地复垦基金属于美国国库中的单一账户,主要目的是为老矿复垦筹集资金,缴纳标准为:从事煤炭开采活动的企业必须按规定缴纳复垦基金,露天煤矿为35美分/t,井工煤矿为15美分/t或其售价的10%(以少者为准),或按煤种销售价来上缴,如褐煤按10美分/t或其售价的2%(以少者为准),按季度缴纳;土地复垦保证金制度是约束矿主主动按照规定的标准进行土地复垦,保证金按许可证批准的复垦要求确定,因各采矿区地理、地质、水文、植被的不同而有差异。煤矿土地复垦验收标准:规定植被种植5年后验收;要求种植牧草每公顷干物质产量1 800~1 900 kg/hm2,种植农用地产粮食每公顷产量3 000~5 400 kg/hm2。验收如不达标,需要过5年后再进行第二次验收,否则不返还保证金。

《大气净化法修正案》(1990)对各地区空气质量作了分类,对未达标地区实施制裁。环保局制定了防止酸雨计划,迫使原来生产高硫煤的中东部煤矿减产、停产,生产低硫煤的西部煤矿得到开发机会。

3.2 美国矿山土地复垦机构设置专业且资金来源稳定

美国政府对矿区复垦的管理多设立专门的机构。美国为强化矿区土地复垦工作,在内政部设露天采矿与复垦办公室负责监管全部矿山土地复垦工作,贯彻执行《露天采矿治理与复垦法(1977)》并监督其实施情况,负责制定颁布该法的实施细则,审批矿山开采与复垦计划等。

美国矿山土地复垦资金来源明确稳定。美国对于《露天采矿管理与土地复垦法》颁布前的采矿破坏土地恢复治理问题,将法律颁布前和法律颁布后分别明确治理责任,根据开采方式和矿山地形条件,法律颁布后的矿山损毁土地由开采者进行复垦,开采者向美国内政部缴纳复垦保证金,若完成复垦且验收合格该部分费用返还开采者;法律颁布前的采矿损毁土地由国家出资进行恢复治理,主要的资金来源于国库设立的复垦保证金,包括采矿企业缴纳的费用、滞纳金、罚款、捐款等。

3.3 美国露天煤矿开发以保护环境为前提

美国露天煤矿矿区原有生态环境呈现多元化特征,例如阿巴拉契亚煤田处于温热带森林,波德河煤田位于寒带草原,但这不影响美国煤炭资源的开发。

美国露天煤矿开发强调能够恢复为扰动之前的生态功能,生态修复与采矿工程一体化,并且将生态环保工作贯彻于整个采矿生命周期。土地复垦是矿产资源开发中保护土地的必然选择,美国《露天采矿与复垦法(1977)》规定,采后土地必须恢复到原来的状态,同时需改善矿区扰动的生态环境;具体要求是:农田和森林恢复原状,控制水蚀和有毒物的沉积;保证地表不变和地下水位维持原有水平;注重有害和酸性物的预防和治理;防止堆积物产生滑坡等。

环境影响评价是露天资源开发的先决条件。环境影响评价是对在经济活动影响下环境保护的局部预测,一般由项目申请者(公司)提交环境影响报告书或由公司出资聘请无利益关系单位专家进行评价。美国露天资源开发环境影响评价的具体要求由《国家环境政策法(1969)》[8]及《新建露天煤矿环境影响评价指南(1979)》提出,环境影响评价的审查和通过是采矿权审查和授予的前提。环境影响评估的要求是科学性、公开性,即环境影响评价结论要具备客观性和合法性;要考虑公众意见,有公共机构(协会)的参与等。

4 结语

美国煤炭资源赋存广泛,地区分布比较均衡,开采以露天开采为主;美国煤炭产业技术的发展始终站在产业前沿,在不断进行技术革新、设备更新的同时,保持提高设备的稳定性与可靠性。美国具有健全和完善煤炭法律体系,是煤炭产业发展的基石,根据煤炭工业发展形势,运用法制手段对煤炭领域的问题进行调节和规制。美国煤矿的生态环境建设是生产的前提,有相应的法律法规及保障机构由始到终为煤矿绿色建设保驾护航。

与美国相比,我国煤炭产业的发展也应根据现状与形势,不断调整和完善法律法规;加大技术与设备的革新力度,在快速发展的同时保持稳定和可靠;加固安全生产的基础,淘汰落后产能,推进高效装备设备使用,完善相应的人员培训,让人员、设备、环境形成协调统一的良性循环机制,真正实现依法治煤,建立高效、安全、绿色、环保的露天煤矿。

参考文献:

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[3] EIA. Annual Coal Report(2021)[M]. (2022-10-19)[2023-08-30].Washington DC:EIA,2022.

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[5] Statista. Productive capacity of coal mines in the United States from 2009 to 2018, by mine type [EB/OL].(2021-1-27)[2023-08-30]. https://www.statista.com/statistics/1106977/coal-mine-productive-capacity-by-type/,2019-10.

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Research on the development of open-pit coal mine in the United States

ZHANG Zhouai1, ZHAI Yujia2, YUN Yimeng3, WANG Han1, MIAO Weifeng1, JIN Lei1, DU Yongzhi1, LI Xinpeng1, BEI Ruonan1, ZHANG Peiyi1

(1. China Energy Baorixile Energy Co., Ltd., Hulun Buir, Inner Mongolia 021000, China;2. Information Institute of Ministry of Emergency Management of PRC, Chaoyang, Beijing 100029, China;3. Publicity and Education Center of Ministry of Emergency Management of PRC, Dongcheng, Beijing 100013, China)

Abstract This paper expounds the development process and current situation of open-pit coal mine resources and production in the United States, as well as the mining technology and equipment of open-pit coal mines, and summarizes the practice and current situation of ecological environment protection. The results show that the coal resources suitable for open-pit mining in the United States are abundant, widely distributed, and have superior mining conditions. In the past 70 years, coal production in the United States, especially open-pit coal mining, has experienced three main processes: rapid development, steady development and gradual decline. Hard coal open-pit coal mines mainly adopt the discontinuous process of bucket shovel dumping and single-bucket-truck mining, and develop to the joint use of multiple mining processes; the United States has advanced open-pit mining technology and equipment manufacturing processes with complete varieties, leading the world in the field of open-pit mines.

Keywords open-pit coal mine in the United States; current situation of development; mining technology; open-pit equipment; ecological construction

中图分类号 TD824

文献标志码 A

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引用格式:张周爱,翟禹镓,云祎萌,等. 美国露天煤矿发展研究[J]. 中国煤炭,2023,49(9):130-137.DOI:10.19880/j.cnki.ccm.2023.09.019

ZHANG Zhouai,ZHAI Yujia,YUN Yimeng,et al. Research on the development of open-pit coal mine in the United States[J]. China Coal,2023,49(9):130-137.DOI:10.19880/j.cnki.ccm.2023.09.019

作者简介:张周爱(1984-),男,湖北蕲春人,工程硕士,高级工程师,从事露天煤矿采矿工程及安全生产管理研究工作。E-mail:11550128@chnenergy.com.cn

(责任编辑 郭东芝)

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