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1705356593 小龙潭煤矿布沼坝矿坑阶梯操作面全景/摄影 祁凯
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1705356595 小龙潭煤矿从20世纪50年代开始开采,矿区以南盘江为界分为两个井田,江北井田由小龙潭露天矿开采,江南井田由布沼坝露天矿开采。到20世纪八九十年代,小龙潭露天矿成为云贵煤炭基地重点矿区,附近电厂承担着云南电网主力发电任务。
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1705356600 布尔台煤矿/摄影 任世明
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1705356602 布尔台煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗,井田面积193平方千米,矿井设计可采储量为20.16亿吨,矿井设计生产能力为每年2000万吨,是一座集生产、洗选、储装、外运综合布局的特大型高产高效现代化矿井。
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1705356604 进入21世纪,一大批露天矿更是喷薄而出。2008年,内蒙古乌珠穆沁的白音华露天矿建成投产。2014年,内蒙古鄂尔多斯的哈尔乌素露天矿建成投产。2019年,陕西神木的西湾露天矿建成投产。
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1705356606 截至2017年,全国露天煤矿约有420座,其中年产量超过1000万吨的大型露天煤矿达到19座。
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1705356608 不过,露天开采只适用于那些埋深较浅且厚度较大的煤层。到2017年,全国露天煤矿年产量仅有5.28亿吨,只占当年全国煤炭总产量的15%左右。那么,面对深部的煤层,在没有像露天开采那样宽敞的作业空间时,我们又会遇到怎样的难题?
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1705356610 叁 地下世界
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1705356612 在我国,超过29亿吨、约占全国煤炭总产量85%的煤炭是从黑暗的地下世界中开采出来的。可是,地下煤层往往深达数百米,有的甚至超过千米。怎样才能采出规模如此巨大且埋藏如此之深的煤炭?
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1705356614 首先,人们必须想方设法在地表和煤层之间,开凿出一条条或水平、或倾斜、或垂直的通道,搭建起一个合理的井下生产空间。这些通道不仅是输送煤炭、土石的运输通道,也是输送人员和设备的运输通道,更是深井之下人员、运输、通风、排水、供电、通信、救援等的安全保障通道。沿着这些通道,人们终于能够触及深埋于地下的煤层。
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1705356616 然而有些煤层过于庞大,它们横向延伸超过数千米,厚度达到上百米。在没有机械的时代,面对这样的“庞然大物”,人们只能手刨肩背,将煤炭一点点从煤层上剥落,再一筐筐背送至地面。在条件相对优越的地方,可以使用炸药炸碎煤层,借助井下轨道和矿车完成煤炭运输。即便如此,其难度仍然超乎想象。
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1705356618 幸好机械化的进步让井下作业发生了转机,煤层破碎、装载、运输,以及地下空间的支护等工作开始逐渐被机械取代,开采效率也随之大幅提升。其中,最先进的地下开采工作均由机械完成,这意味着人工采煤的时代将彻底终结。
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1705356620 以内蒙古鄂尔多斯神东矿区的上湾煤矿为例,在200多米深的矿井下,工作人员通过控制台便可操控世界最大采煤机,一次性可采出8.8米厚的煤层。与此同时,在开采的工作面上,128台液压支架一字排开,长度接近300米。液压支架接收指令,有序进退,实现对采煤现场顶部岩石的安全支护。采下的煤炭则沿着数千米长的运输胶带,被及时输送至地表。所有工作井然有序,一气呵成。
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1705356622 截至2019年,全国已有98%的大型煤矿实现了机械化采煤,井下事故遇难的人数从2004年的6027减少至316,事故发生系数[2]下降超过97%。
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1705356627 江苏徐州姚桥煤矿智能工作面/摄影 李新建
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1705356629 在一些机械化智能生产煤矿,从采煤机割煤、支架移架,到刮板输送机推溜等采煤动作,已全部实现自动化。煤炭生产不再需要人员直接接触,只需在集中控制室完成操作指令,这不仅让工作人员的安全得到了保障,也大大提高了生产效率。
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1705356631 此外,在多种机械的助力之下,即使面对错综复杂的地下世界,采煤工作也变得游刃有余。对于近水平状、厚度小于7.5米、赋存条件简单的煤层,人们可以沿着煤层推进,一次性将煤炭采出,此即长壁采煤法。
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1705356633 对于近水平状、厚度一般超过5米的厚煤层,人们可以自上而下,分多层开采。当然,也可以自下而上进行放顶煤开采,这种开采方法是先在煤层底部采出2到3米的高度,再利用顶板压力或者人工方法,使顶部煤层直接垮落、破碎、放出。
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1705356635 任凭地下煤层肆意展布,人们只管见招拆招。截至目前,我国的采煤方法多达十几种,是世界上采煤方法种类最多的国家。
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1705356637 相较于露天开采,从挖掘各种地下通道到应对不同形态的煤层和地表,地下开采的每一步都异常艰难。当然,煤层开采的“艺术”并非一成不变,人们可根据实际情况,在两种开采方式间切换或组合使用。
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1705356639 当露天开采的成本超出合理的经济范围时,就需要转向地下开采。而当地下环境变得恶劣时,人们就不得不转为露天开采。以宁夏石嘴山的大峰煤矿为例,煤层的自燃使得地下温度居高不下,严重危害作业人员的安全。所以,自2007年起,该煤矿的开采方式从地下转向了露天。
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