还记得那个变身万亩良田的露天矿么？

对，就是那个用“易容术”在煤矿开采过后进行复垦绿化的准能集团黑岱沟煤矿。

就是这个我国自行设计、自行施工的特大型露天煤矿——准能集团黑岱沟露天煤矿，在前不久登上了央视热播纪录片《超级工程III》。

凭什么呢？别急，这就告诉大家：

一项旨在解决露天矿开采安全高效的“超级工程”

在之前，我们向大家介绍过如何进行露天煤矿开采，大家还记得么？

这里先简单回忆一下，露天煤矿开采，首先要移走煤层上覆的岩石、表土等覆盖物，使煤敞露地表而进行开采。其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。

准能集团黑岱沟露天煤矿位于我国内蒙古中部，煤炭资源储量丰富、赋存条件得天独厚，出产含硫量极低、燃烧值很高的优质煤，而且煤层出奇的厚，接近30米！是世界上15米特厚煤层的两倍厚度，是一座名副其实的“国家宝藏”级煤田！但要想开采这些高品质的煤层，首先要解决一个难题，那就是要剥离掉煤层上部覆盖着约150米厚的黄土和岩石层，如果无法将岩石层和煤层分离，由此带来的时间、人员、设备、资金等问题对于露天煤矿的开采而言无疑是一个巨大而无法逾越的困难。

如何才能将如此厚度的巨大岩石层与煤层分离，而又不影响作业安全和环保呢？

准能集团黑岱沟露天煤矿通过跟踪研究国外露天矿开采技术和工艺发展，结合国内与黑岱沟露天煤矿实际，最终决定在采用松动爆破——单斗卡车工艺分台阶逐层剥离掉的黄土和岩石层的基础上，使用当时国内露天煤矿尚未使用过的高台阶抛掷爆破技术将下部40米厚的岩石层与煤层分开，这在当时就像是吃螃蟹的第一人一样，绝对堪称是一个大胆的决定。

黑岱沟露天煤矿用的高台阶抛掷爆破技术到底是个什么东东？

要想了解高台阶抛掷爆破技术，首先我们需要先来了解一下抛掷爆破。抛掷爆破是指炸药爆炸时，被爆破岩体的一部分沿最小抵抗线方向抛出的爆破方法，我们常见的主要是定向抛掷爆破，也就是我们常说的定向爆破，主要用于矿山基建剥离、筑坝、筑路堰、移山填海、平整工业场地等工程可以缩短工期，提高经济效益。

最小抵抗线是指在工程爆破中，通常将药包中心或重心到最近自由面的最短距离，一般常用W表示。（如下图所示）

 

而高台阶抛掷爆破和定向抛掷爆破的区别是台阶高度不同。20世纪60年代初期，在美国的McCoyCoal 矿进行尝试，该矿覆盖物厚度达18至24米，抛掷爆破能把40%的覆盖物抛到采空区。

在20世纪80年代初期，美国、澳大利亚等国家又对此技术进行研究，形成了抛掷爆破—拉铲、抛掷爆破—推土机、抛掷爆破—电铲—卡车等多种剥离工艺，台阶高度一般为40至50米，有时高达60至70米。目前还有加拿大、印度、约旦等国家的露天矿采用爆破剥离技术。采用此项技术，可将30%至65%的覆盖物直接抛掷到采空区，不再进行二次处理，剥离费用降低了30%以上。但不是所有的露天矿都可以采用该技术。采用该项技术要求煤层呈水平或缓倾斜，覆盖层厚度必须大于10米，覆盖岩石的裂隙、层理不发育，否则将极大地影响抛掷效果，甚至不能采用抛掷爆破。

技术创新突破重重困难

成就“超级工程”

确定了使用高台阶抛掷爆破技术进行露天煤矿开采并不意味着就可以在巨大岩石层与煤层分离的问题上高枕无忧了，要知道凡是爆破都会涉及到炸药、雷管这些危险品，还会涉及到人员安全、作业安全、环境保护等一系列问题，对于黑岱沟露天煤矿这样一个特大型露天矿而言，在高台阶抛掷爆破时任何一个环节出现问题都可能带来严重而危险的后果，怎么办？！只有借助与科技创新和周密组织及严格的制度落实才能保证一切问题得以顺利的解决。

数据分析，智能化设计爆破方案

黑岱沟露天煤矿通过调查研究和技术攻关，针对自身的生产特点、安全、环境要求，使用“台阶爆破数字化综合处理系统”进行爆破设计，利用高精度扫描仪进行坡面数据、台阶顶板、底板数据收集，将所有数据导入抛掷爆破设计软件进行孔位、孔深设计。

设计完成后形成电子地图发送至钻机终端，钻机根据GPS定位系统进行现场钻孔施工。通过这种与计算机技术、人工智能技术结合起来的爆破方案，可精确设计炮孔抵抗线，同时还能对爆后数据进行分析评价，提高抛掷爆破质量。

让每一根雷管都在精准掌握之中

抛掷爆破，爆区规模大，药量多，每孔的装药量均在2吨左右，爆破过程中需保证矿区内建（构）筑物及周围民房的安全，上千吨的炸药绝不能同时爆炸，因为同时爆炸会产生破坏性的地震波，甚至会引起地震！因此，黑岱沟采用逐孔起爆排间微差方式，每组爆破时间相差不到0.01秒，尽量降低同段孔数，减少同段起爆药量，减小爆破地震强度与范围，要达到这个目的，就需要采用电子雷管。

数码雷管即电子雷管，是一种采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管，具有延期精度高、安全性能好、可在线监测等特性，且延期时间可在1至10000毫秒区间进行任意设置，增大了延期时间的可供选择空间，为优化参数设计、获得最佳爆破效果奠定了基础。

目前黑岱沟露天煤矿抛掷爆破使用数码雷管，有效抛掷率较高精度导爆管雷管起爆系统提高4.8%，多抛出的有效量无需进行剥离，每年较高精度导爆管起爆系统可节约1897万元。

大孔径预裂爆破技术确保减小危害

由于抛掷爆破规模大，一次装药量多，爆破过程中对受保护区域的冲击较大，如果控制不当，则易对受保护区域造成破坏，形成裂缝、片帮、塌方等现象，影响边坡稳定性。黑岱沟露天煤矿采用大孔径预裂爆破技术，通过在边坡境界上钻一排密集的孔径为310毫米，钻孔角度为65°的预裂孔，装药时使用超低密度炸药，分三段装药，经过对装药结构和炸药性能的优化，使预裂爆破后既能形成标准预裂缝以阻隔爆破震动传播，降低爆破震动危害，同时又能减小炸药能量对预裂面的破坏，使爆后预裂面平整光滑，提高边坡稳定性。

炮孔装药犹如排兵布阵

抛掷爆破孔数多、装药量大且装药周期长，要求炸药稳定性高。因此，黑岱沟露天煤矿在矿抛掷爆破时选取重铵油炸药、铵油炸药及低密度炸药进行爆破。其中前6排孔装高爆速重铵油炸药，提高有效抛掷率，中间4排装铵油炸药，用于破碎岩石，后两排孔装铵油炸药、采用分段装药结构，减小后冲，以提高边坡稳定性，低密度炸药用于预裂孔，以减少爆破能量对预裂孔壁破坏，提高预裂效果，让每一个爆破孔都各司其职。

安全是确保爆破顺利进行的前提

露天矿抛掷爆破范围大，威力猛，黑岱沟露天煤矿要求必须按照人员和设备影响范围实施严格清场、严格警戒，确认警戒完成后进行起爆。 在爆破完成后，黑岱沟露天煤矿还通过岩石破碎情况、爆堆形状、沉降高度、有无后冲及有效抛掷率等各项参数对爆破效果进行评估，其中有效抛掷率为其中一项重要参数，计算抛掷量的重要依据。

填补国内空白的独一份儿

准能集团黑岱沟露天煤矿使用抛掷爆破技术在国内尚数首家，且是唯一一家，至今已成功实施了170次抛掷爆破，其相关技术经验在国内首屈一指，填补了国内抛掷爆破技术空白。

自2007年3月至今，共进行了170次抛掷爆破，总爆破量约2.54亿立方米；每次抛掷爆破炮区长480至610米，宽85米，每次抛掷爆破使用炸药量平均1200吨，炮孔直径310毫米，单孔装药量约2吨，爆量平均163万立方米，爆后约37%的岩石量（约60万立方米）抛向采空区，该部分岩量无需电铲剥离，可节省剥离费用640万元，有效提高了生产效率，降低了剥离成本。

在大自然面前

我们有着发自内心的尊敬

煤炭是大自然对人类的无私馈赠，为人类带来了光明和温暖，如何回馈自然？

黑岱沟煤矿在开采黑色的煤炭同时，也将绿色重新还给大自然。

在煤炭开采中，黑岱沟露天矿将煤层最上方的黄土层的“熟土”剥离、运输到一边，把剥离出来的岩土送到排土场等专门设置的场地进行排弃作业。

等煤炭开采结束后，进行回填和复垦，现在，复垦后的黑岱沟煤矿，已经是拥有春夏鲜花盛开、秋冬硕果丰收的万亩良田啦。

能源是人类活动的物质基础，人类社会的发展离不开优质能源和先进能源技术的使用。

国家能源集团不仅提供优质能源，同时对能源技术的改革创新工作加大投入，让绿色、高效、优质的能源推动我国的社会经济健康发展。