露天煤礦開採區別於其他露天開采的地質特徵是地層性質及其相對較低的價值，這通常需要露天煤礦在大面積上移動大量覆蓋層（即，它具有高剝離比). 因此，露天煤礦開發了專門的設備和採礦技術。 示例包括在 30 至 60 m 寬的條帶中開採、在長達 50 km 的坑中側拋材料的吊鬥鏟露天礦。 由於相關區域受到嚴重干擾，恢復是採礦週期不可或缺的一部分。
露天煤礦從小型（即年產量低於 1 萬噸）到大型（年產量超過 10 萬噸）不等。 所需的勞動力取決於礦山的規模和類型、設備的規模和數量以及煤炭和覆蓋層的數量。 有一些典型的衡量標準可以表明勞動力的生產率和規模。 這些都是：
1. 每名礦工的產量以每名礦工每年的噸數表示； 這將從每名礦工每年 5,000 噸到每年每名礦工 40,000 噸不等。
2. 移動的材料總量以每位礦工每年的噸數表示。 該生產力指標結合了煤炭和覆蓋層； 每個礦工每年 100,000 噸的生產率會很低，每個礦工每年 400,000 噸是該規模的最高生產率。
由於涉及大量資本投資，許多煤礦採用連續 XNUMX 天的輪班制。 這涉及四名機組人員：三名工作人員三班倒，每班八小時，第四名機組人員負責輪值休假。
礦山規劃
露天煤礦的礦山規劃是一個重複的過程，可以用清單來概括。 該週期從地質學和市場營銷開始，以經濟評估結束。 隨著項目經歷不同的批准和開發階段，規劃的詳細程度（和成本）會增加。 可行性研究涵蓋開發之前的工作。 生產開始後使用相同的清單來製定年度和五年計劃以及關閉礦井和在所有煤炭被開採後恢復該地區的計劃。
值得注意的是，規劃的需要是持續不斷的，並且計劃需要經常更新以反映市場、技術、立法和隨著採礦進展而了解的礦床知識的變化。
地質影響
地質特徵對特定露天煤礦所用採礦方法和設備的選擇有重大影響。
接縫姿態俗稱 沾, 表示正在開采的煤層與水平面之間的角度。 傾角越陡，開採難度越大。 傾角也會影響礦山的穩定性； 吊鬥鏟作業的極限傾角約為 7°。
實力 煤和廢石的數量決定了可以使用什麼設備以及是否必須對材料進行爆破。 東歐和德國普遍使用的鬥輪挖掘機等連續採礦設備僅限於使用不需要爆破的強度非常低的材料。 然而，通常情況下，覆蓋層太硬，如果不進行一些爆破將岩石破碎成更小的塊，然後可以用鏟子和機械設備挖掘，就無法挖掘。
作為 深度 煤層的增加，將廢物和煤炭運輸到地表或垃圾場的成本變得更高。 在某種程度上，地下開採比露天開採更經濟。
可以開採薄至 50 毫米的煤層，但煤炭的回收變得更加困難和昂貴，因為 接縫厚度 減少。
水文 是指煤和覆蓋層中的水分含量。 大量的水會影響穩定性，並且泵送要求會增加成本。
煤炭的規模 儲備 經營規模會影響可以使用的設備。 小型礦山需要更小且相對更昂貴的設備，而大型礦山享有規模經濟和較低的單位生產成本。
環境特點 是指開採後覆蓋層的行為。 一些覆蓋層被稱為“產酸”，這意味著當它暴露在空氣和水中時會產生對環境有害的酸，需要特殊處理。
上述因素加上其他因素的組合決定了哪種採礦方法和設備適合特定的露天煤礦。
挖礦週期
露天煤礦開採方法可分為一系列步驟。
去除表土 將其存儲或替換到正在修復的區域是循環的重要組成部分，因為目標是使土地使用至少恢復到與採礦開始前一樣好的狀態。 表土是重要的組成部分，因為它含有植物養分。
地面準備 可能涉及使用炸藥將大塊岩石打碎。 在某些情況下，這是通過帶有裂土器的推土機完成的，裂土器使用機械力將岩石破碎成更小的碎片。 一些岩石強度低的礦山不需要地面準備，因為挖掘機可以直接從岸邊挖掘。
廢物清除 是開採覆蓋在煤層上的岩石並將其運至垃圾場的過程。 在露天礦中，垃圾場位於相鄰的地帶，這是一種側拋作業。 然而，在一些礦山中，由於煤層的結構和可用的傾倒空間，傾倒場可能在幾公里之外，因此必須通過卡車或傳送帶將其運至傾倒場。
採煤 是將煤從礦井中的裸露工作面清除並運出坑外的過程。 接下來會發生什麼取決於煤炭市場的位置及其最終用途。 如果送到現場發電站，它會被粉碎並直接進入鍋爐。 如果煤品位低，可以通過在選礦廠“洗”煤來提質。 這將煤和覆蓋層分離以產生更高品位的產品。 在將其投放市場之前，這種煤通常需要進行一些破碎以使其大小均勻，並進行混合以控制質量差異。 它可以通過公路、傳送帶、火車、駁船或輪船運輸。
復原 涉及塑造垃圾場以恢復地形並滿足排水標準，更換錶土和種植植被以使其恢復原狀。 其他環境管理考慮因素包括：
- 水管理: 分流現有水道，通過沉積物壩和循環利用控制礦井水，以免污染水排放
- 視覺規劃 : 確保視覺影響最小化
- 植物群和動物群: 恢復樹木和植被並取代本土野生動物
- 考古: 保護和/或恢復具有重要文化意義的遺址
- 最終無效: 採礦停止後如何處理這個洞（例如，它可能被填滿或變成一個湖）
- 空氣沖擊和振動，由於爆破，如果附近有建築物，則需要通過特定技術進行管理
- 噪音和灰塵，需要對其進行管理，以避免對附近的住宅和社區造成滋擾。
露天煤礦開採對整體環境的影響可能很大，但通過在企業的所有階段進行適當的規劃和控制，可以對其進行管理以滿足所有要求。
採礦方法和設備
露天採煤主要採用三種開採方法：卡車和鏟車； 吊索; 和基於輸送機的系統，例如斗輪挖掘機和坑內破碎機。 許多礦山使用這些技術的組合，還有一些專業技術，例如螺旋採礦和連續高壁採礦機。 這些僅佔露天煤礦開採總產量的一小部分。 吊鬥鏟和鬥輪系統專為露天採煤而開發，而卡車和電鏟採礦系統則用於整個採礦業。
卡車和鏟子 採礦方法涉及挖掘機，例如電繩鏟、液壓挖掘機或前端裝載機，以將覆蓋層裝載到卡車中。 卡車的大小從 35 噸到 220 噸不等。 卡車將覆蓋層從採礦工作面運送到傾倒區，在那裡推土機將推動和堆放岩石以塑造傾倒場以進行修復。 卡車和鏟子方法以其靈活性著稱； 世界上大多數國家都有這樣的例子。
拉鏟 是開採覆蓋層最便宜的方法之一，但其操作受到吊桿長度的限制，吊桿長度通常為 100 米。 吊鬥鏟在其中心點擺動，因此可以將材料傾倒在離它所在位置大約 100 m 的地方。 這種幾何形狀要求將地雷佈置成狹長的條帶。
吊鬥鏟的主要限制是它只能挖掘大約 60 m 的深度； 除此之外，還需要另一種形式的輔助覆蓋層清除，例如卡車和鏟車車隊。
基於輸送機的採礦系統 使用傳送帶代替卡車運輸覆蓋層。 在覆蓋層強度低的地方，可以用鬥輪挖掘機直接從工作面開採。 它通常被稱為“連續”採礦方法，因為它可以不間斷地給覆蓋層和煤炭供料。 拉鏟和鏟子是周期性的，每次鏟斗裝載需要 30 到 60 秒。 較硬的覆蓋層需要結合使用爆破或坑內破碎機和鏟裝，以將其送入輸送機。 基於輸送機的露天採煤系統最適用於必須將覆蓋層運輸很遠或很高的地方。
結論
露天煤礦開採涉及專門的設備和採礦技術，可以從大面積地區清除大量廢物和煤炭。 康復是該過程中不可或缺的重要部分。