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学习笔记 | 几种露天煤矿边帮开采系统及应用

2026-02-25 00:51:45

边帮开采（也叫端帮开采，Highwall Mining）是一种介于井工开采和露天开采的重要的采矿方法，通常在露天矿开采受经济或技术制约停采的地方应用，不仅能够有效回收残留煤炭资源，而且避免了井工开采的大规模经济投入。

边帮开采时远程操控设备进行条带式开采，可最大限度减少人员在危险区域的活动，安全性很高。开采深度（条带的长度）按照设备能力并结合边帮压煤情况确定，通常在100-200米左右，最深可达300米以上，采硐之间留设保护煤柱保障开采过程中采硐顶板稳定不垮塌，满足采后设备安全顺利退出采硐。

基于边帮开采的工艺要求，边帮开采系统主要特性如下：

截割、运输装置能够远程遥控作业，并能够按照设定的路径前进/后退，移动偏差可控，保障留设煤柱的有效性；
运输装置具有一定的结构强度，实现运输功能的同时可兼做牵引救援装置，在采硐垮塌的情况下能回撤开采系统。

几种主要的开采系统

ADDCAR 边帮开采系统

ADDCAR边帮开采系统源于20世纪80年代末Larry Addington先生的构想，1990年第一套系统在美国西弗吉尼亚州布默县投入运营。目前ADDCAR系统已累计开采超过1.2亿吨煤炭，被证明是一种高效、低成本的开采系统。

ADDCAR 边帮开采系统采用连续采煤机作为前端截割装运装置，开采高度为1.5-5米，利用三对环形激光陀螺仪和加速度计来监测连续采煤机的航向、俯仰角和横滚角，配备了伽马传感器探测煤层与岩石的交界面，使操作员能够精确调整切割高度，从而最大程度地回采煤炭。通过精确导航，该系统最大开采深度可达500米，并能够实现切槽采垛两次截割作业，最大化采硐宽度。该系统已在多种采矿环境中应用，月产量最大可达10万吨以上，年产能突破百万吨。

Superior Highwall Miners（简称SHM）边帮开采系统

SHM公司成立于1994年，总部位于美国西弗吉尼亚州贝克利。与ADDCAR系统不同的是，SHM边帮开采系统的截割装置并非直接使用连续采煤机，而是根据截割高度配置了与推进臂连接的不同截割装置；运输采用双螺旋机构将煤炭从采硐内运出。

SHM边帮开采系统开采宽度3-3.5m，开采高度覆盖0.8-5米，采深最大300米，截割装置截割功率2×110kW（矮煤层）或2×149kW（厚煤层），月生产能力4-11万吨。

SHM公司于2007年11月被TEREX收购，2009年12月TEREX将采矿业务出售给Bucyrus公司，两年后CAT整体收购了Bucyrus公司。2022年CAT公司将边帮开采系统连同中厚煤层连采成套装备技术IP转让给了在印度的代理商Gainwell公司。

螺旋钻边帮开采系统

螺旋钻开采始于1950年代美国，初期钻孔直径、功率普遍较小。1995年澳大利亚CET公司逐步开发了直径1.5米的双螺旋钻用于边帮开采，后续又开发了最大直径1.9米功率1150kW的螺旋钻机，实现了最高单班（12小时）产量2437吨，推进深度203米。

上述三种开采装备各有所长，一般来看，对于煤层顶底板稳定、赋存条件较好的近水平厚煤层，ADDCAR系统更能发挥推进速度快、运输能力强的特性，实现高产高效；同等条件下薄煤层（1.5米以下）或软弱底板、顶板淋水等条件一般情况下，则SHM系统推进更容易，开采效率、安全性更好。

对于煤层较薄、顶板较为破碎、软弱底板等复杂开采情况下，螺旋钻具有圆形钻孔稳定性高的先天优势，即使在开采过程中塌孔也能够轻松旋转退出，自救能力和安全性更高。

我国边帮开采系统进展

我国机械化边帮开采探索始于2011年，最初采用横轴式掘进机或连续采煤机牵引可移动轮式皮带运输机进行生产，取得了成功。2020年，中国煤科太原研究院推出我国首套露天边帮开采成套装备，该系统技术路径与ADDCAR开采系统类似，先后在内蒙古金正泰煤矿和中煤平朔安太堡煤矿完成工业性试验和推广应用，实现安全采深200米以上，月产量6万吨以上。

2025年8月，该系统在云南文山州普阳煤科“端帮采煤机充填开采试验项目”投产，采用“边帮分层开采+膏体充填”一体化工艺技术，通过边帮开采系统对境界内边帮压覆煤炭资源进行逐层开采，并用露采剥离物制作膏体充填采硐，控制顶板和边坡移动，实现安全绿色开采。目前，太原研究院已初步构建了露天边帮压煤“采前安全设计，采中智能开采，采后绿色充填，全程监测预警”的智能化安全开采技术装备体系。