鋁土礦綜合機械化開采工藝研究及應用

蔣洪軍

（中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司 貴州遵義 563003）

鋁土礦綜合機械化開采工藝研究及應用

蔣洪軍

（中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司 貴州遵義 563003）

走向長壁式綜合機械化開采工藝回采工作面連續(xù)落礦、連續(xù)運輸，井巷工程大幅度減少，綜采面產(chǎn)能高、人員配置少，提高資源回收率，大幅度降低工程投資；由于該工藝在國內外尚屬首次，必須通過試驗驗證其適應性研究，并確保該工藝在鋁土礦井下開采實際應用。

鋁土礦；綜采；工藝；研究及應用

1 概述

某縣鋁土礦區(qū)地理坐標東經(jīng)：107°53′45″～107°56′00″，北緯：28°57′00″～28°58′45″，井田面積 10.13km2，設計生產(chǎn)能力 100 萬 t/a，服務年限24.1a。由于鋁土礦床深埋于地下，不具備露天開采條件，只能采用井工開采方式，設計采用平硐上、下山開拓，2011年7月，主平硐正式開始施工。該礦其開采技術條件與煤礦相近，采礦方法可借鑒煤礦開采經(jīng)驗，引進綜合機械化開采技術，以提高勞動生產(chǎn)率、降低安全風險。

2 試驗前的準備

鋁土礦地質條件及綜采適應性再評價：

2.1 含礦地層及礦體賦存條件及穩(wěn)定性再評價

含鋁土礦地層為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l），屬綠泥石巖、粘土巖、鋁土巖系列沉積。該組總厚6.20～15.90m。含礦層厚度在平面上的變化：向斜東翼較厚，向斜軸部及西翼南段則較薄，相對應鋁土礦在向斜東翼品位較高，厚度較大。礦體厚度總體較穩(wěn)定；一般厚2m左右，最小真厚0.81m，鉛垂厚0.90m；最大真厚7.47m，鉛垂厚8.24m，礦體平均真厚2.16m。全礦區(qū)變化系數(shù)52.5%。礦體厚度變化規(guī)律不甚明顯，總體上，東翼比西翼略厚：東翼地表工程平均厚度2.52m，厚度較大的工程多集中1～11號勘探線之間；西翼平均厚度1.48m，且其南段隨含礦層厚度變薄而變薄。另外礦體內分布有12個無礦天窗，占礦體總面積7.6%，其大小不等，形態(tài)不一，分布不規(guī)則。

2.2 含礦地層及礦體構造評價

（1）褶曲：礦區(qū)的一級褶皺為鹿池向斜，呈不對稱結構，東翼傾角較緩，一般 10～20°，傾向 295～320°；西翼巖層傾角較陡，自地表向深部呈20～45°。而礦體主體分布在向斜東翼，主體為單斜構造，傾角為緩傾斜且較為穩(wěn)定。

根據(jù)煤礦綜采經(jīng)驗，綜采技術適用條件為礦體傾角小于40°，兩礦區(qū)礦體傾角總體變化平緩，一般在17～26°之間，滿足條件。

（2）斷層：根據(jù)勘探地質報告，礦區(qū)地表未發(fā)現(xiàn)斷層。但在六個鉆孔中發(fā)現(xiàn)有礦層重復，證明有斷層存在，但這些斷層規(guī)模小，往往未延伸至地表已經(jīng)消失。這些小斷層主要分布于向斜軸部及西翼，主要是逆斷層。斷距一般3～10m。根據(jù)煤礦綜采經(jīng)驗，斷層少，工作面推進連續(xù)，綜采設備搬家次數(shù)少，適宜采用綜采工藝。

2.3 礦體特征對于綜采的適應性評價

礦區(qū)的礦石構造以土狀、半土狀、碎屑狀構造為主，豆狀、鮞狀構造次之，致密塊狀構造又次之。

土狀、半土狀構造：礦石中礦物集合疏松，呈粉末狀、半粉末狀；碎屑狀構造：鋁礦物呈面團狀、似鮞狀、眼球狀等碎屑產(chǎn)出，碎屑粒徑0.04～0.5mm，膠結物為粒徑＜0.004mm的鋁礦物及粘土；豆狀、鮞狀構造：礦石中礦物集合呈豆狀、鮞狀，少量呈豆、鮞之間的膠結物產(chǎn)出；致密塊狀構造：礦石中礦物分布均勻，集合緊密。

不同的構造類型，其物理力學性質各不相同，根據(jù)地質勘探報告，礦區(qū)礦石硬度系數(shù)為0.47～1.81，兩礦區(qū)礦石類型為土狀半土狀、豆狀、碎屑狀、致密狀，硬度從低到高，致密狀鋁土礦硬度最高但數(shù)量較少（礦區(qū)比例為17%），因此在硬度上大部分礦石能夠符合條件；致密狀鋁土礦一般零散分布在礦層中間及礦體深部，集中度不高，不會對工藝產(chǎn)生大的影響。

3 綜采系統(tǒng)及工藝適應性試驗

3.1 首采面采用綜采工藝可行性的進一步論證

3.1.1 進一步分析、明確首采試驗工作面區(qū)域位置

根據(jù)勘探地質報告以及開拓巷道布置，進一步分析試驗區(qū)域的確定，其原則如下：

（1）根據(jù)試驗區(qū)域勘探程度，礦體賦存條件掌握最為清楚，各類開采技術（如傾角、斷層）最利于綜采運行。

（2）試驗區(qū)域巷道要求盡快揭露礦體，及時分析研究礦層厚度、硬度、結構等參數(shù)為選擇合適的采礦機提供依據(jù)。

（3）試驗區(qū)域巷道和井下后期開拓、開采巷道必須接合起來，以避免井巷重復建設。

（4）試驗區(qū)域巷道的布置，本著先容易后困難的原則。

3.1.2 進一步分析首采區(qū)域綜采工藝的可行性

進一步分析首采區(qū)域采用綜采工藝的可行性，分析步驟如下：

（1）根據(jù)勘探地質報告，尤其是石門見礦后通過鉆探探礦，進一步分析礦體的賦存狀態(tài)，尤其是礦體厚度、傾角變化等。

（2）進一步取樣分析礦體硬度等物理力學性質、水理特征。

（3）分析礦體頂、底板物理力學性質、水理特征以及頂?shù)装宸€(wěn)定程度。

（4）摸清頂、底板水文地質特征。

3.2 鋁土礦試驗采區(qū)、采場布置以及采面參數(shù)確定

對比鋁土礦床與煤礦的不同，確定鋁土礦術綜采系統(tǒng)采區(qū)、采面布置方式：

（1）根據(jù)鋁土礦開拓系統(tǒng)、礦石主、輔助運輸方式、通風方式以及采用的綜采工藝，同時結合首采區(qū)范圍內的礦體賦存條件、構造情況確定采區(qū)布置，包括采區(qū)走向長度，采區(qū)標高等內容；

（2）根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)量、礦床賦存特征等確定鋁土礦床綜采采場最佳走向長度及工作面傾斜長度；

（3）根據(jù)運輸、安全需要以及經(jīng)濟角度確定采場巷道斷面、巷道支護方式等內容；

（4）確定順槽布置方式，是單巷布置、還是雙巷布置等；

（5）根據(jù)礦體傾角、頂板水文特征，確定綜采面布置，如是否采用偽斜布置方式（此時工作面頂板水可自動流入采空區(qū)等；

（6）工作面采高的確定。

3.3 綜采工藝對于井工鋁土礦開采的適應性研究

根據(jù)鋁土礦床不同于煤礦的物理、化學特性，明確工作面回采工藝。采礦機機頭進刀、割礦、移架、推移輸送機、采礦機在機尾進刀等工藝的適應性及各類參數(shù)考察。

4 結論

通過井探、采樣進一步驗證地質條件及礦體無力性質對綜合機械化開采設備的適應性和實驗、試驗以及分析整理，能夠為鋁土礦開采機械化創(chuàng)造有利條件。根據(jù)鋁土礦的堅固性系數(shù)、礦體直接訂刊和直接底板堅固性系數(shù)以及單礦體抗壓強度，1102試驗采場開展綜合機械化開采設備的安全性試驗研究具備條件。根據(jù)試驗采場礦體的產(chǎn)狀和厚度相對穩(wěn)定，礦體傾角大部分在15～30°之間，1102試驗場綜合機械化可以連續(xù)推進。

TD823

A

1004-7344（2016）06-0151-01

2016-2-9

蔣洪軍（1969-），男，漢族，重慶開縣人，工程師，本科，主要從事有色金屬冶煉方面的工作。