淺談廣西原生鋁土礦地下開采礦難點及開采方法

韋俸全，蔣 柳，曾維寧

（廣西壯族自治區二七四地質隊，廣西 北海 536000）

社會礦產行業的高速發展，使市場內各個行業對于鋁土礦的需求量越來越大，盡管我國已針對此種需求現狀，加大了對鋁土礦的開采力度，且市場內鋁土礦產出量正呈現一種逐年遞增趨勢，但由于市場內產業發展速度過快，現有的鋁土礦產出量仍無法滿足市場生產對鋁土礦資源的需求。以中國鋁制品產業發展為例，在2015年～2018年，中國現有鋁土礦的每年產出量占全年礦產資源產出量的40.0%～55.0%，受到產出鋁土礦資源不足的影響，中國采用在外地大量進口鋁土礦的方式供應市場需求。正因如此，導致市場使用鋁土礦作為原材料進行生產的制品成本越來越高，從而使礦產資源市場的發展難以得到有效保障，甚至在很大程度上金屬鋁制品的生產利潤受到了市場發展的擠壓[1]。廣西地區是鋁土礦產出量最高的地區，在此地區內，鋁土礦主要被劃分為原生礦與沉積礦兩種類型，其中沉積礦是指原生礦在區域內未經過開采與開發，經過長期的風化與侵蝕在區域內堆積而形成的。而相比于后者，原生礦的利用價值更高，因此，本文研究主要以廣西地區原生鋁土礦作為對象，綜合區域礦山開采工程的實施現狀，總結鋁土礦地下開采礦難點，并以此為依據及核心，提出與之對應的開采方法，通過此種方式，保證鋁土礦的高質量產出，從而確保產出量與市場需求呈現一種相對平衡的關系。

1 廣西原生鋁土礦成因

針對廣西地區原生鋁土礦的成因，有關單位在較早時期便開展了此方面的研究，不同地質調研專家對于區域原生鋁土礦，所給定的結論是不同的，甚至在某一具體層面，對此方面的研究仍存在爭議。本章將總結相關廣西地區原生鋁土礦成因的研究成果，對其成因中的相同點進行闡述。具體內容如下。

廣西地區原生鋁土礦的形成，其實質屬于一個地球化學形成過程，也是與區域內硅元素的賦存無法脫離關系的。在廣西大明山平原上，地質相對復雜，厚重的泥質層與區域內相關巖石受到數千年的風化與蝕變。在此種條件下，地質中含有的鋁硅酸鹽物質被分解，在多重化學反應的作用下，生成二氧化三鋁（氧化鋁物質）、氧化硅物質、碳酸鈣物質等[2]。而此反應步驟僅作為區域原生鋁土礦成礦的前期步驟，除上述提出的化學反應生成物質，地質內還存在較多的金屬鋁、金屬鐵等獨立金屬，這些金屬以膠質方式存在，部分原生鋁土在此過程中也呈現一種初步礦化反應，生成一種三水型礦石。

當鋁土礦開采完成后，大量的海水從貴州西南部涌入廣西地區，此時太明山上已被風化的產物，受到海水的侵蝕，海水中的礦物質也在某種程度上附著在原生鋁土礦礦體上。因此，形成了現如今的北部礦帶，考慮到在此過程中，海水侵蝕與風化的產物主要為高嶺石礦，對此，在進行廣西地區原生鋁土礦搬運過程中，大多采用機械運輸的方式進行。

2 廣西原生鋁土礦地下開采礦難點

2.1 原生礦地質環境惡劣

在對廣西地區原生鋁土礦進行地下采礦工作前，需要對區域進行地質條件與開采環境的前期勘查與地質調查。根據調查結果發現，區域內原生鋁土礦礦體呈現一種綿延連續趨勢，盡管如此，但礦體的完整性相對較差，多數礦板凹凸不平，原生鋁土礦在其中的分布也十分不均勻。因此，采用傳統的鋁土礦開采方式，不僅存在人工勞動力大、產出量少等問題，同時也存在后期對原生鋁土礦處理困難、價值性礦產資源回收率低等問題。綜合相關整理數據，傳統開采方法產出的原生鋁土礦僅占30.0%～40.0%。

此外，由于地質環境較為惡劣，礦山工程施工作業難度也相對較高，是難以實現對原生鋁土礦大規模或大范圍開采的，當礦體呈現一種陡峭趨勢時（礦體傾斜角度大于或等于30.0°），使用機械設備進行原生鋁土礦開采施工，也將存在某種安全隱患因素，從而導致出礦困難。

2.2 放礦工作執行困難

由于廣西地區內現有的沉積鋁土礦較多，且大多數鋁土礦為黏土質地，整體結構較為松軟，且地質結構不穩定。一旦原生鋁土礦直接暴露或裸露在地表，頂板將快速被風化。因此，區域內大多數原生鋁土礦為半裸露狀態，即地下未受到風化的部分為原生鋁土礦，裸露在地表的部分為沉積鋁土礦。此種礦石一旦遇到水體，極易發生泥化作用，當礦山工程進行此種區域的采礦時，便會遇到放礦執行困難的問題。

2.3 原生鋁土礦礦巖性質復雜

在對廣西地區原生鋁土礦進行地質勘查時，發現區域內現有的原生鋁土礦巖性結構較為復雜，部分礦體硬度較大，即便將此種礦體運輸到實驗室或工廠，也難以實現后期對其的有效利用[3]。此外，也有部分礦體結構柔軟，但針對此種礦體，使用常規的機械處理方式，極易導致礦體遭到破壞，因此，在開采廣西地區原生鋁土礦時，其工作受到礦巖性質的制約與影響。

3 開采方法

3.1 引進壁式崩落法處理大型礦體

為了解決上述提出的廣西原生鋁土礦，在地下開采礦過程中存在的多種難點，本章引進壁式崩落法，對區域內大型礦體進行針對性處理。使用方法進行礦體開采，礦山工程的現場布置，可參照下述圖1進行。

圖1 壁式崩落法現場施工布設

按照上述圖1布設廣西原生鋁土礦地下開采施工現場，在此過程中，使用自然冒落或直接爆破的方式，將依附在礦體上的原生鋁土礦崩落。在確保礦體不會在后續發生坍塌后，使用支護結構，對現有原生鋁土礦結構進行支護處理。常用的支護工具包括木頭、鋼筋等，此外，在支護過程中，也可選擇液壓或水壓支護，將支護結構排列成“井”字結構，以此種方式預制護巷。

3.2 使用機械設備運輸產出原生鋁土礦

在完成上述相關研究的基礎上，需要使用機械設備，對產出的原生鋁土礦進行搬運。在搬運前，需要提前進行礦體的拼裝，在裝礦過程中，可采用計算礦體傾斜度的方式，使用電耙、渣料機、鏟運車等進行機械裝礦。

在完成對原生鋁土礦礦體的裝礦處理后，根據支柱的密度與不同間柱之間的間隔，采用分段平巷的方式，對其進行運輸。在此過程中，應結合回風結構與礦體的組織結構，進行合理裝礦。為了避免在運輸過程中，礦體出現滑落等問題，可在裝礦過程中，對礦體進行前期初步切割處理。例如，將大型不規則原生鋁土礦礦體按照其不規則呈現方式，切割成數塊不規則礦體，以此種方式，使原生鋁土礦礦體在運輸中保持一種相對穩定的結構。

3.3 結合房柱法處理原生鋁土礦礦體

在完成對廣西原生鋁土礦礦體的安全穩定運輸后，需要結合房柱法，對原生鋁土礦礦體進行處理。在此過程中，需要根據產出原生鋁土礦的實際量，搭建臨時簡易加工房。常規情況下，簡易加工房的長度在70.0m～130.0m范圍內，寬度在35.0m～55.0m范圍內。為了確保在處理過程中，原生鋁土礦結構的穩定性與安全性，需要在頂板位置進行空間預留，預留長度在0.5m～1.0m之間，并在有需要的前提下，對其進行錨桿支護，在使用此種支護方式時，應注意預留通風井，避免在切割過程中，大量粉塵或細灰對環境造成二次污染。綜合上述分析，按照產出大型礦體—運輸產出原生鋁土礦—處理礦體的流程，完成對廣西原生鋁土礦的開采工作。

4 結語

本文以廣西地區為例，針對地區礦山工程實施現狀，開展了原生鋁土礦地下開采礦難點及開采方法的研究，并按照引進壁式崩落法處理大型礦體、使用機械設備運輸產出原生鋁土礦、結合房柱法處理原生鋁土礦礦體的流程，實現對地區原生鋁土礦資源，進行高效率的產出。

希望通過本文此次的研究，解決原生鋁土礦輸出量不足的問題，致力于通過本文提出的礦山開采方法，實現市場對礦產資源需求與礦山工程供應礦產資源過程中，兩者的供需平衡。盡管本文研究成果已較為顯著，但在后期的發展中，仍需要持續深入的進行廣西地區地質勘查工作，在掌握區域地形、地勢的基礎上，進行礦山工程，為我國礦產行業的發展提出指導。