贾家洼西铝土矿地下开采工业试验方案

徐祥

摘 要：贾家洼铝土矿区西段，是中国铝业股份有限公司中州分公司获取的铝土矿资源基地之一，基建施工已经基本完成，即将进入采准切割备采阶段，有条件开展铝土矿地下开采研究和试验。通过试验采场的地下采矿工业试验，取得成功的铝土矿地下开采经验，提高铝土礦的回收率，降低矿石损失率和贫化率，达到矿区设计生产能力和设计生产成本。

关键词：贾家洼矿西段；铝土矿；地下开采；工业试验

1 项目背景

中国铝业股份有限公司中州分公司地处河南省焦作市，是中国铝业股份有限公司下属的六大氧化铝生产基地之一。经过企业不断发展，现已形成了以强化烧结法和选矿拜耳法两大高新技术为支撑的氧化铝生产基地，特别是选矿拜耳法三四线建成投产之后，年产氧化铝已达到200万吨。

河南省渑池县贾家洼铝土矿区西段，是中国铝业股份有限公司中州分公司获取的铝土矿资源基地之一，该矿区探明铝土矿资源储量1048.36×104t。随着中州分公司氧化铝产能的不断提高，对铝土矿的需求也不断提高，近年加快了贾家洼西矿区的基建速度，现贾西矿区基建施工已经基本完成，即将进入采准切割备采阶段，有条件开展铝土矿地下开采研究和试验。因此选取三门峡贾西矿区进行一般条件下沉积型铝土矿地下规模开采的方法和工艺技术的研究，对铝土矿的地下开采具有重要的意义。

2 采矿方法工业试验方案

2.1 采矿方法选择

（1）保证工业开采的安全性；（2）尽量压缩开采成本；（3）尽量降低贫化率，提高矿石出矿质量；（4）技术成熟可靠、采矿工艺简单；（5）矿块生产能力大，劳动生产率高。

矿产资源价值不高，矿体较浅，和铝土矿开采严格控制围岩的混入，尽量降低稀释率，因此不能用于充填和崩落采矿法，只有矿体采矿方法空场采矿法，根据矿体的赋存情况及顶底板围岩情况，本采矿试验选用矿壁+锚杆护顶的浅孔房柱采矿法。

2.2 试验方案方法

本试验方案主要用来开采厚度4m左右的缓倾斜矿层。根据矿体厚度及采矿方法矿块的布置原则，将阶段间矿层划分成矿块，矿块回采工作按矿体全厚沿走向推进。矿块留有顶柱，不留底柱。顶板岩石的稳固程度不同，顶板允许的暴露面积也不一样。

贾西铝土矿基建中段为615中段和635中段，基建采场主要分布在615中段东部。根据基建报告提供数据，基建范围635m～615m标高03～28勘探之间的矿体，探求121b基础储量：矿石量658.4kt，平均品位Al2O3 65.70%，SiO2 12.85%，Fe2O3 2.18%，S 0.148%，A/S 5.11。

根据基建勘探报告，初步选定试验采场，试验采场选在615中段提升斜井以东18和20勘探线之间的23-5块段（5号采场），采场沿矿体走向布置；23-5块段内铝土矿矿体平均倾角约14.0°，块段平均厚度4.0m，矿石品位：Al2O3 66.57%，SiO2 12.94%，Fe2O3 1.86%，S 0.16%，A/S 5.15，块段内121b，资源量：42.80kt。

3 矿块结构参数及采准布置

3.1 阶段高度

贾西铝土矿阶段高度为20m，试验采场矿体平均倾角14.0°，倾斜工作面长度为55.09m左右。

3.2 矿块长度

贾西铝土矿为50m。试验采场矿块留3m顶柱、不留底柱。

4 切割工作

切割工作包括掘进切割平巷和切割上山。

4.1 切割平巷

切割平巷既作为崩矿自由面，同时也是安放电耙绞车和行人、通风的通道。它位于采场下部边界的矿体中沿走向掘进，并与各个矿石溜井贯通，宽度为2m，高度为2.5m左右。

4.2 切割上山

切割上山，坐落在矿块下部一侧，联通溜井运输和上道，宽度应保证必要的工作开始挖掘空间，宽2m，高度约为2.1。通过挖掘切割工作完成步行，设备，矿山，通风道。

5 回采工作

工作的开采方案包括崩落，矿石，支持工作。

5.1 落矿

采用浅孔爆破，用YT-27浅孔凿岩机凿孔，根据矿层厚度、矿石硬度以及工作循环的要求，选取凿岩爆破参数。炮孔孔径为42mm，孔深为2.2m左右，排距0.6m，孔距为0.5m。孔深还应考虑工作循环的要求。最小抵抗线为0.6m～1.0m，矿石坚硬时取小值。在布置炮孔时尽可能避免破坏顶、底板，也不使堆太分散，确保安全生产，降低损失贫化，有利于铲运机出矿。

5.2 出矿和运矿

采场沿倾斜方向矿石的运搬采用2JPB-30隔爆型电耙绞车，容积为0.2m3-0.3m3的耙斗运搬矿石。为减少贫化，电耙绞车安设在切割巷道或硐室中，随回采工作面的推进，逐渐移动电耙绞车。

电耙绞车将矿石耙运至切割平巷，然后通过扒渣机将矿石扒至矿车，矿车通过615m中段运输及主斜井提升运输至地表。

6 工作面支护和顶板管理

工作面支护和顶板管理是矿山试验的核心内容，它不仅和安全生产有相关，而且也在很大程度上影响到矿石的损失贫化、劳动生产率和回采成本等。煤层直接顶板粘土页岩，碳质页岩。粘土质页岩最为常见，其厚度小，变化大，岩性松软，稳固性差。为保证开采过程安全，采场内除留永久性矿柱支撑顶板外，设计还考虑在回采时矿体顶部预留0.3m厚的矿壁+锚杆护顶。本试验中采用预留部分矿柱和护顶矿壁+锚杆护顶的方式保障采场回采的安全，然后通过地压监测和顶板监控来掌握采场的应力变化情况及顶板的稳固性情况。

7 通风

新鲜风流从人行通风天井进入采场，冲洗工作面后，经矿块顶柱内出口或另一侧人行通风上山回至上中段回风（运输）平巷内。每次爆破后，采场内需加强通风。

8 空区处理

由于矿石资源价值并不多，而且地面结构比较复杂，因此矿柱均留作永久性矿柱支撑顶板，不作为回收。可用杂石充填部分采空区，其他作密闭处理，同时留有通气口通风。

9 试验成果

通过大量的工作和现场试验，在贾西矿区进行地下采矿工业试验，选择具有代表性的试验采场，完成完整的试验采场的矿石回采过程，取得成功的铝土矿地下开采经验，该项目的试验成功和推广应用，可提高铝土矿石的回收率，降低贫化率和损失率，延长矿山的服务年限。