铝土矿综合机械化开采工艺研究及应用

蒋洪军

（中电投贵州遵义产业发展有限公司 贵州遵义 563003）

铝土矿综合机械化开采工艺研究及应用

蒋洪军

（中电投贵州遵义产业发展有限公司 贵州遵义 563003）

走向长壁式综合机械化开采工艺回采工作面连续落矿、连续运输，井巷工程大幅度减少，综采面产能高、人员配置少，提高资源回收率，大幅度降低工程投资；由于该工艺在国内外尚属首次，必须通过试验验证其适应性研究，并确保该工艺在铝土矿井下开采实际应用。

铝土矿；综采；工艺；研究及应用

1 概述

某县铝土矿区地理坐标东经：107°53′45″～107°56′00″，北纬：28°57′00″～28°58′45″，井田面积 10.13km2，设计生产能力 100 万 t/a，服务年限24.1a。由于铝土矿床深埋于地下，不具备露天开采条件，只能采用井工开采方式，设计采用平硐上、下山开拓，2011年7月，主平硐正式开始施工。该矿其开采技术条件与煤矿相近，采矿方法可借鉴煤矿开采经验，引进综合机械化开采技术，以提高劳动生产率、降低安全风险。

2 试验前的准备

铝土矿地质条件及综采适应性再评价：

2.1 含矿地层及矿体赋存条件及稳定性再评价

含铝土矿地层为中二叠统梁山组（P2l），属绿泥石岩、粘土岩、铝土岩系列沉积。该组总厚6.20～15.90m。含矿层厚度在平面上的变化：向斜东翼较厚，向斜轴部及西翼南段则较薄，相对应铝土矿在向斜东翼品位较高，厚度较大。矿体厚度总体较稳定；一般厚2m左右，最小真厚0.81m，铅垂厚0.90m；最大真厚7.47m，铅垂厚8.24m，矿体平均真厚2.16m。全矿区变化系数52.5%。矿体厚度变化规律不甚明显，总体上，东翼比西翼略厚：东翼地表工程平均厚度2.52m，厚度较大的工程多集中1～11号勘探线之间；西翼平均厚度1.48m，且其南段随含矿层厚度变薄而变薄。另外矿体内分布有12个无矿天窗，占矿体总面积7.6%，其大小不等，形态不一，分布不规则。

2.2 含矿地层及矿体构造评价

（1）褶曲：矿区的一级褶皱为鹿池向斜，呈不对称结构，东翼倾角较缓，一般 10～20°，倾向 295～320°；西翼岩层倾角较陡，自地表向深部呈20～45°。而矿体主体分布在向斜东翼，主体为单斜构造，倾角为缓倾斜且较为稳定。

根据煤矿综采经验，综采技术适用条件为矿体倾角小于40°，两矿区矿体倾角总体变化平缓，一般在17～26°之间，满足条件。

（2）断层：根据勘探地质报告，矿区地表未发现断层。但在六个钻孔中发现有矿层重复，证明有断层存在，但这些断层规模小，往往未延伸至地表已经消失。这些小断层主要分布于向斜轴部及西翼，主要是逆断层。断距一般3～10m。根据煤矿综采经验，断层少，工作面推进连续，综采设备搬家次数少，适宜采用综采工艺。

2.3 矿体特征对于综采的适应性评价

矿区的矿石构造以土状、半土状、碎屑状构造为主，豆状、鲕状构造次之，致密块状构造又次之。

土状、半土状构造：矿石中矿物集合疏松，呈粉末状、半粉末状；碎屑状构造：铝矿物呈面团状、似鲕状、眼球状等碎屑产出，碎屑粒径0.04～0.5mm，胶结物为粒径＜0.004mm的铝矿物及粘土；豆状、鲕状构造：矿石中矿物集合呈豆状、鲕状，少量呈豆、鲕之间的胶结物产出；致密块状构造：矿石中矿物分布均匀，集合紧密。

不同的构造类型，其物理力学性质各不相同，根据地质勘探报告，矿区矿石硬度系数为0.47～1.81，两矿区矿石类型为土状半土状、豆状、碎屑状、致密状，硬度从低到高，致密状铝土矿硬度最高但数量较少（矿区比例为17%），因此在硬度上大部分矿石能够符合条件；致密状铝土矿一般零散分布在矿层中间及矿体深部，集中度不高，不会对工艺产生大的影响。

3 综采系统及工艺适应性试验

3.1 首采面采用综采工艺可行性的进一步论证

3.1.1 进一步分析、明确首采试验工作面区域位置

根据勘探地质报告以及开拓巷道布置，进一步分析试验区域的确定，其原则如下：

（1）根据试验区域勘探程度，矿体赋存条件掌握最为清楚，各类开采技术（如倾角、断层）最利于综采运行。

（2）试验区域巷道要求尽快揭露矿体，及时分析研究矿层厚度、硬度、结构等参数为选择合适的采矿机提供依据。

（3）试验区域巷道和井下后期开拓、开采巷道必须接合起来，以避免井巷重复建设。

（4）试验区域巷道的布置，本着先容易后困难的原则。

3.1.2 进一步分析首采区域综采工艺的可行性

进一步分析首采区域采用综采工艺的可行性，分析步骤如下：

（1）根据勘探地质报告，尤其是石门见矿后通过钻探探矿，进一步分析矿体的赋存状态，尤其是矿体厚度、倾角变化等。

（2）进一步取样分析矿体硬度等物理力学性质、水理特征。

（3）分析矿体顶、底板物理力学性质、水理特征以及顶底板稳定程度。

（4）摸清顶、底板水文地质特征。

3.2 铝土矿试验采区、采场布置以及采面参数确定

对比铝土矿床与煤矿的不同，确定铝土矿术综采系统采区、采面布置方式：

（1）根据铝土矿开拓系统、矿石主、辅助运输方式、通风方式以及采用的综采工艺，同时结合首采区范围内的矿体赋存条件、构造情况确定采区布置，包括采区走向长度，采区标高等内容；

（2）根据生产产量、矿床赋存特征等确定铝土矿床综采采场最佳走向长度及工作面倾斜长度；

（3）根据运输、安全需要以及经济角度确定采场巷道断面、巷道支护方式等内容；

（4）确定顺槽布置方式，是单巷布置、还是双巷布置等；

（5）根据矿体倾角、顶板水文特征，确定综采面布置，如是否采用伪斜布置方式（此时工作面顶板水可自动流入采空区等；

（6）工作面采高的确定。

3.3 综采工艺对于井工铝土矿开采的适应性研究

根据铝土矿床不同于煤矿的物理、化学特性，明确工作面回采工艺。采矿机机头进刀、割矿、移架、推移输送机、采矿机在机尾进刀等工艺的适应性及各类参数考察。

4 结论

通过井探、采样进一步验证地质条件及矿体无力性质对综合机械化开采设备的适应性和实验、试验以及分析整理，能够为铝土矿开采机械化创造有利条件。根据铝土矿的坚固性系数、矿体直接订刊和直接底板坚固性系数以及单矿体抗压强度，1102试验采场开展综合机械化开采设备的安全性试验研究具备条件。根据试验采场矿体的产状和厚度相对稳定，矿体倾角大部分在15～30°之间，1102试验场综合机械化可以连续推进。

TD823

A

1004-7344（2016）06-0151-01

2016-2-9

蒋洪军（1969-），男，汉族，重庆开县人，工程师，本科，主要从事有色金属冶炼方面的工作。