在铝土矿山引进综合机械化掘进工艺的可行性分析

周　启

（中电投贵州遵义产业发展有限公司务川铝矿分公司，贵州遵义564305）

在铝土矿山引进综合机械化掘进工艺的可行性分析

周启*

（中电投贵州遵义产业发展有限公司务川铝矿分公司，贵州遵义564305）

黔北务正道地区的铝土矿是产于碳酸盐岩侵蚀面上的一水硬铝石沉积铝土矿矿床。在有色金属矿山巷道掘进中，几乎没有采用综合机械化掘进工艺的。以瓦厂坪矿山为例，从矿区地层、构造、矿石及围岩力学性质等方面进行综合分析，对比综合机械化掘进工艺在煤炭行业的成熟应用参数，引进综合机械化掘进工艺应用于铝土矿山，改善国内铝矿山建设巷道掘进技术的落后状况，将起到重大的推动作用。国内沉积型铝土矿床储量丰富，因此有很大的市场潜力和推广应用前景，社会效益是巨大的。

综合机械化；巷道掘进工艺；铝土矿山

综合地质勘探报告和相关资料，瓦厂坪铝土矿山储量集中，矿体连续，矿石质量优良，矿层赋存稳定，是少见的大型铝土矿矿床，矿山建设引进综合机械化掘进技术在铝土矿山的应用，对在减少巷道掘进工程量、减少建设工程投资、缩短建设工期、减少建设生产人员、提高自动化程度、提高施工安全程度、降低建设成本等方面具有积极的意义。

1　矿区地层

矿区地层出露为沉积岩，从老到新地层依次为下中志留统韩家店群（S1-2Hj）、上石炭统黄龙组（C2h）、中二叠统梁山组（P2l）、中二叠统栖霞组（P2q）、中二叠统茅口组（P2m）、上二叠统吴家坪组（P3w）、上二叠统长兴组（P3c）、下三叠统夜郎组（T1y）、第四系（Q），最新地层为下三叠统夜郎组。矿区缺失下二叠统、志留系地层。

矿区含矿层为中二叠统梁山组（P2l），该组总厚6.20～15.90m。自下而上可分为3个岩性段：下段为绿泥石岩段，厚0.50～7.0m，一般1～3m；中段为铝质岩段，厚2～10.50m，一般3～6m；上段为有机质碎屑岩—碳酸盐岩段，厚2～4m，一般3m左右。

2　矿区构造

2.1褶皱

矿区的一级褶皱为鹿池向斜，该向斜轴向20°～25°，枢纽向北北东倾伏，略呈波状起伏，总体倾角10°左右。该向斜呈明显不对称：东翼倾角较缓，一般十余至二十余度，倾向295°～320°；西翼岩层倾角较陡，自地表向深部从二十余度变至三十余度，变化具渐变性，西翼岩层倾向105°～120°。矿区中未发现有二级褶皱。

2.2断层

矿区地表未发现断层。在钻孔中发现有矿层重复，证明有断层存在，这些断层规模小。这些小断层主要分布于向斜两翼，主要是逆断层，断距一般3～10m，此特征与向斜受力形变特点相符。

2.3节理与裂隙

矿区的节理与裂隙主要有两组：一组走向310°～330°，其面平直，延伸远，显示剪性结构面特征；一组走向10°～30°，具张性结构面特征。矿区中的溶沟、溶槽溶洞等线形岩溶地貌，基本是沿此2组节理、裂隙发展而成，而溶洞、暗河的形成，也是沿节理裂隙发展贯通所致。

3　矿石及围岩力学性质

3.1矿体及围岩

矿体围岩中，老顶为中二叠统栖霞组（P2q）下部的灰岩、泥灰岩，直接顶板为梁山组（P2l）顶部的白云质灰岩、泥灰岩，伪顶为梁山组（P2l）上部的炭质泥岩、铝土岩；伪底为中二叠统梁山组（P2l）下部的铝土岩，直接底板为中二叠统梁山组（P2l）底部铝土质泥岩，老底为上石炭统黄龙组（C2h）白云质灰岩或下中志留统韩家店群（S1-2Hj）页岩。矿体及顶底板关系见图1。

3.2矿体伪顶

伪顶板为中二叠统梁山组（P2l）上部的炭质泥岩或铝土岩。黑色炭质泥岩中炭质含量很高，一般厚度0.1～0.2m，质极软，性脆，污手，抗压强度Rc=5～18.1MPa，岩石抗物理风花能力极弱，暴露在空气中容易产生崩解。在掘进工程中难以保留；铝土岩主要呈褐灰色，层厚薄至中层，结构为块状、碎屑状、豆状，在溶蚀区被浸染成黄褐色、褐色，厚度主要为0.3～0.7m，偶尔达1.0m。层理不清晰，无明确的节理方向，力学性质不稳定，易碎，岩石抗风化能力弱，暴露在空气中容易产崩解。

3.3矿体底板

矿体直接底板为中二叠统梁山组（P2l）下部褐灰—浅灰色中厚层致密块状铝土岩，厚0～7m，大部分1～3m厚，平均厚约1.5m左右。层理清晰，含大量植物化石，有2组“X”型共轭节理，力学性质不稳定，易沿节理方向断（破）裂，岩石抗风化能力弱，容易崩解、泥化。矿体顶底板工程试验测试成果见表1。

3.4矿石的物理性质

通过矿石工程试验样测试，矿区矿石的物理性质统计见表2。

表1　瓦厂坪铝土矿山顶底板工程试验样测试结果统计表

表2　矿体工程试验样分析结果统计表

4　结论

综合分析瓦厂坪矿山整体地质情况，1102采场矿层倾角总体变化平缓，一般在17°～26°之间；矿体在走向上起伏不大，一般在0°～10°之间；矿体厚度在0.81～7.47m之间，一般为1.5～3.0m，平均厚度为2.16m；矿石硬度大多小于4，最大达到5.39；矿体粘性在巷道掘进中也是可克服的。总之瓦厂坪矿区矿层赋存稳定、构造较简单，类比综掘工艺在煤矿山的施工参数和经验总结，铝土矿山巷道施工具备综合机械化掘进的基本条件，适合采用综合机械化掘进工艺。今后在掘进机降温除尘用水量、矿石粘度、底板泥化、防治水等方面加强研究，逐步完善综合机械化掘进工艺在铝土矿山的应用。

5　结束语

在国际、国内铝土矿山建设过程中，目前采用爆破等传统掘进方法，掘进速度慢，安全风险高，同时难以控制，矿山井下作业人员较多，存在较大安全隐患。若能引进综合机械化掘进技术在铝土矿山的应用，对在减少巷道掘进工程量、减少建设工程投资、缩短建设工期、减少生产建设人员、提高自动化程度、提高施工安全程度、降低建设成本等方面具有积极的意义。国内沉积型铝土矿床储量丰富，随着大量矿山建设的铺开，市场潜力和推广应用前景广阔，社会效益是巨大的。

［1］贵州省务川县瓦厂坪铝土矿勘探报告［R］.中电投贵州遵义产业发展有限公司，2011.

［2］文舰.贵州铝矿山现状及发展对策［J］.轻金属，2004（5）：6-9.

［3］孙茂来.综合机械化掘进工艺［M］.北京：中国劳动社会保障出版社，2009.

TD83.97

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1004-5716（2016）06-0160-03

2015-06-02

2015-06-24

周启（1965-），男（汉族），贵州遵义人，工程师，现从事矿山地质技术工作。