铝土矿山引进综采工艺的可行性分析

王 华

（国家电投集团贵州遵义产业发展有限公司，贵州 遵义 564300）

综合机械化采矿工艺的出现，离不开综合机械化采煤技术发展和应用，此项技术能够很好的避免煤矿在生产过程中所出现的采掘不平衡问题，带动了煤矿企业朝着机械化、集约化以及规模化的方向发展，对工程作业的安全起到一定的保护作用。但由于矿体特殊的岩层地质条件，使得综采工艺技术无法广泛的应用到非煤矿山之中，不利于非煤矿山产业的转换与升级。当下，在金属矿山在实际生产作业过程中，多存在作业工序复杂、作业效率低下以及施工安全性低等问题，对矿山生产起到严重的制约。因此，应加强对综采技术在铝土矿山中的应用研究。

1 综采工艺特点

通过在煤矿中对综采技术的应用，从而总结出以下几方面优势特征：

（1）资源回收率高。金属矿山传统的房柱法开采，资源回收率极低，仅为50%～60%之间，资源浪费严重。而采用综采工艺进行开采，矿井采区回收率可达80%，综采工作面回采率不低于90%。资源回收率大大提高，经济效益与社会效益明显。

（2）作业安全有保障。采用综采工艺进行回采，由液压支架支护顶板，安全程度明显提升。

（3）生产定员少。采用综采技术进行回采，作业人员明显减少，工人劳动强度大大降低。按照传统的房柱法回采，生产能力100万吨的地下矿山，定员一般在1000人左右；而采用综采技术进行回采的矿山，生产定员在600人以内。

（4）矿山基建成本低。采用传统的房柱法开采的井工铝土矿山，要达到100万吨的产能，一般需要开拓巷道约三万米左右方可形成产能。而综采工艺仅需五千米左右巷道即形成了100万吨的产能，优势非常明显[1-3]。

2 综采工艺可行性分析

2.1 从矿岩赋存条件上分析

该铝土矿矿床属于沉积型铝土矿床，矿体厚度在0.83～6.30m之间，平均厚度为3.25m，变化系数为50.2%，属较平稳型，矿体的延展性较好，矿体顶、底板按照层状的方式进行分布，有着直接顶、间接顶和直接底、间接底的区别，其中直接顶、底板岩石的主要构成为软质铝土岩和页岩，其地层条件与一般的中层煤层的地层条件有着一定的相似之处。如果按照切割岩石地质赋存条件来进行分析的话，在铝土矿山中广泛的使用综采工艺是可行的。但在对铝土矿进行开拓的过程中，因矿床间接顶板为灰岩，导致矿床覆岩层中经常出现被溶蚀的迹象，且多形成在小型溶洞中。如果在该区域中广泛的应用综采工艺技术，那么需要做好溶洞填充工做来提高掘进工艺的可行性。

2.2 从岩石强度特性上分析

铝土矿山能否应用综采上技术的重要因素是，矿石硬度及赋存条件与截齿强度是否相适应，岩石强度大小对综掘机或采矿机截齿的使用寿命直接相关。务正道地区铝土矿多为土状或半土状，硬度系数在4左右，这一强度远没达到掘进机、采矿机的极限切割能力。如果我们从岩石强度特征来进行分析的话，该铝土矿可以采用综采工艺。

2.3 从岩石变形特性上分析

铝土岩比煤岩更韧一些，且破坏变形大于煤岩。依据岩石整体破坏能量耗散理论，单位体积铝土岩破坏所需的能量要明显高于单位体积煤岩破坏所需的能量。掘进机、采矿机截齿切割相同体积的铝土岩和煤岩时，切割铝土岩需要的能量要多于切割煤岩。因此，在该铝土矿引进综合机械化开采工艺时，要根据岩石强度和韧性相应地提高掘进机截割机构的电机功率，充分保障综合机械化开采工艺效率高、掘进进尺快的优势。

与一般的煤体不同，该铝土矿土质以粘土岩为主，其性质也与一般的粘土体相近，有着较强的粘性且遇水会变软。刮板运输机、转载机运输过程中对槽体磨损，需加强刮板运输机、转载机槽体材料耐磨性。同时，加强工作面排水设施管理，减少工作面涌水混入矿石中[4-6]。

3 应用效果

3.1 经济效益

从综合机械化开采工艺在铝土矿山的实际应用情况可以总结出，综合机械化开采工艺与传统房柱法相比，具有建井速度快、巷道成型好、围岩破坏小、工艺连续性强、机械化程度高、安全保障度高等优点，而且经济效益十分可观，主要体现在：

3.1.1 资源回收率高，经济效益好

金属矿山传统的房柱法开采，资源回收率极低，仅为50%～60%之间，资源浪费严重。而采用综采工艺进行开采，矿井采区回收率可达80%，综采工作面回采率不低于90%。资源回收率大大提高，经济效益与社会效益明显。

3.1.2 生产定员少，生产成本低

采用综采技术进行回采，工作人员明显减少，工人劳动强度大大降低。

按照传统的房柱法回采，生产能力100万吨的地下矿山，定员一般在1000人左右；而采用综采技术进行回采的综合机械化矿山，生产定员在600人以内。按照传统房柱法回采的井工铝土矿山，根据同行业的调研情况，吨矿成本约220元。而采区综采工艺进行回采的井工铝土矿山，根据测算，计划生产成本约150元，吨矿成本相比减少70元，成本优势非常明显。

3.1.3 贫化率低，矿石品位控制好

铝土矿在实际生产过程中，受开采条件的影响都会产生矿石的贫化，传统的房住式采矿工艺贫化率一般在7-10%。由于我们采用了综合机械化回采工艺、掘进工艺，能够对矿层的顶板减少对其破坏，液压支架能够及时的支护顶板，有效的避免了顶板的冒落，这样在综采条件下，矿石的贫化率会大大降低。通过分析预测，综采的贫化率在3-5%，矿井的浅部会更低，我们预计在3%。

综采工艺还可实现不同品位矿石分段开采，更好的回收高品位矿石。在回采前通过采样化验对工作面矿石品位进行确认，并按照不同的品位区间在工作面斜长上划分为若干开采区段。工作面设备根据不同品位区间的实际参数调整采矿机等设备运行参数，制定当期工作面开采方案，回采时对不同品位区间矿石进行分采与控制，实现从回采工作面到地面矿仓联动运行与控制。

3.1.3 工艺连续性强、安全系数高

由于综采矿井的运输系统采用的是胶带输送机及轨道运输系统运送矿石和生产材料，且采取自动化控制，减少了现场操作人员，相比传统的井工铝土矿山，运输系统的安全系数大大提高。

对于地下铝土矿山，最大的安全威胁来自于顶板管理、防治水以及机械运输等方面。采用综采工艺进行回采，由液压支架支护顶板，安全程度明显提升；同时，在综采矿山井巷工程布置时提前考虑利用先进的探放水以及物探等手段进行水患预测，在生产过程中采用相应对策，可有效的预防与治理矿井水患。

4 结语

综上所述，为了提高井工铝土矿山的规模化生产水平，实现采掘平衡，改善作业环境，本文从铝土矿岩赋存条件、强度特征以及变形特征来对综采工艺在铝土矿山的应用效果进行详细分析，并结合铝土凝结性较强的特征，采取有效的措施降提高其回采效率。综采工艺与传统的房柱法相比，有着明显的优势，最重要的是，综采工艺的安全系数较高，对作业人员的生命安全起着一定的保护作用，可以为矿山带来良好的经济效益和社会效益。