矿产综合机械化开采工艺在铝土矿的应用

周其安

（国家电投集团贵州遵义产业发展有限公司，贵州 遵义 564305）

煤矿综合机械化开采工艺的产生、发展及应用全面实现了煤矿企业生产的集约化、规模化、机械化、自动化，极大程度上提高了煤矿开采工作的安全性能。将煤矿方式的综合机械化开采工艺应用于铝土矿的开采过程中，与传统的非煤地下矿山开采工艺相比，能有效缩短开采周期、降低人工成本；规避作业空间顶板暴露，降低安全风险；提高工艺连续性程度，强化开采协调性；节约开采设备投入资产，并最终实现了铝土矿开采的效益最大化[1]。

1 煤矿式综合机械化开采工艺使用设备

（1）采矿机。采矿机主要应用于矿山开采的掘进与采矿作业当中。目前在铝土矿开采过程中应用的采矿机大多属于双滚筒式，前滚筒开采顶部矿石，后滚筒开采底部矿石[2]。

（2）转载机。在实际的铝土矿开采作业中转载机可以将工作面刮板输送机与巷道胶带输送机衔接起来，将矿石从刮板运输机转运至巷道胶带输送机。

（3）刮板输送机。工作面安装与采矿机、转转机配套的可弯曲的刮板输送机来运送矿石，同时作为采矿机的运行轨道，可根据铝土矿工作面长度及产量选择型号，有效提高运输效率。

（4）液压支架。液压支架是综采工作面的支护设备，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。

2 采矿方式的综合机械化开采工艺特点

与传统的非煤地下矿山开采技术相比，在实际的铝土矿开采工程中，煤矿方式的综合机械开采工艺具有以下几种特点：首先，煤矿方式的综合机械化开采具有高产、高效的特点，相比于传统开采方式提高了3倍～7倍，铝土矿整体开采效率提高5倍以上；其次，煤矿方式的综合机械化开采具有安全性能强的特点，在铝土矿开采过程中回采工作面顶板通过液压支架整体支护，对作业空间进行安全维护，提高了铝土矿开采工作的安全；再次，煤矿方式的综合机械化开采具有减少采准施工任务量、缩短施工周期的特点，采用该工艺进行铝土矿开采，采准巷道工程量少，同时可使用综掘机掘进，巷道成型效果较好，掘进效率高，保证了采掘接续的连续性；最后，煤矿方式的综合机械化开采自动化、机械化程度高，降低了劳动强度，改善了开采环境、减少了开采难度，促进了铝土矿开采工作与时俱进。

3 采矿方式的综合机械化开采存在问题

目前煤炭综合机械化开采工艺技术在铝土矿开采中的应用还不够完善，主要存在问题有：在实际的铝土矿开采过程中，对采矿机滚筒、刮板输送机溜子磨损严重，极大程度降低了采矿机及刮板输送的使用寿命，设备的检修维护量大，提高了铝土矿开采成本；另外该工艺技术的应用对矿石品位控制要求高，需要每天确定查勘回采面矿石赋存情况及品位，适时调整采高，确保采出的矿石品位符合要求，这对勘查人员提出了较高的专业素质要求，在一定程度上加大了相关工作人员的工作难度以及工作量，降低了铝土矿开采整体的工作效率。

4 矿产综合机械化开采铝土矿的应用可行性分析

（1）矿岩赋存条件。以贵州瓦厂坪矿为例，矿体呈层状产出，产状与围岩基本一致，总体上倾角较缓，根据准备巷道掘进所揭露的矿层及围岩的倾角大部分为15°～30°，个别位置超过30°，矿体厚度范围为50cm～300cm，平均厚度为206cm，厚薄变化较为平稳，直接顶板为铝土岩，间接顶板为白云质灰岩、生物灰岩，直接底板为铝土岩，间接底板为泥岩、页岩。根据当前国内煤矿综采工艺采煤机适应条件（矿层连续、矿体倾角小于40°、矿层厚度大于1.2m、顶底板相对稳固，f＞1.2，开采后顶板能自然垮落充填采空区），矿岩赋存条件与综采机适应，可采用综采工艺。

在铝土矿开采过程中采用煤矿方式综合机械化开采工艺技术能够有效提升开采效率，提高开采作业整体的安全性能，具有较高的实际应用价值。但是，在具体的开采过程中，若综采后矿体直接顶冒落后，不足以完全密实充填采空区，则需要强制放间接栖霞组白云质灰岩或生物灰岩坚硬顶以充填采空区；另外伪顶为一层碳质页岩、铝土岩，在回采矿石过程中容易垮落混入矿石，影响矿石品位，需要加强控制。

（2）矿体强度特性。在铝土矿开采的过程中，矿体的强度特性是能否使用采矿机回采及影响回采效能的主要硬性指标。矿体硬度过大加大采矿机滚筒截齿磨损，增加成本，同时增加采矿机牵引阻力，影响切割效率。同样以贵州瓦厂坪铝土矿为例，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，矿石硬度系数为0.37～5.02（平均1.65），致密块状硬度系数最高为5.02，但数量较少，大多数为3～4。当前国内外采煤机能够适应矿质硬度≤f6局部≤f7，该铝土矿满足使用综采工艺条件。因此，在实际的铝土矿开采过程中应用煤矿方式的综合机械化开采工艺时必须进行矿体强度特性测试，确定矿体强度在可切割范围后，采用采矿机进行切割回采；遇矿体强度较大时，可辅予松动爆破、注水等措施松动、软化矿体，利于切割回采。

5 矿产综合机械化开采铝土矿的应用

（1）长壁综采。长壁综采是一种能带来较高经济效益的铝土矿开采方式。长壁综采的巷道工作面包括开切眼、回风平巷以及运输平巷，通常具有较为完善的通风系统。长壁综采方式的采矿机型号、特性通常和典型的采煤机相似，功率较大，牵引力强，切割回采效率高；长壁综采的开采设备及运输设备能够对质量、体积较大的矿石块进行破碎处理，提高运输效率，减少铝土矿进入氧化铝前的筛分工艺；长壁综采设备的支架结构承载能力及稳定性都较高，有效保证铝土矿开采工作的安全性。在实际的矿体开采工作中，为节约工作时间、提高工作效率，可以增加采区走向长度，从而增大综合机械化开采的推进长度，减少工作设备位置移动次数。

（2）短壁综采。短壁综采在顶板支护、巷道布置、运输等方面与长壁综采具有共同的优势特征。除此之外，相较于长壁综采来说，短壁综采还具有掘进速度快、开采效率高的优势，在中小型的铝土矿开采工作中应用更为广泛。首先，短壁综采的工作面长度相对较短，在双滚筒进行单向切割后，单滚筒进一步加深矿切深度；其次，通过直角转弯、侧卸等方法重新布置刮板单机头输送，进一步使转载机与刮板运输机高效、协调的展开工作；最后，在铝土矿进行短壁综采方式的开采作业时，所应用到的施工设备均属于轻型化机械设备，有效地提高了设备使用的便捷性。

6 结语

目前铝土矿综合机械化开采工艺应用中，还存在设备磨损率较大、品位控制要求较高等缺点，在今后的技术发展过程中应着重改善、优化其在实际应用中的不足，进一步促进铝土矿山开采的可持续发展。