复杂型铝土矿房柱式采矿法的工艺优化与应用

2019-07-11刘正辉

采矿技术 2019年2期

刘正辉

刘正辉

(中国有色金属工业第六冶金建设有限公司，河南郑州 450006)

我国地下铝土矿赋存条件复杂，采矿方法大多采用房柱采矿法。中铝中州矿业有限公司三门峡分公司段村—雷沟铝土矿为亚洲最大的地下铝土矿，矿层赋存条件复杂，在开采过程中将原设计的沿矿体倾向前进式回采改变为沿矿体走向后退式回采，从而降低了开采成本、提高了回采过程中的安全性、改善了作业环境、提升了设备的使用效率，取得了很好的社会效益与经济效益。

复杂难采矿床；房柱采矿法；后退式回采

我国绝大多数铝土矿为沉积型矿床，矿层顶、底板岩性较差，直接顶多为黏土页岩、铝土岩、炭质页岩，少数为煤层，直接底多为铁质泥岩、硫铁矿等；且矿层多为缓倾斜、倾斜矿层，矿层起伏变化大且薄，节理裂隙发育，涌水量大。多种因素导致铝土矿地下开采普遍存在开采难度大、开采技术落后、安全管理难度大、设备功能受限等特点。

1 原设计采矿方法及主要问题

该矿区铝土矿呈层状、似层状，层位较稳定，矿体平均倾角30°左右。矿体平均厚度3 m左右，矿石平均A/S为5.13左右。矿体直接顶板为粘土岩、炭质页岩，局部直接顶板为煤层、灰岩或砂岩，底板多为铁质泥岩、铁质粘土岩，矿体顶底板稳固性差，厚度变化大，多为鸡窝矿，且矿体起伏变化大，矿床地质条件属于中等偏复杂类型。

1.1 采矿方法

以段村矿区段村2#罐笼井450 m中段7#采场为例，原设计采矿方法为房柱式采矿法。沿运输巷施工穿脉至矿体底板，贴矿体底板沿矿体走向方向施工切割平巷和电耙硐室，再沿矿体倾斜方向掘进切割上山(见图1)。以切割上山为自由面自下而上前进式沿矿体倾斜方向回采，采用浅孔落矿，靠近顶板处留30~50 cm矿体作为护顶矿层。出矿采用纵向与横向防爆型电耙接力耙运出矿，短溜井或穿脉漏斗装矿。

1.2 主要问题

通过试生产，主要存在的问题有以下几点：

(1) 矿体顶底板岩性差，沿矿体倾向前进式回采过程中人员长期在空区内作业，安全性低。回采过程中存在严重的安全隐患。

(2) 每条上山必须施工电耙硐室和天井，措施工程较多，天井施工难度大，作业环境差。

(3) 矿层倾角大，切割上山施工难度大，工作效率低，切割上山施工成本高。

(4) 切割上山沿倾向布置，电耙耙运距离长，耙运功效低，钢丝绳、耙斗、耙齿等材料耗费严重，大大增加了成本。

(5) 沿矿体倾斜方向矿体起伏变化大，顶板护顶矿层难以留设，不利于顶板控制。容易出现冒顶。

图1 7#采场原设计采矿工艺

2 采矿方法的工艺优化

2.1 采矿工艺优化方案

从主运输巷施工穿脉至矿体底板，沿矿体倾斜方向施工完主要切割上山(2条)后，沿矿体走向布置矿房，后退式回采，切割上山兼作行人、回风、运输巷(见图2)。工作面的凿岩和耙矿都在矿体走向的平巷内施工。采用浅孔落矿，靠近顶板处留30~50 cm左右厚矿体作为护顶矿层。出矿采用横向与纵向防爆型电耙接力耙运出矿，短溜井或穿脉漏斗装矿。

图2 7#采场采矿工艺优化

2.1 采矿工艺优化效果

(1) 矿房沿矿体走向布置，回采采用后退式回采后，避免了人员长期在空区内作业，大大改善了采矿作业的安全性。

(2) 采矿工艺优化后，每个采场只用施工1个电耙硐室，2个天井，大大降低了措施工程施工工程量，加快了施工进度，降低了施工成本。

(3) 采矿工艺优化后，掘进和回采除2条主要切割上山以外，其余的采矿作业全部在平巷内施工。施工成本降低，作业环境得到了提升。

(4) 矿房沿矿体走向布置后，电耙耙运距离变短，机械使用效率提高，材料损耗降低。

(5) 矿房沿矿体走向布置，顶板更容易控制，减少了临时支护率，支护成本降低。

(6) 通过技术经济对比，主要掘进工程量由原来的切割上山变为切割平巷，作业环境改善，电耙硐室、天井的工程量大大减少，单个采场主要工程量直接节约工程费用10.46万元。另外在施工进度上，每个循环作业减少了0.3~0.5个台班。单个采场材料节省约3万元。工艺优化后，支护率几乎为零，采场安全系数大大提高，社会经济效益明显。目前该采矿工艺优化方案已在本矿区推广使用，反馈效果良好。