综采工艺在铝土矿开采中的应用浅谈

石笑天

（国家电投集团贵州遵义产业发展有限公司，贵州 遵义 563000）

1 铝土矿开采现状分析

如今，就铝土矿山乃至金属非金属矿山开采来说，除了贵州瓦厂坪铝土矿以及大竹园铝土矿的地下开采矿山外，国内、国外都没有见到过综合机械化开采方式，没有见到过长壁后退式采矿方法，也没有见到过关于这一方面的相关报道和相关研究成果。铝土矿开采，国内外传统的采矿方法就是房柱式开采，地下开采矿山的规模较小，多为15万t/a的中小型地下矿山；但是在国内外的煤矿开采中，综合机械化采煤工艺，走向长壁后退式采煤方法已经完全成熟。将综合机械化开采工艺运用在铝土矿的开采中，缩短铝土矿开采周期，降低安全风险，提升开采工作效率，降低开采成本，进而提升铝土矿的资源回收率，提高开采效果[1]，是否可行呢？

2 综合机械化开采工艺所需要的设备及工艺特点

（1）综合机械化开采工艺所需要的设备。从煤矿开采过程中看，综合机械化开采工艺所需要的设备主要为采矿机、转载机、刮板输送机以及液压支架等。从铝土矿的综采设备选用来看，“三机”选型非常关键。首先，要注重采矿机的选择。现阶段铝土矿开采选择采矿机为双滚筒方式，针对于顶部矿石，可采用前滚筒方式开采；针对底部矿石，可以采用后滚筒方式开采。其次，转载机将巷道胶带输送机和工作面刮板输送机相连接，能够将开采下来的铝土矿石完成输送任务，从刮板输送机转运到巷道胶带输送机。第三，刮板输送机起到矿石输送的作用，其具有可弯曲的特点，能够作为采矿机的运行轨道。刮板输送机的选择应根据铝土矿的产量、工作面长度进行选择，合适的刮板输送机可以提升采矿工作效率。最后，液压支架在地下开采中发挥着重要作用，其可以支护采场顶板，为开采作业人员留有安全操作空间，进而推移工作面的采运设备。同时，还应平衡支护强度与顶板压力之间的关系，巷道内液压支架的支护强度要与顶板压力相平衡，不宜过大或者过小，过大会增加支架重量，使得工作面运输效果一般；过小会出现下沉、离层，影响着顶板稳定性。因此要注重液压支护强度的控制[2]。

（2）综合机械化开采工艺特点。相比较于传统开采技术来说，铝土矿所采用的综合机械化开采工艺具有以下特点，即①高效：综合机械化开采技术的工作效率是传统开采技术的3倍～7倍。对于铝土矿整体的开采效率也有着巨大的提升，约为5倍。由此说明综合机械化开采技术较之传统开采技术具有高效的特点；②安全性能高：铝土矿的地下开采具有一定的危险性，而液压支架的运用可以为开采作业人员留有充足的作业空间，同时也能进行安全维护工作，大大提升了铝土矿地下开采的安全性；③施工周期短：利用综合机械化开采工艺进行开采时，可以利用综掘机掘进，进而形成巷道，其成型效果良好。同时利用综掘机掘进保证了采掘的连续性。④自动化：综合机械化开采工艺的机械化程度与自动化程度较高，大大提升了铝土矿开采的机械化程度，降低了劳动强度与开采难度，提高了铝土矿开采的工作效率。

3 煤矿式综合机械化开采铝土矿的可行性分析

（1）矿岩赋存条件。贵州瓦厂坪、大竹园铝土矿的产状与围岩相近，矿体主要呈层状产出，倾角范围为15°～30°之间。矿体厚度平均厚度为206cm，矿体厚度变化较为均匀，起伏不大。直接顶板和直接底板都是铝土岩，间接顶板为白云质灰岩、生物灰岩，间接底板为页岩、泥岩。按照国内煤矿式综合机械化开采工艺中采矿机的适应条件为倾角在40°以下，矿层厚度大于120cm，顶底板稳定。可以说贵州瓦厂坪、大竹园铝土矿的矿岩赋存条件与综采机械化开采工艺的适应条件相符合，在该铝土矿中可采用综采工艺进行开采工作。

（2）矿体强度特性。矿体强度影响着综合机械化开采工艺的运用效果。若是矿体的硬度过大，则对采矿机的滚筒截齿磨损较为严重，需频繁更换部件，增加了生产成本。贵州瓦厂坪铝土矿矿石硬度由低到高依次为半土状豆状、碎屑状、致密状。其中致密状硬度系数最高，约为5.02，但是在铝土矿中的含量最少。明确综合机械化开采工艺对矿体强度的要求，即硬度≤f6。该铝土矿的矿石硬度符合综采工艺的运用要求。在运用煤矿式综合机械化开采工艺前，应对铝土矿的矿体强度进行测试，确定合适的采矿方法。

4 铝土矿中综合机械化开采工艺的运用

在铝土矿开采过程中，运用长壁综采工艺，可以为企业带来可观的经济效果。而且在开采过程中，其可以保障巷道的通风系统完善，降低气体安全事故发生率。长壁综采工艺所使用的采矿机无论是在型号，还是在特性方面，都与采煤机相似，具有较强的牵引力、切割回采率较高。长壁综采工艺的开采设备可以对体积较大的矿石进行破碎处理，大大提升了设备运输的工作效率。在实际铝土矿开采过程中，应在采区建立走向长度，明确综合机械化开采技术推进长度，且可以提升开采工作效率，同时减少工作设备位置移动次数，缩短铝土矿开采施工的时间。在大竹园矿首采区的1104首采工作面，从2019年8月19日开始试采，到2019年年底，在地质条件变化大，设备磨损严重，备品配件不足，矿石外运不及时停产等情况的影响下，工作面推进了220m，共生产矿石20万t，工作面矿石回收率在95%以上，贫化率在5%以下，一个工作面的平均月产量在5万t左右，并且还有很大的提升空间，高产潜力很大。说明综采工艺在铝土矿开采中得到有效运用，提升了安全性，但是设备磨损较为严重。从瓦厂坪、大竹园铝土矿的综合机械化采矿工艺，走向长壁后退式采矿方法的试验情况来看，通过一定的技术研究，装备的升级改造，在解决了设备磨损的情况下，铝土矿是可以采用综合机械化采矿工艺和走向长壁后退式采矿方法的。

5 结语

总而言之，对于铝土矿资源作为生产原料的需求缺口较大，需注重铝土矿的开采工作，尤其是地下矿体的开采。传统开采工作的工作效率较低、危险性较大，逐渐不适合铝土矿的开采工作中。而综合机械化开采工艺具有较强的机械化和自动化，促使铝土矿产业实现集约化发展。了解综合机械化开采工艺运用存在的优点与缺点，不断完善，促进综合机械化开采工艺技术的更新。可以预见，在以后铝土矿乃至金属非金属矿山的开采中，机械化程度较高、安全系数高的综合机械化采矿工艺和长壁式采矿方法将会逐步取代机械化程度较低、安全系数低的房柱式开采方式，成为铝土矿乃至金属非金属矿山开采的主要方式，综合机械化采矿工艺技术在铝土矿乃至金属非金属矿山的广泛应用是不可避免的。