緩傾斜薄鋁土礦床開采技術應用探索

摘 要：中國鋁業重慶分公司鋁土礦山屬典型的緩傾斜薄礦體，開采技術難度大，安全風險高。針對這一復雜難采礦體，礦山部本著安全、經濟、高效的科學原則，對緩傾斜薄礦體設計采用的全面采礦法和傾斜分條全面采礦法進行生產驗證，通過不斷汲取教訓、總結經驗，提高了礦山的采礦效率，降低了礦石的貧化率和損失率，取得了良好的應用效果。

關鍵詞：緩傾斜薄礦體；全面采礦法；傾斜分條全面采礦法

中圖分類號：TD421 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4117（2012）01-0324-02

中國鋁業重慶分公司鋁土礦山是目前國內最大的地下鋁土礦山，投資近9億元，設計產能為每165萬噸/年，采用平硐--溜井、平硐--盲斜井開拓，電機車運輸；該礦山由六大采區組成，8.3km長的575主平硐把礦山和分公司氧化鋁廠相連接，項目于2007年3月開工建設，2010年3月份各采區相繼進入試采礦階段。

一、礦山地質條件

礦區位于四川盆地東南緣，大婁山脈西側一帶山地；位于重慶市南川區與武隆縣接壤處的川洞灣、灰河、大佛巖一帶，面積約41km2。礦區位于大氣降水的補給區，大氣降水的大部分直接流入河流。其余部分滲入地下，形成地下水。

礦體呈層狀、似層狀，控制礦體最高標高1714m，控制礦體最低標高-20.25m，最大高差1734.25m。礦體產狀與地層產狀趨于一致，礦體平均礦體厚度為1.61m，且鋁土礦為中高鋁、高硅、高硫、低鋁硅比礦石。

二、采礦方法

（一）采礦方法選擇

礦石價值不高，首先排除充填法；其次，礦體薄、傾角緩，間接頂板穩固性較好，若選用崩落法，貧化率和損失率大，放頂困難，也排除崩落法。經過可行性研究，最終決定采用空場類采礦法。礦體厚度≥1.7m，傾角≤30°的緩傾斜薄礦體，采用全面采礦法；0.8m≤礦體厚度＜1.7m的緩傾斜薄礦體，采用傾斜分條全面采礦法。

1、全面采礦法

（1)礦塊構成要素

礦塊長50m，寬為礦體水平厚度，高20（或30）m；1個礦塊布置1條切割上山和1條人行通風天井，沿礦體走向每10m為1個回采單元，1個回采單元設1條礦石溜井和1個電耙硐室，相鄰回采單元之間留不規則點柱，點柱規格為3m×3m，點柱盡可能留在無礦段或低品位地段，走向點柱間距10m，傾向上點柱間距視礦體厚度、品位、傾角、頂板穩固性而定，一般8m～12m。各中段之間只留頂柱、不留底柱；沿礦體傾斜方向鑿傾斜炮孔落礦。（見圖1）

（2）采準與切割

采切工程主要包括人行通風天井、天井聯絡道、礦石溜井、電耙硐室、切割上山和切割平巷。采切巷道斷面3.14m2～4.05m2，原則上不支護。一個標準礦塊的采切工程量為156.5m/606.3m3。

（3）礦房回采

礦塊回采工作沿走向推進，自礦塊一側的切割上山向另一側推進；回采單元的工作面沿礦塊傾向自下而上回采，其長度為礦塊的斜長。工作面可呈階梯或直線形，各階梯長8m，階梯間超前距離為5m～8m。

（4）礦柱回采和采空區處理

每個采場留有頂柱、點柱（或間柱）來確保礦石回采安全。在礦體走向上，礦石品位低或無礦地段，留作隔離礦柱；對于礦體連續性好的地段，沿礦體走向間距約300m留5m～6m寬的連續礦柱。

礦房采完后，礦柱留作永久礦柱，不進行回收。采空區內充填部分廢石并封閉采空區，每個中段應設1～2個與地表大氣相通的排氣口。

2、傾斜分條全面采礦法

（1)礦塊構成要素。礦塊和點柱構成要素同全面采礦法（見圖2）；這部分礦體很薄，人員直接在礦體下鑿巖、裝藥放炮因高度不夠操作困難，為此，沿礦體走向每隔10m開掘一條切割上山，在相鄰切割上山內打水平炮孔，沿傾向崩礦。1個礦塊布置5～6條切割上山和1條人行通風天井，沿礦體走向每8m～10m為1個回采單元，1個回采單元設1條礦石溜井和1個電耙硐室。（2）采準與切割。同全面采礦法；一個標準礦塊的采切工程量為390.5m/1554.0m3。（3）礦房回采。礦房回采工作沿走向推進，切割上山間距10m，傾向上電耙出礦。（4）礦柱回采和采空區處理與上述全面采礦法相同。

（二）采場頂板管理

礦體頂板為炭質頁巖，抗壓強度12.0Mpa，穩固性差。為保證礦井采礦作業的安全，采場頂板管理主要采取以下措施：

(1)崩落圍巖（包括分選出的廢石）充填采空區，人工堆集，做到接頂密實；(2)作業面遇有結構面或浮石難以處理時，用木支柱臨時支護，；(3)嚴格控制炮眼方向和爆破用藥量，盡量減輕對頂板的破壞；(4)實行頂板分級管理制度，對頂板不穩固的采場設專人負責；(5)浮石處理及時細致。處理浮石時，要停止其它作業，且有良好照明；(6)采場回采完成后，及時用廢石封閉采場通道，以防止誤入和減少通風。

三、應用探索

(一)試采礦簡介

灰河上采區2010年3月22日，川洞灣采區4月18日，大佛巖上采區9月29日率先開始試采礦。截止到2010年9月25日，累計供廠礦石87112.5噸，A/S4.47，其中副產礦26187.64噸，A/S3.42；試采礦60924.86噸，A/S5.07。

對灰河上采區已經回采結束的1020-3#、4#及1050-11#采場進行統計及實測驗收，得到主要技術指標見下表。

分析上面表格，可以明確看出，廢石混入率較高，而且實際損失率遠大于設計損失率，這在試采礦過程中各個采區具有代表性。

通過基建探礦資料和采準切割采場地質刻槽取樣資料相比，實際采礦過程中，大佛巖上采區采場各項指標負變較大，如下表：

分析上表，1360-10#采場各個參數都減少，造成礦量大幅度減少；這種負變情況在本次試采礦過程中，具有代表性。

（二）造成損失率高及廢石混入率高的原因分析：

1、本區域礦體平均厚度只有1.61米，采準、切割采用2米*2米斷面，必然帶來較高的貧化率。2、已開采場礦體實際情況與基建探礦資料和單體設計相比，縱向上礦體厚度變薄，橫向上礦體連續性差，無礦區和薄化區增多，主要原因為占礦石總量57%的致密狀鋁土礦絕大部分達不到回收標準，造成地質儲量銳減。加上采場回采時必須的頂（底）柱、點柱、間柱、護頂層、保安礦柱留設等正常損失，礦石采出量占初步設計提交的地質礦量的50%左右。3、礦山損失貧化管理制度是否健全，落實是否到位，執行是否嚴格有力、工人責任心強弱都直接影響損失率和廢石混入率的高低。4、開采過程環節較多，一旦監管不嚴，廢石混入率將直接增大；同時，在礦石開采中采富棄貧、隨意丟失礦石或出礦不干凈都會造成采出礦量減少、損失率增大。

（三）采取的措施及對策：

綜合本次試采礦經驗，降低采礦貧化與損失的主要措施有：1、把好地質資料關。2、落實采掘生產技術制度。3、選擇合理的采礦方法。4、加強施工作業過程的質量管理，包括工程和礦石質量管理。5、加強采掘生產地質指導與地質技術管理工作，并做好合理貧化與損失指標的技術經濟論證。6、強化地測部門的監督管理職能。7、結合實際，制定貧化與損失考核指標，并跟收入掛鉤。8、做好職工思想工作，提高職工的主人翁意識，認真持久地開展“全員”、“全過程”、“全面”質量管理活動。這是降低采礦貧化與損失、保證礦石質量的根本措施。

（四）實施效果：

以灰河上采區為例，經過以上努力，已經取得了良好效果；礦石產量和品位都得到了控制。11月份，灰河上采區共出礦11908.52噸，鋁硅比4.91；基本達到正常生產對鋁硅比4.5的要求。

結論：實踐證明，全面采礦法和傾斜分條全面采礦法的應用符合本區域礦山實際，且能更好、更安全的進行礦體回采，提高了采礦效率。加強對緩傾斜薄鋁土礦地下開采方法研究，降低鋁土礦的貧化、損失率，提高資源的回收率，將是一項長期而艱巨的任務。

作者單位：中國鋁業重慶分公司礦山部

參考文獻：

[1]余建國.銅山口礦邊深部礦體開采利用方案探討[J].采礦技術，2011(1).

[2]任江，劉天生.深孔分段爆破技術在天井掘進中的應用[J].采礦技術，2011(1)