降低鋁土礦地下開采損失和貧化的措施

摘 要：結合山西鋁土礦賦存特點，就目前鋁土礦的開采方式進行綜合論述，并就山西呂梁地區某鋁土礦的采礦方法，探討鋁土礦地下開采工藝，通過技術措施降低貧化率，減少損失率，對目前的鋁土礦資源回收具有一定的意義。

關鍵詞：鋁土礦 地下開采 房柱法 削壁法 損失率 貧化率

中圖分類號：TN33 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0107-02

1 鋁土礦賦存的總體狀況

我國山西省境內鋁土礦賦存的主要特點為以下幾點。

（1）礦體呈層狀、似層狀產出，礦體受下伏巖層侵蝕面的控制，礦體較薄，一般2～3 m左右。傾角平緩，大致在5°～15°（如表1）。

（2）鋁土礦層本身穩固性較好，頂、底板巖石的穩固性較差（如表2）。

（3）鋁土礦石品位中等。

鋁土礦以中等品位（A/S 4-6）礦石為主，A/S大于7的富礦只占總資源儲量的12.89%，礦石類型以一水硬鋁石鋁土礦為主（如表3）。

（4）開采技術條件較好。

礦區水文地質條件簡單，無富水性強的含水層直接影響礦體的開采，大多可露天開采。也有因埋藏較深必須考慮采用地下開采。

2 鋁土礦資源的總體利用情況

（1）資源利用水平低。

因為鋁土礦目前在山西還沒有大規模地下開采礦山，而地方民采小型礦山為了降低成本，追求利潤，普遍存在采富棄貧，浪費資源的現象。

（2）對共伴生礦產的綜合利用程度不高

鋁土礦的共生礦產有耐火粘土、鐵礬土、硫鐵礦和山西式鐵礦等，除對鐵礦部分進行利用外，其它礦產的利用程度較低。

（3）可供開發的鋁土礦基礎儲量不足。

鋁土礦資源地質勘查程度偏低，大部分為332+333級別，331很少（如表4）。

（4）鋁土礦區附近有村莊、道路等需要留礦柱予以保護，資源利用率大大降低（如表5）。

（5）礦山的貧化率和損失率較高。如山西孝義露天開采貧化率7.31%，損失率為10.96%。

3 鋁土礦資源的總體開采情況

國家發改委于2007年10月29日制定了《鋁行業準入條件》，強調“鋁土礦采礦損失率地下開采不超過12%、露天開采不超過8%；采礦貧化率地下開采不超過10%、露天開采不超過8%?！?/p>

由于目前山西鋁土礦開采主要以露天開采為主，采礦損失率、貧化率均可以控制在7%左右。但隨著露天開采的剝采比越來越大，礦山采用露天開采排出的廢石占地問題成為露天開采最為頭痛的事情，露天開采的審批程序也越來越嚴格，越來越困難。在這種情況下，鋁土礦地下開采逐步提上議事日程。而我國鋁土礦地下開采礦山不多，尚處于試驗階段，設計的采礦方法各不相同，陜西保德鋁土礦采用房柱法和長壁式崩落法，貴州貓場采用長壁式崩落法，河南段村、山西賀家圪臺和奧家灣均采用房柱法。鋁土礦地下開采的真正適用哪一種采礦方法，回采的實際指標如何，還有待于生產實際的驗證。

4 鋁土礦地下開采的采礦方法選擇

在鋁土礦地下開采的采礦方法選擇上，有如下幾個問題需要考慮。

（1）鐵鋁巖作為直接頂底板，一般條件下整體性好，但在構造部位穩定性變差，遇水后有使巖體整體性隨埋深的不同產生不同程度的破壞的可能。因此需要對頂板進行處理，在礦體回采時要留一定厚度的護頂礦，一是降低貧化，二是便于采場維護。再根據礦巖具體條件對采場頂板采用錨桿、錨網、錨噴網等支護措施確保安全。

（2）礦石價值不高，且是緩傾斜近似水平礦體，不可能用充填法開采。

（3）鋁土礦的圍巖混入會使A/S比大大降低，無法滿足氧化鋁廠的生產使用，因此不建議采用崩落法，推薦采用空場法對礦石進行回采，特別是經過近期對鋁土礦進行設計的基礎上推薦采用比較成熟的采礦工藝，如房柱采礦法等，但是采礦回收率和貧化率的控制是采礦方法中應予以重點考慮的事情。

5 山西呂梁地區某鋁土礦采礦方法分析

山西呂梁地區某鋁土礦體產狀平緩，傾角一般5°～10°左右，個別地段可達15°。礦層平均厚度3.38 m，平均埋深67.05 m。經過綜合比較，推薦采用地下開采方式，采礦方法以房柱采礦法（厚度≥2 m）為主，以削壁采礦法（厚度<2 m）為輔。

（1）采礦方法參數。

中段高20 m，沿礦體走向每隔50 m布置一個采場。采場之間留連續間柱，寬3 m，采場內礦房寬度為10 m。沿礦體傾向布置鑿巖上山，間隔礦柱3 m×3 m。采場沿傾向長77～180 m，根據長度確定是否布置上、下兩個采場，采場中間留3 m寬連續礦柱，中段之間留連續分段礦柱，寬各3 m。礦厚大于3m的地段礦體頂板下留0.3～0.4 m厚的護頂礦層。生產中盡量少切頂板，以便降低貧化。

（2）采切工程。

采切工程主要包括：沿脈運輸平巷、通風上山、人行聯巷、人行材料井、聯絡巷、聚礦巷、放礦漏斗、溜井；切割工程主要為切割平巷和切割井。

中段沿脈運輸巷沿礦體走向布置，沿礦體底板脈外施工沿脈運輸巷，根據礦體傾角大小確定是否需要施工第二沿脈運輸巷。采準施工時每個盤區離礦體底板較近礦塊每隔10 m施工一個放礦漏斗，第二沿脈運輸巷按順序施工放礦溜井、聚礦巷及放礦漏斗。同時每隔50 m掘人行材料井?？康V體底板施工人行聯巷、切割平巷和鑿巖上山。

（3）回采工藝。

回采工作從下部切割平巷開始，自下而上推進，回采工作面采用淺孔鑿巖，淺孔落礦。落礦和運搬交替進行，若礦厚在2 m以下，一次全厚開采；礦厚大于2 m時，實行分層回采。礦厚大于3 m的地段礦體頂板下留0.3 m～0.4 m厚的護頂礦層。礦厚大于5m時，采用留礦堆的辦法進行鑿巖。淺孔落礦，先采下部2 m，然后采剩余部分。炮孔交錯布置，孔深2.4 m，排距0.8～1.0 m，孔間距0.8～1 m，采用電耙出礦。

（4）采礦方法主要技術經濟指標。

（5）礦柱回采。

對所留礦柱結合采礦方法采用混凝土或片石砌筑人工礦柱置換永久礦柱，盡量減少資源損失。經過計算，置換這些礦柱可以增加回收率4.72%，即礦塊總的損失率降為13.73%。

（6）主要技術經濟指標（如表6）。

6 結語

就國內地下礦山開采來講，房柱法的采礦工藝簡單、技術成熟可靠。但是與露天開采相比，地下開采的損失率和貧化率還是比較高。某鋁土礦為了降低貧化率采用的是在礦體頂板下留0.3 m～0.4 m厚的護頂礦層，生產中盡量少切頂板。這樣雖然貧化率有所降低（降至8.91%），但是加大了鋁土礦石的損失。為了提高礦石的回收率，對采場礦柱進行綜合回收，雖然損失率有所降低（降至13.73%），但是還沒有達到《鋁行業準入條件》的規定標準（12%）。加上實際礦山生產的過程中的多種其它因素，可能損失率比計算損失率更大，這需要在實際生產時對采礦方法進行專項研究。

“九五”期間，85%以上的鋁土礦開采為露天開采，而隨著近幾年氧化鋁項目的陸續投產，鋁土礦的需求也大幅增長，現存鋁土礦山都加大開采力度，大多露天開采的鋁土礦資源已經面臨閉坑，而待開發的鋁土礦床賦存條件復雜，埋藏較深，難于用露天開采，只能考慮采用地下開采。所以結合黑色礦山和其它有色礦山成熟的采礦方法，著手研究鋁土礦地下開采新工藝是現在鋁土礦山的發展方向。要想真正達到提高鋁土資源的利用率的目的，就必須從降低采礦的貧化損失，充分合理地利用資源，提高出礦A/S。

由于鋁土礦不能像一般金屬礦山用選礦方法解決品位降低和圍巖混入問題，給未來鋁土礦地下開采提出了新的課題。而我國地下開采鋁土礦尚處于開始階段，未來大規模開采實踐中要針對各礦不同特點尋求相應的合理方法。