在鋁土礦山引進綜合機械化掘進工藝的可行性分析

周　啟

（中電投貴州遵義產業發展有限公司務川鋁礦分公司，貴州遵義564305）

在鋁土礦山引進綜合機械化掘進工藝的可行性分析

周啟*

（中電投貴州遵義產業發展有限公司務川鋁礦分公司，貴州遵義564305）

黔北務正道地區的鋁土礦是產于碳酸鹽巖侵蝕面上的一水硬鋁石沉積鋁土礦礦床。在有色金屬礦山巷道掘進中，幾乎沒有采用綜合機械化掘進工藝的。以瓦廠坪礦山為例，從礦區地層、構造、礦石及圍巖力學性質等方面進行綜合分析，對比綜合機械化掘進工藝在煤炭行業的成熟應用參數，引進綜合機械化掘進工藝應用于鋁土礦山，改善國內鋁礦山建設巷道掘進技術的落后狀況，將起到重大的推動作用。國內沉積型鋁土礦床儲量豐富，因此有很大的市場潛力和推廣應用前景，社會效益是巨大的。

綜合機械化；巷道掘進工藝；鋁土礦山

綜合地質勘探報告和相關資料，瓦廠坪鋁土礦山儲量集中，礦體連續，礦石質量優良，礦層賦存穩定，是少見的大型鋁土礦礦床，礦山建設引進綜合機械化掘進技術在鋁土礦山的應用，對在減少巷道掘進工程量、減少建設工程投資、縮短建設工期、減少建設生產人員、提高自動化程度、提高施工安全程度、降低建設成本等方面具有積極的意義。

1　礦區地層

礦區地層出露為沉積巖，從老到新地層依次為下中志留統韓家店群（S1-2Hj）、上石炭統黃龍組（C2h）、中二疊統梁山組（P2l）、中二疊統棲霞組（P2q）、中二疊統茅口組（P2m）、上二疊統吳家坪組（P3w）、上二疊統長興組（P3c）、下三疊統夜郎組（T1y）、第四系（Q），最新地層為下三疊統夜郎組。礦區缺失下二疊統、志留系地層。

礦區含礦層為中二疊統梁山組（P2l），該組總厚6.20～15.90m。自下而上可分為3個巖性段：下段為綠泥石巖段，厚0.50～7.0m，一般1～3m；中段為鋁質巖段，厚2～10.50m，一般3～6m；上段為有機質碎屑巖—碳酸鹽巖段，厚2～4m，一般3m左右。

2　礦區構造

2.1褶皺

礦區的一級褶皺為鹿池向斜，該向斜軸向20°～25°，樞紐向北北東傾伏，略呈波狀起伏，總體傾角10°左右。該向斜呈明顯不對稱：東翼傾角較緩，一般十余至二十余度，傾向295°～320°；西翼巖層傾角較陡，自地表向深部從二十余度變至三十余度，變化具漸變性，西翼巖層傾向105°～120°。礦區中未發現有二級褶皺。

2.2斷層

礦區地表未發現斷層。在鉆孔中發現有礦層重復，證明有斷層存在，這些斷層規模小。這些小斷層主要分布于向斜兩翼，主要是逆斷層，斷距一般3～10m，此特征與向斜受力形變特點相符。

2.3節理與裂隙

礦區的節理與裂隙主要有兩組：一組走向310°～330°，其面平直，延伸遠，顯示剪性結構面特征；一組走向10°～30°，具張性結構面特征。礦區中的溶溝、溶槽溶洞等線形巖溶地貌，基本是沿此2組節理、裂隙發展而成，而溶洞、暗河的形成，也是沿節理裂隙發展貫通所致。

3　礦石及圍巖力學性質

3.1礦體及圍巖

礦體圍巖中，老頂為中二疊統棲霞組（P2q）下部的灰巖、泥灰巖，直接頂板為梁山組（P2l）頂部的白云質灰巖、泥灰巖，偽頂為梁山組（P2l）上部的炭質泥巖、鋁土巖；偽底為中二疊統梁山組（P2l）下部的鋁土巖，直接底板為中二疊統梁山組（P2l）底部鋁土質泥巖，老底為上石炭統黃龍組（C2h）白云質灰巖或下中志留統韓家店群（S1-2Hj）頁巖。礦體及頂底板關系見圖1。

3.2礦體偽頂

偽頂板為中二疊統梁山組（P2l）上部的炭質泥巖或鋁土巖。黑色炭質泥巖中炭質含量很高，一般厚度0.1～0.2m，質極軟，性脆，污手，抗壓強度Rc=5～18.1MPa，巖石抗物理風花能力極弱，暴露在空氣中容易產生崩解。在掘進工程中難以保留；鋁土巖主要呈褐灰色，層厚薄至中層，結構為塊狀、碎屑狀、豆狀，在溶蝕區被浸染成黃褐色、褐色，厚度主要為0.3～0.7m，偶爾達1.0m。層理不清晰，無明確的節理方向，力學性質不穩定，易碎，巖石抗風化能力弱，暴露在空氣中容易產崩解。

3.3礦體底板

礦體直接底板為中二疊統梁山組（P2l）下部褐灰—淺灰色中厚層致密塊狀鋁土巖，厚0～7m，大部分1～3m厚，平均厚約1.5m左右。層理清晰，含大量植物化石，有2組“X”型共軛節理，力學性質不穩定，易沿節理方向斷（破）裂，巖石抗風化能力弱，容易崩解、泥化。礦體頂底板工程試驗測試成果見表1。

3.4礦石的物理性質

通過礦石工程試驗樣測試，礦區礦石的物理性質統計見表2。

表1　瓦廠坪鋁土礦山頂底板工程試驗樣測試結果統計表

表2　礦體工程試驗樣分析結果統計表

4　結論

綜合分析瓦廠坪礦山整體地質情況，1102采場礦層傾角總體變化平緩，一般在17°～26°之間；礦體在走向上起伏不大，一般在0°～10°之間；礦體厚度在0.81～7.47m之間，一般為1.5～3.0m，平均厚度為2.16m；礦石硬度大多小于4，最大達到5.39；礦體粘性在巷道掘進中也是可克服的。總之瓦廠坪礦區礦層賦存穩定、構造較簡單，類比綜掘工藝在煤礦山的施工參數和經驗總結，鋁土礦山巷道施工具備綜合機械化掘進的基本條件，適合采用綜合機械化掘進工藝。今后在掘進機降溫除塵用水量、礦石粘度、底板泥化、防治水等方面加強研究，逐步完善綜合機械化掘進工藝在鋁土礦山的應用。

5　結束語

在國際、國內鋁土礦山建設過程中，目前采用爆破等傳統掘進方法，掘進速度慢，安全風險高，同時難以控制，礦山井下作業人員較多，存在較大安全隱患。若能引進綜合機械化掘進技術在鋁土礦山的應用，對在減少巷道掘進工程量、減少建設工程投資、縮短建設工期、減少生產建設人員、提高自動化程度、提高施工安全程度、降低建設成本等方面具有積極的意義。國內沉積型鋁土礦床儲量豐富，隨著大量礦山建設的鋪開，市場潛力和推廣應用前景廣闊，社會效益是巨大的。

［1］貴州省務川縣瓦廠坪鋁土礦勘探報告［R］.中電投貴州遵義產業發展有限公司，2011.

［2］文艦.貴州鋁礦山現狀及發展對策［J］.輕金屬，2004（5）：6-9.

［3］孫茂來.綜合機械化掘進工藝［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2009.

TD83.97

A

1004-5716（2016）06-0160-03

2015-06-02

2015-06-24

周啟（1965-），男（漢族），貴州遵義人，工程師，現從事礦山地質技術工作。