鋁土礦山引進綜采工藝的可行性分析

王 華

（國家電投集團貴州遵義產業發展有限公司，貴州 遵義 564300）

綜合機械化采礦工藝的出現，離不開綜合機械化采煤技術發展和應用，此項技術能夠很好的避免煤礦在生產過程中所出現的采掘不平衡問題，帶動了煤礦企業朝著機械化、集約化以及規模化的方向發展，對工程作業的安全起到一定的保護作用。但由于礦體特殊的巖層地質條件，使得綜采工藝技術無法廣泛的應用到非煤礦山之中，不利于非煤礦山產業的轉換與升級。當下，在金屬礦山在實際生產作業過程中，多存在作業工序復雜、作業效率低下以及施工安全性低等問題，對礦山生產起到嚴重的制約。因此，應加強對綜采技術在鋁土礦山中的應用研究。

1 綜采工藝特點

通過在煤礦中對綜采技術的應用，從而總結出以下幾方面優勢特征：

（1）資源回收率高。金屬礦山傳統的房柱法開采，資源回收率極低，僅為50%～60%之間，資源浪費嚴重。而采用綜采工藝進行開采，礦井采區回收率可達80%，綜采工作面回采率不低于90%。資源回收率大大提高，經濟效益與社會效益明顯。

（2）作業安全有保障。采用綜采工藝進行回采，由液壓支架支護頂板，安全程度明顯提升。

（3）生產定員少。采用綜采技術進行回采，作業人員明顯減少，工人勞動強度大大降低。按照傳統的房柱法回采，生產能力100萬噸的地下礦山，定員一般在1000人左右；而采用綜采技術進行回采的礦山，生產定員在600人以內。

（4）礦山基建成本低。采用傳統的房柱法開采的井工鋁土礦山，要達到100萬噸的產能，一般需要開拓巷道約三萬米左右方可形成產能。而綜采工藝僅需五千米左右巷道即形成了100萬噸的產能，優勢非常明顯[1-3]。

2 綜采工藝可行性分析

2.1 從礦巖賦存條件上分析

該鋁土礦礦床屬于沉積型鋁土礦床，礦體厚度在0.83～6.30m之間，平均厚度為3.25m，變化系數為50.2%，屬較平穩型，礦體的延展性較好，礦體頂、底板按照層狀的方式進行分布，有著直接頂、間接頂和直接底、間接底的區別，其中直接頂、底板巖石的主要構成為軟質鋁土巖和頁巖，其地層條件與一般的中層煤層的地層條件有著一定的相似之處。如果按照切割巖石地質賦存條件來進行分析的話，在鋁土礦山中廣泛的使用綜采工藝是可行的。但在對鋁土礦進行開拓的過程中，因礦床間接頂板為灰巖，導致礦床覆巖層中經常出現被溶蝕的跡象，且多形成在小型溶洞中。如果在該區域中廣泛的應用綜采工藝技術，那么需要做好溶洞填充工做來提高掘進工藝的可行性。

2.2 從巖石強度特性上分析

鋁土礦山能否應用綜采上技術的重要因素是，礦石硬度及賦存條件與截齒強度是否相適應，巖石強度大小對綜掘機或采礦機截齒的使用壽命直接相關。務正道地區鋁土礦多為土狀或半土狀，硬度系數在4左右，這一強度遠沒達到掘進機、采礦機的極限切割能力。如果我們從巖石強度特征來進行分析的話，該鋁土礦可以采用綜采工藝。

2.3 從巖石變形特性上分析

鋁土巖比煤巖更韌一些，且破壞變形大于煤巖。依據巖石整體破壞能量耗散理論，單位體積鋁土巖破壞所需的能量要明顯高于單位體積煤巖破壞所需的能量。掘進機、采礦機截齒切割相同體積的鋁土巖和煤巖時，切割鋁土巖需要的能量要多于切割煤巖。因此，在該鋁土礦引進綜合機械化開采工藝時，要根據巖石強度和韌性相應地提高掘進機截割機構的電機功率，充分保障綜合機械化開采工藝效率高、掘進進尺快的優勢。

與一般的煤體不同，該鋁土礦土質以粘土巖為主，其性質也與一般的粘土體相近，有著較強的粘性且遇水會變軟。刮板運輸機、轉載機運輸過程中對槽體磨損，需加強刮板運輸機、轉載機槽體材料耐磨性。同時，加強工作面排水設施管理，減少工作面涌水混入礦石中[4-6]。

3 應用效果

3.1 經濟效益

從綜合機械化開采工藝在鋁土礦山的實際應用情況可以總結出，綜合機械化開采工藝與傳統房柱法相比，具有建井速度快、巷道成型好、圍巖破壞小、工藝連續性強、機械化程度高、安全保障度高等優點，而且經濟效益十分可觀，主要體現在：

3.1.1 資源回收率高，經濟效益好

金屬礦山傳統的房柱法開采，資源回收率極低，僅為50%～60%之間，資源浪費嚴重。而采用綜采工藝進行開采，礦井采區回收率可達80%，綜采工作面回采率不低于90%。資源回收率大大提高，經濟效益與社會效益明顯。

3.1.2 生產定員少，生產成本低

采用綜采技術進行回采，工作人員明顯減少，工人勞動強度大大降低。

按照傳統的房柱法回采，生產能力100萬噸的地下礦山，定員一般在1000人左右；而采用綜采技術進行回采的綜合機械化礦山，生產定員在600人以內。按照傳統房柱法回采的井工鋁土礦山，根據同行業的調研情況，噸礦成本約220元。而采區綜采工藝進行回采的井工鋁土礦山，根據測算，計劃生產成本約150元，噸礦成本相比減少70元，成本優勢非常明顯。

3.1.3 貧化率低，礦石品位控制好

鋁土礦在實際生產過程中，受開采條件的影響都會產生礦石的貧化，傳統的房住式采礦工藝貧化率一般在7-10%。由于我們采用了綜合機械化回采工藝、掘進工藝，能夠對礦層的頂板減少對其破壞，液壓支架能夠及時的支護頂板，有效的避免了頂板的冒落，這樣在綜采條件下，礦石的貧化率會大大降低。通過分析預測，綜采的貧化率在3-5%，礦井的淺部會更低，我們預計在3%。

綜采工藝還可實現不同品位礦石分段開采，更好的回收高品位礦石。在回采前通過采樣化驗對工作面礦石品位進行確認，并按照不同的品位區間在工作面斜長上劃分為若干開采區段。工作面設備根據不同品位區間的實際參數調整采礦機等設備運行參數，制定當期工作面開采方案，回采時對不同品位區間礦石進行分采與控制，實現從回采工作面到地面礦倉聯動運行與控制。

3.1.3 工藝連續性強、安全系數高

由于綜采礦井的運輸系統采用的是膠帶輸送機及軌道運輸系統運送礦石和生產材料，且采取自動化控制，減少了現場操作人員，相比傳統的井工鋁土礦山，運輸系統的安全系數大大提高。

對于地下鋁土礦山，最大的安全威脅來自于頂板管理、防治水以及機械運輸等方面。采用綜采工藝進行回采，由液壓支架支護頂板，安全程度明顯提升；同時，在綜采礦山井巷工程布置時提前考慮利用先進的探放水以及物探等手段進行水患預測，在生產過程中采用相應對策，可有效的預防與治理礦井水患。

4 結語

綜上所述，為了提高井工鋁土礦山的規模化生產水平，實現采掘平衡，改善作業環境，本文從鋁土礦巖賦存條件、強度特征以及變形特征來對綜采工藝在鋁土礦山的應用效果進行詳細分析，并結合鋁土凝結性較強的特征，采取有效的措施降提高其回采效率。綜采工藝與傳統的房柱法相比，有著明顯的優勢，最重要的是，綜采工藝的安全系數較高，對作業人員的生命安全起著一定的保護作用，可以為礦山帶來良好的經濟效益和社會效益。