礦產綜合機械化開采工藝在鋁土礦的應用

周其安

（國家電投集團貴州遵義產業發展有限公司，貴州 遵義 564305）

煤礦綜合機械化開采工藝的產生、發展及應用全面實現了煤礦企業生產的集約化、規模化、機械化、自動化，極大程度上提高了煤礦開采工作的安全性能。將煤礦方式的綜合機械化開采工藝應用于鋁土礦的開采過程中，與傳統的非煤地下礦山開采工藝相比，能有效縮短開采周期、降低人工成本；規避作業空間頂板暴露，降低安全風險；提高工藝連續性程度，強化開采協調性；節約開采設備投入資產，并最終實現了鋁土礦開采的效益最大化[1]。

1 煤礦式綜合機械化開采工藝使用設備

（1）采礦機。采礦機主要應用于礦山開采的掘進與采礦作業當中。目前在鋁土礦開采過程中應用的采礦機大多屬于雙滾筒式，前滾筒開采頂部礦石，后滾筒開采底部礦石[2]。

（2）轉載機。在實際的鋁土礦開采作業中轉載機可以將工作面刮板輸送機與巷道膠帶輸送機銜接起來，將礦石從刮板運輸機轉運至巷道膠帶輸送機。

（3）刮板輸送機。工作面安裝與采礦機、轉轉機配套的可彎曲的刮板輸送機來運送礦石，同時作為采礦機的運行軌道，可根據鋁土礦工作面長度及產量選擇型號，有效提高運輸效率。

（4）液壓支架。液壓支架是綜采工作面的支護設備，其主要作用是支護采場頂板，維護安全作業空間，推移工作面采運設備。

2 采礦方式的綜合機械化開采工藝特點

與傳統的非煤地下礦山開采技術相比，在實際的鋁土礦開采工程中，煤礦方式的綜合機械開采工藝具有以下幾種特點：首先，煤礦方式的綜合機械化開采具有高產、高效的特點，相比于傳統開采方式提高了3倍～7倍，鋁土礦整體開采效率提高5倍以上；其次，煤礦方式的綜合機械化開采具有安全性能強的特點，在鋁土礦開采過程中回采工作面頂板通過液壓支架整體支護，對作業空間進行安全維護，提高了鋁土礦開采工作的安全；再次，煤礦方式的綜合機械化開采具有減少采準施工任務量、縮短施工周期的特點，采用該工藝進行鋁土礦開采，采準巷道工程量少，同時可使用綜掘機掘進，巷道成型效果較好，掘進效率高，保證了采掘接續的連續性；最后，煤礦方式的綜合機械化開采自動化、機械化程度高，降低了勞動強度，改善了開采環境、減少了開采難度，促進了鋁土礦開采工作與時俱進。

3 采礦方式的綜合機械化開采存在問題

目前煤炭綜合機械化開采工藝技術在鋁土礦開采中的應用還不夠完善，主要存在問題有：在實際的鋁土礦開采過程中，對采礦機滾筒、刮板輸送機溜子磨損嚴重，極大程度降低了采礦機及刮板輸送的使用壽命，設備的檢修維護量大，提高了鋁土礦開采成本；另外該工藝技術的應用對礦石品位控制要求高，需要每天確定查勘回采面礦石賦存情況及品位，適時調整采高，確保采出的礦石品位符合要求，這對勘查人員提出了較高的專業素質要求，在一定程度上加大了相關工作人員的工作難度以及工作量，降低了鋁土礦開采整體的工作效率。

4 礦產綜合機械化開采鋁土礦的應用可行性分析

（1）礦巖賦存條件。以貴州瓦廠坪礦為例，礦體呈層狀產出，產狀與圍巖基本一致，總體上傾角較緩，根據準備巷道掘進所揭露的礦層及圍巖的傾角大部分為15°～30°，個別位置超過30°，礦體厚度范圍為50cm～300cm，平均厚度為206cm，厚薄變化較為平穩，直接頂板為鋁土巖，間接頂板為白云質灰巖、生物灰巖，直接底板為鋁土巖，間接底板為泥巖、頁巖。根據當前國內煤礦綜采工藝采煤機適應條件（礦層連續、礦體傾角小于40°、礦層厚度大于1.2m、頂底板相對穩固，f＞1.2，開采后頂板能自然垮落充填采空區），礦巖賦存條件與綜采機適應，可采用綜采工藝。

在鋁土礦開采過程中采用煤礦方式綜合機械化開采工藝技術能夠有效提升開采效率，提高開采作業整體的安全性能，具有較高的實際應用價值。但是，在具體的開采過程中，若綜采后礦體直接頂冒落后，不足以完全密實充填采空區，則需要強制放間接棲霞組白云質灰巖或生物灰巖堅硬頂以充填采空區；另外偽頂為一層碳質頁巖、鋁土巖，在回采礦石過程中容易垮落混入礦石，影響礦石品位，需要加強控制。

（2）礦體強度特性。在鋁土礦開采的過程中，礦體的強度特性是能否使用采礦機回采及影響回采效能的主要硬性指標。礦體硬度過大加大采礦機滾筒截齒磨損，增加成本，同時增加采礦機牽引阻力，影響切割效率。同樣以貴州瓦廠坪鋁土礦為例，礦區礦石類型為土狀半土狀、豆狀、碎屑狀、致密狀，硬度從低到高，致密狀鋁土礦硬度最高但數量較少，礦石硬度系數為0.37～5.02（平均1.65），致密塊狀硬度系數最高為5.02，但數量較少，大多數為3～4。當前國內外采煤機能夠適應礦質硬度≤f6局部≤f7，該鋁土礦滿足使用綜采工藝條件。因此，在實際的鋁土礦開采過程中應用煤礦方式的綜合機械化開采工藝時必須進行礦體強度特性測試，確定礦體強度在可切割范圍后，采用采礦機進行切割回采；遇礦體強度較大時，可輔予松動爆破、注水等措施松動、軟化礦體，利于切割回采。

5 礦產綜合機械化開采鋁土礦的應用

（1）長壁綜采。長壁綜采是一種能帶來較高經濟效益的鋁土礦開采方式。長壁綜采的巷道工作面包括開切眼、回風平巷以及運輸平巷，通常具有較為完善的通風系統。長壁綜采方式的采礦機型號、特性通常和典型的采煤機相似，功率較大，牽引力強，切割回采效率高；長壁綜采的開采設備及運輸設備能夠對質量、體積較大的礦石塊進行破碎處理，提高運輸效率，減少鋁土礦進入氧化鋁前的篩分工藝；長壁綜采設備的支架結構承載能力及穩定性都較高，有效保證鋁土礦開采工作的安全性。在實際的礦體開采工作中，為節約工作時間、提高工作效率，可以增加采區走向長度，從而增大綜合機械化開采的推進長度，減少工作設備位置移動次數。

（2）短壁綜采。短壁綜采在頂板支護、巷道布置、運輸等方面與長壁綜采具有共同的優勢特征。除此之外，相較于長壁綜采來說，短壁綜采還具有掘進速度快、開采效率高的優勢，在中小型的鋁土礦開采工作中應用更為廣泛。首先，短壁綜采的工作面長度相對較短，在雙滾筒進行單向切割后，單滾筒進一步加深礦切深度；其次，通過直角轉彎、側卸等方法重新布置刮板單機頭輸送，進一步使轉載機與刮板運輸機高效、協調的展開工作；最后，在鋁土礦進行短壁綜采方式的開采作業時，所應用到的施工設備均屬于輕型化機械設備，有效地提高了設備使用的便捷性。

6 結語

目前鋁土礦綜合機械化開采工藝應用中，還存在設備磨損率較大、品位控制要求較高等缺點，在今后的技術發展過程中應著重改善、優化其在實際應用中的不足，進一步促進鋁土礦山開采的可持續發展。