铝矿民采空区矿体安全高效开采技术研究
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摘 要：由于在我国铝土矿区内存有不少民采空硐和巷道，不仅对矿体原生结构造成了严重损坏，还威胁着矿山的安全生产工作。在民采中处于获取更大开采利益的考虑，采空区被遗弃着大量贫矿和废石，影响了大型设备的作业进程。为此，本文首先对某铝矿民采空区分布进行了调查分析，论述了该铝矿民采空区顶板安全临界厚度和稳定性，最后对铝矿民采空区矿体高效综合开采技术进行了研究分析，以期促进我国铝矿开采行业的可持续发展。
在铝矿民采过程中，存在采富弃贫、顶柱形状不规则、矿主间隔尺度大等问题，并造成正规开采中的贫化率、矿石损失率处于相对较高的情况。在本文探讨的某铝矿民采空区内，由于民采过程的破坏，挖掘机械在运行中出现了陷落采空区的问题，并带来人员和财物的严重损失。因此，对铝矿民采空区矿体安全高效开采技术进行研究具有重要的现实意义和价值。为此，本文首先对某铝矿民采空区分布进行了调查分析，论述了该铝矿民采空区顶板安全临界厚度和稳定性，最后对铝矿民采空区矿体高效综合开采技术进行了研究分析，以期相关铝矿民采空区安全开采工作提高一定的建议，并推动铝矿开采经济效益和社会效益的提升。
1 铝矿民采空区分布的调查分析
该铝土民采空区位于我国山西省境内，是当前我国最大的露天铝土矿区。经过相关现场调查分析，发现该民采空区严重破坏了矿山结构，在整个矿区内，民采空区矿体的比重已经超过30%。在民采空区的具体开采方式，该矿区存在多种方式，比如露天开采、斜井开拓、平硐开拓以及竖井开采等，其中最主要的开采方式就是平硐开拓，而且该方式对铝土矿体造成的破坏力也是最大的。
2 铝矿民采空区顶板安全临界厚度分析
在影响矿山生产安全的因素中，采空区一直都是主要和常见的危险来源。在铝矿民采空区分布的调查分析的基础上，笔者又对其顶板安全临界厚度进行了分析。经过现场调查，结合岩体力学方面的参数试验折减计算，本文对该铝土民采空区创建圆形隧道力学模型，并借助于Reissner厚度理论进而对地面超载、矿岩自重以及等效移动在和等三种条件下的临界厚度进行分析，首先得出安全系数在1.0到1.3之间的内容，发现岩体为页岩、灰岩、砂岩、铝土矿等不同情况时，14.5、18.6、21.8m条件下的采空区顶板在安全临界厚度上也存在一定差异，如图1所示。所以在铝土民采空区的现场实践中，可以依据铝矿民采空区顶板在不同条件下的临界厚度情况，从而为预防运输、采矿等机械陷落采空区的风险提供重要根据。
3 铝矿民采空区矿体稳定性分析
根据以上分析，采空区对于铝土矿山矿体的安全影响不言而喻。在该铝土矿山内存在不少采空区，这些民采空区不但对矿体原生结构造成了严重损坏，还威胁着矿山的安全生产工作，尤其是在矿石贫化率、损失率以及围岩混入率上，民采空区都造成了极为不利的影响，这主要体系那再高品位矿铝土矿石的难以回收上。所以，本文在对现场民采空区的分析调查上，结合民采巷道的三位数值模型对铝矿民采空区矿体稳定性进行了研究分析，并得出以下结果：
（1）在该民采双体喊道采空区的顶部，尤其是顶板中部区存在着拉应力聚集的情况，由于跨度较大的巷道顶板上拉应力相对较大，造成其很容易出现拉伸损坏的问题；此外，间柱区域存在压应力相对较大的情况，而且压应力随着间柱变薄而变大。
（2）在该民采空区的单体巷道中，空区的最大拉应力和地表延伸的方向呈一致性。伴随着跨度的增加，最大拉应力也会相应增大，在拉应力向压应力转化后，最大压应力呈现出先变小后变大的变化规律。究其缘由，主要因为应力的方向受到倾斜矿体形状改变的影响，并且最大压应力也会受到高度和跨度的影响。
4 铝矿民采空区矿体高效综合开采技术研究
4.1 铝矿高损失率和高贫化率的原因分析
由于民采空区的大量存在，严重提高了该铝矿开采的损失率和贫化率，进而成为铝矿民采空区矿体高效综合开采技术应用最大阻碍。为此，本文首先对该铝矿高损失率和高贫化率的原因进行了分析，具体包括以下几个方面：
（1）矿山地址工作相对薄弱。因为该铝矿开采地区为存在沉积型矿体带有的复杂性，所以导致回采作业的难度比较大，在铝土矿体矿体中，顶板、边界以及底板的总比重约为90%。同时，在生产探矿中没有给予充足的投入，造成开采工作不能全面掌握矿体品味分布状况，直接影响到矿体再次圈定的准确性，进而影响铝矿民采空区矿体高效综合的开采。
（2）生产技术参数不合理。在铝矿开采中，大型化的生产设备不仅符合高效生产的理念，还有助于开采成本的降低。但是在对特殊形状矿体进行回采中，大型开采设备的应用会导致不少围岩混入到产品中，进而提高了铝矿石的贫化率；另一方面，由于边角矿体在开采中被遗漏，从而提高了矿石开采的损失率。所以在铝矿民采空区矿体高效综合开采中，不能一味运用大型化设备，应当结合开采的实际需要对生产工艺参数进行合理设置。
（3）露天清顶不够彻底。在铝矿露天开采的清顶作业中，大型机械往往不能对矿体上的围岩实现一次性清除，还会在成大量围岩在开采中混入到矿石产品内，进而给采矿的品质带来不利影响。
（4）露天穿孔爆破控制不佳。因为铝土矿体的顶板界限不太显著，起伏相对较大，因此在对坚硬围岩实行露天穿孔爆破时，炮孔超深、孔网参数、炮孔装药组成等参数和矿体变化不相适应，从而引起矿石损失率和贫化率的提高。
（5）采矿方向不合理。因为铝土矿体的变化不具有规律性，不能实现有效的控制，尤其是在上盘和下盘的确定上，通常在回采中只会选择自上盘向下盘方向进行的采矿流程，这种不合理的采矿方向不仅增加了剥离工作量，还导致了贫化损失率的居高不下。
4.2 高效综合开采的技术对策
4.2.1 强化矿山生产地质工作。注重铝矿民采空区的日常地质和生产勘查工作，充分运用探采结合等措施，对采区的成矿水文条件和地质条件进行探明，通过增加采样密度来掌握铝土矿体的边界情况，重视矿体的在此圈定工作。在对矿层厚度、区域以及延展趋势进行判断依据工作台阶坡面地质状况。另外在爆破穿孔过程中，不仅要应用钻机来超前探矿，还要在判别矿体的产状时结合过往的勘查工程资料。
4.2.2 严格执行漏斗装岩石的清除和露天清顶等工作。对顶板的清理管控工作进行强化，当顶板废石厚度超过1cm时，必须全部清除干净，而且在进行分采分运中严格依据矿块的品质分布状况，对于漏斗废石的清除工作，应当选用中小型设备。
4.2.3 对采矿方向适当改变。依据铝土矿体的走向，选取适应的采矿回采方向，合理选用下盘向上盘方向推进和上盘朝下盘方向推进的模式，并对剥离工作量进行控制，从而在降低贫化率的基础上提高矿石资源的回收效率。
4.2.4 改进矿山质量管控。对采场矿石的质量管控进行强化，尤其是在采矿工程的设计中注重施工质量方面的监督。同时，增强机械操作人员的专业素质，特别是矿体特征的分辨能力。
4.2.5 提升作业人员的素养。对于地质、检验、测量等工程技术人员而言，需要具有实时提供采矿现场服务的能力，不仅要对铝土矿体的产状、品味、顶底板分界线以及矿体阶层石的分布予以明确，还需要及时传导相关指令，促进铝矿民采空区矿体高效综合开采的有效进行。
参考文献
[1]郑学敏.特大采空区下矿柱回采的安全性评价[J].矿治研究与开发，2012，12（6）.
[2]刘沐宇，徐长佑.地下采空区矿柱稳定性分析[J].矿治工程，2011，20（10）.
[3]鲍爱华.论金属矿山安全隐患的辨识与控制[J].采矿技术，2011，3（2）.