缓倾斜薄铝土矿床开采技术应用探索

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摘 要：中国铝业重庆分公司铝土矿山属典型的缓倾斜薄矿体，开采技术难度大，安全风险高。针对这一复杂难采矿体，矿山部本着安全、经济、高效的科学原则，对缓倾斜薄矿体设计采用的全面采矿法和倾斜分条全面采矿法进行生产验证，通过不断汲取教训、总结经验，提高了矿山的采矿效率，降低了矿石的贫化率和损失率，取得了良好的应用效果。

关键词：缓倾斜薄矿体；全面采矿法；倾斜分条全面采矿法

中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1006-4117（2012）01-0324-02

中国铝业重庆分公司铝土矿山是目前国内最大的地下铝土矿山，投资近9亿元，设计产能为每165万吨/年，采用平硐--溜井、平硐--盲斜井开拓，电机车运输；该矿山由六大采区组成，8.3km长的575主平硐把矿山和分公司氧化铝厂相连接，项目于2007年3月开工建设，2010年3月份各采区相继进入试采矿阶段。

一、矿山地质条件

矿区位于四川盆地东南缘，大娄山脉西侧一带山地；位于重庆市南川区与武隆县接壤处的川洞湾、灰河、大佛岩一带，面积约41km2。矿区位于大气降水的补给区，大气降水的大部分直接流入河流。其余部分渗入地下，形成地下水。

矿体呈层状、似层状，控制矿体最高标高1714m，控制矿体最低标高-20.25m，最大高差1734.25m。矿体产状与地层产状趋于一致，矿体平均矿体厚度为1.61m，且铝土矿为中高铝、高硅、高硫、低铝硅比矿石。

二、采矿方法

（一）采矿方法选择

矿石价值不高，首先排除充填法；其次，矿体薄、倾角缓，间接顶板稳固性较好，若选用崩落法，贫化率和损失率大，放顶困难，也排除崩落法。经过可行性研究，最终决定采用空场类采矿法。矿体厚度≥1.7m，倾角≤30°的缓倾斜薄矿体，采用全面采矿法；0.8m≤矿体厚度＜1.7m的缓倾斜薄矿体，采用倾斜分条全面采矿法。

1、全面采矿法

（1)矿块构成要素

矿块长50m，宽为矿体水平厚度，高20（或30）m；1个矿块布置1条切割上山和1条人行通风天井，沿矿体走向每10m为1个回采单元，1个回采单元设1条矿石溜井和1个电耙硐室，相邻回采单元之间留不规则点柱，点柱规格为3m×3m，点柱尽可能留在无矿段或低品位地段，走向点柱间距10m，倾向上点柱间距视矿体厚度、品位、倾角、顶板稳固性而定，一般8m～12m。各中段之间只留顶柱、不留底柱；沿矿体倾斜方向凿倾斜炮孔落矿。（见图1）

（2）采准与切割

采切工程主要包括人行通风天井、天井联络道、矿石溜井、电耙硐室、切割上山和切割平巷。采切巷道断面3.14m2～4.05m2，原则上不支护。一个标准矿块的采切工程量为156.5m/606.3m3。

（3）矿房回采

矿块回采工作沿走向推进，自矿块一侧的切割上山向另一侧推进；回采单元的工作面沿矿块倾向自下而上回采，其长度为矿块的斜长。工作面可呈阶梯或直线形，各阶梯长8m，阶梯间超前距离为5m～8m。

（4）矿柱回采和采空区处理

每个采场留有顶柱、点柱（或间柱）来确保矿石回采安全。在矿体走向上，矿石品位低或无矿地段，留作隔离矿柱；对于矿体连续性好的地段，沿矿体走向间距约300m留5m～6m宽的连续矿柱。

矿房采完后，矿柱留作永久矿柱，不进行回收。采空区内充填部分废石并封闭采空区，每个中段应设1～2个与地表大气相通的排气口。

2、倾斜分条全面采矿法

（1)矿块构成要素。矿块和点柱构成要素同全面采矿法（见图2）；这部分矿体很薄，人员直接在矿体下凿岩、装药放炮因高度不够操作困难，为此，沿矿体走向每隔10m开掘一条切割上山，在相邻切割上山内打水平炮孔，沿倾向崩矿。1个矿块布置5～6条切割上山和1条人行通风天井，沿矿体走向每8m～10m为1个回采单元，1个回采单元设1条矿石溜井和1个电耙硐室。（2）采准与切割。同全面采矿法；一个标准矿块的采切工程量为390.5m/1554.0m3。（3）矿房回采。矿房回采工作沿走向推进，切割上山间距10m，倾向上电耙出矿。（4）矿柱回采和采空区处理与上述全面采矿法相同。

（二）采场顶板管理

矿体顶板为炭质页岩，抗压强度12.0Mpa，稳固性差。为保证矿井采矿作业的安全，采场顶板管理主要采取以下措施：

(1)崩落围岩（包括分选出的废石）充填采空区，人工堆集，做到接顶密实；(2)作业面遇有结构面或浮石难以处理时，用木支柱临时支护，；(3)严格控制炮眼方向和爆破用药量，尽量减轻对顶板的破坏；(4)实行顶板分级管理制度，对顶板不稳固的采场设专人负责；(5)浮石处理及时细致。处理浮石时，要停止其它作业，且有良好照明；(6)采场回采完成后，及时用废石封闭采场通道，以防止误入和减少通风。

三、应用探索

(一)试采矿简介

灰河上采区2010年3月22日，川洞湾采区4月18日，大佛岩上采区9月29日率先开始试采矿。截止到2010年9月25日，累计供厂矿石87112.5吨，A/S4.47，其中副产矿26187.64吨，A/S3.42；试采矿60924.86吨，A/S5.07。

对灰河上采区已经回采结束的1020-3#、4#及1050-11#采场进行统计及实测验收，得到主要技术指标见下表。

分析上面表格，可以明确看出，废石混入率较高，而且实际损失率远大于设计损失率，这在试采矿过程中各个采区具有代表性。

通过基建探矿资料和采准切割采场地质刻槽取样资料相比，实际采矿过程中，大佛岩上采区采场各项指标负变较大，如下表：

分析上表，1360-10#采场各个参数都减少，造成矿量大幅度减少；这种负变情况在本次试采矿过程中，具有代表性。

（二）造成损失率高及废石混入率高的原因分析：

1、本区域矿体平均厚度只有1.61米，采准、切割采用2米*2米断面，必然带来较高的贫化率。2、已开采场矿体实际情况与基建探矿资料和单体设计相比，纵向上矿体厚度变薄，横向上矿体连续性差，无矿区和薄化区增多，主要原因为占矿石总量57%的致密状铝土矿绝大部分达不到回收标准，造成地质储量锐减。加上采场回采时必须的顶（底）柱、点柱、间柱、护顶层、保安矿柱留设等正常损失，矿石采出量占初步设计提交的地质矿量的50%左右。3、矿山损失贫化管理制度是否健全，落实是否到位，执行是否严格有力、工人责任心强弱都直接影响损失率和废石混入率的高低。4、开采过程环节较多，一旦监管不严，废石混入率将直接增大；同时，在矿石开采中采富弃贫、随意丢失矿石或出矿不干净都会造成采出矿量减少、损失率增大。

（三）采取的措施及对策：

综合本次试采矿经验，降低采矿贫化与损失的主要措施有：1、把好地质资料关。2、落实采掘生产技术制度。3、选择合理的采矿方法。4、加强施工作业过程的质量管理，包括工程和矿石质量管理。5、加强采掘生产地质指导与地质技术管理工作，并做好合理贫化与损失指标的技术经济论证。6、强化地测部门的监督管理职能。7、结合实际，制定贫化与损失考核指标，并跟收入挂钩。8、做好职工思想工作，提高职工的主人翁意识，认真持久地开展“全员”、“全过程”、“全面”质量管理活动。这是降低采矿贫化与损失、保证矿石质量的根本措施。

（四）实施效果：

以灰河上采区为例，经过以上努力，已经取得了良好效果；矿石产量和品位都得到了控制。11月份，灰河上采区共出矿11908.52吨，铝硅比4.91；基本达到正常生产对铝硅比4.5的要求。

结论：实践证明，全面采矿法和倾斜分条全面采矿法的应用符合本区域矿山实际，且能更好、更安全的进行矿体回采，提高了采矿效率。加强对缓倾斜薄铝土矿地下开采方法研究，降低铝土矿的贫化、损失率，提高资源的回收率，将是一项长期而艰巨的任务。

作者单位：中国铝业重庆分公司矿山部

参考文献：

[1]余建国.铜山口矿边深部矿体开采利用方案探讨[J].采矿技术,2011(1).

[2]任江，刘天生.深孔分段爆破技术在天井掘进中的应用[J].采矿技术,2011(1)