五龍寺東露天邊緣薄礦體開采技術

向元水，郭忠林

（1.昆明理工大學，云南 昆明 650093；2.中國鋁業(yè)貴州分公司第一鋁礦，貴州 貴陽 550209）

五龍寺東露天邊緣薄礦體開采技術

Mining technology of edge thin ore body in Wulongsi east open-pit stope

向元水1,2，郭忠林1

（1.昆明理工大學，云南 昆明 650093；2.中國鋁業(yè)貴州分公司第一鋁礦，貴州 貴陽 550209）

五龍寺東露天邊緣薄礦體采用露天開采與地下開采、機械設備和人工作業(yè)相互結合的方式，實現(xiàn)了資源充分回收利用，生態(tài)環(huán)境保護良好，創(chuàng)造了高效率、低成本、安全的采礦模式。

邊緣薄礦體；資源；生態(tài)開采

1 前言

中國鋁業(yè)貴州分公司第一鋁礦位于貴州省修文縣龍場鎮(zhèn)小山壩，礦區(qū)為淺海相化學沉積的一水硬鋁石緩傾斜鋁土礦床，礦體平均厚度2.0m，位于古生代黔中隆起邊緣。礦體在小山壩單斜構造上出露有上寒武系、中石炭系以及下二迭系沉積巖層，其走向NW至NWW，傾角3°～25°，含礦系沉積于上寒武系與白云石灰?guī)r凸凹不平的侵蝕面上。地層由老至新分別為：上寒武系（C）：蘆山白云石灰?guī)r。中石炭系（C2）:①含礦組（；②煤系③黃龍灰?guī)r。下二迭系（p1）：①棲霞底煤系②棲霞灰?guī)r；③茅口灰?guī)r

小山壩礦區(qū)礦體賦存起伏變化大，鋁土礦平均厚度2～3m，最薄只有0.2m，且礦體分布受喀斯特巖溶漏斗、溶坑制約，因而形成大小不等、彼此不連續(xù)的礦段（礦體）。礦區(qū)包括五龍寺、九架爐、銀廠坡、豬壩腿、沈家溝等礦段，其中五龍寺礦段又分為東露天和西露天兩個露天采場，現(xiàn)西露天采場已閉坑；東露天尚在開采，地質儲量139萬t，其中：主采場儲量98.96萬t，東Ⅰ塊5.79萬t，A/S=6.3；東Ⅱ塊儲量2.63萬t，A/S=24.2;東Ⅲ塊9.97萬t，A/S=4.7;采場邊緣礦體儲量7.95萬t，A/S=5.1，礦體厚度0.2～1.2m，平均厚度小于0.5m。

2 邊緣薄礦體開采生態(tài)要求

鋁礦石為氧化鋁生產的緊缺原料，隨著近年氧化鋁工業(yè)的迅猛發(fā)展，對鋁土礦尤其是高品位鋁礦石的需求逐年猛增，高鋁礦石將很快消耗殆盡成為稀缺資源。另一方面，鋁土礦山經過多年的開采，資源已基本枯竭，加上有些無序開采，對不可再生的資源造成極大的破壞。面對氧化鋁生產的強勁需求，鋁土礦資源的供應卻顯得日益困窘，這就要求采取有效措施，提高采場礦石回采率，減少浪費損失，確保鋁土資源盡可能回收利用。

五龍寺東露天邊緣薄礦體生態(tài)開采技術要求：實現(xiàn)資源充分回收利用，開采過程生態(tài)環(huán)境保護良好，保證破壞面積最小，盡可能保持地質地形原貌，水土保持良好，礦區(qū)復墾率達到100%，創(chuàng)新開采技術，開采成本經濟合理等。

3 五龍寺東露天邊緣薄礦體開采條件

（1）五龍寺東露天采場設計剝采比為14，露天采場邊界可采厚度0.5m，地質邊界品位A/S＞2.6。按照露天開采的一般工藝，除了按正規(guī)設計開采的主礦體外，因經濟剝采比大，開采條件復雜，開采工藝單一等原因未列入露天開采計劃，還殘留一些高品位邊緣小礦體、薄礦體，在進行采礦生產中，這一部分礦石得不到回收利用。但是，根據(jù)當前的資源緊張局勢和礦山的生存發(fā)展需要，應根據(jù)各礦體的厚度、埋藏深度及周邊開采條件的不同，選用相應的回采技術方案，在確保安全環(huán)保的前提下，對這部分達不到經濟剝采比要求或不具備常規(guī)開采條件的礦石資源進行最大限度地回收利用。

（2）五龍寺東露天邊緣薄礦體儲量約7.95萬t，A/S=5.1，礦體厚度 0.2～1.2m，平均厚度小于 0.5m。主要分布在采場南東方向，為主礦體的山坡延伸帶，坡度較緩，一般為5°～15°，再往東邊與沈家溝礦體相連，中間為一平坦地帶，植被生長良好，北面以東露天設計排土場為界，面積約30 000m2，該區(qū)域具有山坡露天，凹陷露天的特征，埋藏深度5～20m;上面為表土層、白云巖等，有一層粘土耐火礦層緊接鋁土礦之上，厚度一般0.3～1.0m，在鋁土礦地段，可能是寒武紀灰?guī)r，還有部分鐵礦，分布不均勻，厚度0.2～1.0m，含硫偏高，但有開采價值。

（3）水文地質條件較好，區(qū)域不存在山體滑坡、泥石流，也沒有重要水系及開采作業(yè)影響周邊生活水系的破壞，無其他設備設施，公路、鐵路，居民區(qū)，爆破震動，噪聲影響，開采區(qū)域全部在一礦征撥范圍內，采礦權屬于第一鋁礦，開采完全合法。區(qū)域內已有簡易公路連通礦區(qū)主干線。

（4）坑內開采主要影響環(huán)境的因素為廢石、廢氣、廢水。廢石排放到專門的廢石堆場。由于坑內幾乎沒有涌水，量不大，水質一般較好，只是顆粒懸浮物較多，經沉淀后可作生產用水。周圍無自然保護區(qū)和無稀有珍貴的動植物，大氣環(huán)境較好，納污和自凈功能強，因此井下廢氣可自然排放。

4 邊緣薄礦體生態(tài)開采技術

4.1 合理選取開拓開采方式

適合于該區(qū)域開采的開拓方式應是采用公路汽車運輸?shù)拈_拓方式，將現(xiàn)有的簡易公路適當加寬至4m左右，路基壓實，路面填平后，便可作為開采區(qū)域的開拓公路。礦石從各采礦點出礦，通過一些簡易運輸方式，將礦石轉運到相對平坦開闊的公路邊臨時堆礦場，且按不同礦石品種、不同品級堆放，到一定量后，組織較大型機械設備將礦石裝運至用礦點。

應根據(jù)礦石賦存的深淺、礦體厚度、礦體產狀，選取相應的開采方式，基本的思路是總體可以采用公路直進式塹溝開拓，開溝后，如果礦體上部以土層或松軟巖層為主，并且覆蓋層較薄，一般不超過10m，采用露天開采。采用1.3m3挖掘機將表層揭開，然后直接采礦，由于鋁土礦一般較為松軟，用1.3m3挖掘機剝離開表土后，一般可以直接挖礦，可以節(jié)約相當一部分火工材料、人工勞動強度、生產成本，且生產出礦效率高。如果礦石較硬，或者對底部鐵礦石開采，還是先打眼放炮，后鏟裝運輸?shù)某龅V方式。對于礦體上部以堅硬巖層為主，并且覆蓋層較厚，相對比較穩(wěn)固，厚度5m以上，礦體分布不集中，賦存條件不規(guī)則，以單獨小礦體，“雞窩狀”礦體居多，可以考慮采用地下開采。應合理布置開拓、采準、切割、回采、通風排水、采空區(qū)處理等工程，科學地確定開采單元，單循環(huán)進尺、層（段）高度，礦柱間距大小等參數(shù)。

4.2 露天開采與地下開采相結合

由于礦體薄，分布不集中，如果大范圍剝離表土開采，勢必造成表土破壞面積大，生態(tài)破壞嚴重，復墾難度大，工作量增加，成本也相應增加。先從地面開溝，再進行溝底坑道開采，將露天開采與地下開采結合，達到經濟合理、技術可行、安全可靠的目的。

開采區(qū)域為主礦體向東的延伸段，礦體連續(xù)性較好，平均厚度0.5m左右，埋藏深度5～20m，其頂部為土層、泥夾石等，頂板不穩(wěn)固，不能掘進大端面、長距離巷道進行地下開采；采用露天開采，經濟不合算，況且薄礦脈，一旦被機械設備破壞，貧化率高，便失去利用價值。但該區(qū)的礦石品位相當高，平均鋁硅比值10以上，是小山壩礦區(qū)少有的高品位鋁土礦，高鋁地質儲量5萬t以上。這部分礦石的回采，曾經通過打豎井、挖坑道等方式，試圖接近礦體的中間位置，但由于地質狀況、生產成本等原因都沒成功。后采取改進方案，取得了比較滿意的效果。

（1）通過地質資料，基本確定礦體的中心位置，然后分析中心位置帶的礦體埋藏深度等。結果查明礦體中心位置區(qū)埋藏深度10～12m，覆蓋層以土層為主。于是采取了中心開花的方案：從地表開挖一條開段溝直接到達中心區(qū)域，然后在溝周邊合理布置人采坑道，達到了充分回收礦石的目的。

（2）開段溝頂部與地表簡易公路相連，底部進行適當擴展，以便調車，堆放礦石。溝寬10m，坡度10%，農用山地車可以載重爬行。

（3）人采坑道在溝底部擴展場地布置，坑道寬1m，高1.8m，頂部采用坑木支護。

（4）在坑口布置小型空壓機，為7655式鑿巖機打眼提供動力，采取壓入式通風，確?？觾茸鳂I(yè)通風安全。電力利用五龍寺東露天采場電力網(wǎng)線供給。

（5）坑道支護及采空區(qū)的處理。①為防止頂板局部片落，以保證回采工作的正常進行，采取木結構支護。支柱直徑180mm，排距1m，間距1m。②采用回柱放頂，回采進路采完后，立即崩落假頂；或當采區(qū)礦石回采完畢，封閉采區(qū)，以自然方式放頂，以達放頂?shù)陌踩康摹?/p>

（6）從坑內采出的礦石在坑口堆放，通過山地車運輸交付。

通過以上開采方式，在露天開挖溝的面積不到500m2，可通過坑采方式對開溝周邊10 000m2區(qū)域內礦石進行回采，一方面實現(xiàn)了礦石充分回采，另一方面地表植被破壞面積也降至最低，為建立生態(tài)礦山有著十分重要的意義。

4.3 減少復墾取土造成新的植被破壞

開采區(qū)域表土層厚度大多在0.5～1.5m,為了使剝離過程中產生的表土能得到充分回收和利用,在兼顧采場生產效率的同時，重點回收剝離物中有限的泥土,選擇合適地點單獨存放，待廢石場終止服務或采空區(qū)形成后，用回收的剝離表土對采空區(qū)和廢石場進行復土，減少因復墾取土造成新的植被破壞。充分回收和有效利用剝離表土，一方面可以減輕廢石場負載、延長排土場服務年限、減少土地占用，更重要的是減少了礦山復墾取土造成新的植被破壞，由此產生的循環(huán)經濟和環(huán)境效益是顯而易見的。

4.4 減少土地占用和植被破壞

由于東露天剝離清頂工作已接近尾聲，到目前為止，其剝離清頂量已不足5萬m3，根據(jù)最初設計，剩余的剝離清頂量可以在主采場采空區(qū)就近排放，而正規(guī)設計的排土場現(xiàn)已復墾完畢，主采場采空區(qū)離當前邊緣礦開采區(qū)距離又太遠，采用的解決方案是因地制宜，實現(xiàn)采空區(qū)再利用，就近排土，在靠近簡易公路的適當位置，選取地形相對平坦或下陷的采空區(qū)和洼地，集中排土，根據(jù)排土數(shù)量，認真測算，建立臨時排土場，土層和廢石分類堆放，做好土層囤積，廢石堆放處應為低洼區(qū)域的底層或邊角區(qū)，以便下一步的復墾取土和排土場覆土，這樣可以減少大量土地占用和植被破壞，同時也能保持復墾區(qū)相對平整，防止水土流失，便于水土保持和植被恢復生長。

4.5 邊開采邊復墾的生態(tài)開采方式

近年來，第一鋁礦不斷創(chuàng)新資源開發(fā)和環(huán)境保護的工作思路，站在可持續(xù)發(fā)展的高度，堅持“既要金山銀山、又要綠水青山，保護生態(tài)環(huán)境、再造秀美山川”的科學發(fā)展思想，從規(guī)劃、設計、開采、復墾等各個工序入手，全方位加強礦區(qū)生態(tài)環(huán)境建設，探索出一條經濟效益與環(huán)境效益共同發(fā)展的成功之路。就地取材，充分利用剝離表土，減少復墾取土造成新的植被破壞；敢于創(chuàng)新，因地制宜，實現(xiàn)采空區(qū)再利用，減少了土地占用和植被破壞；把提高資源回收率與礦山生態(tài)環(huán)境保護有機結合，科學規(guī)劃、綜合利用，采取靈活可行的開采技術、管理手段，盡快回收邊殘礦體，及時對采空區(qū)和植被破壞帶進行復墾綠化。

4.6 副產礦分類開采

開采區(qū)域內礦石包含有鋁礦、鐵礦、耐火礦，在開采過程中，要求將現(xiàn)階段價值高的高品位鋁礦、鐵礦回收的同時，還必須將利用價值較低或具備一定潛在價值的低品位鋁礦、鐵礦和耐火礦完全回收。這樣一方面保證了不可再生資源的充分回收利用；另一方面從長期來看，現(xiàn)在認為價值不高的礦石產品，開采后選取專門地點堆放，今后必定會體現(xiàn)其作為資源類產品的特有價值，其經濟效益是不可低估的；更重要的是現(xiàn)在一次性將礦石采干凈，就可以避免今后進行重復性翻采的可能，能夠實現(xiàn)永久性復墾，還可以從根本上杜絕亂采濫挖情況，確保復墾區(qū)生態(tài)保持良好。

4.7 清潔采礦

采用機械設備和人工作業(yè)相結合的非傳統(tǒng)采礦技術，揚長避短，優(yōu)勢互補，創(chuàng)造更高效率、更低成本和較安全的采礦方式，促進企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。努力實行無廢害采礦，最大限度地減少廢料的產出、排放，提高資源綜合利用率，推動廢料資源化，將環(huán)境污染破壞程度降低到最低。

4.8 推行采空區(qū)及排土區(qū)多樣化復墾

在投入復墾資源有限、成本壓力不斷增大的情況下，組織礦山全員參與礦山生態(tài)環(huán)境建設；就地取材，充分利用剝離表土，減少復墾取土造成新的植被破壞，大幅度降低復墾成本；把提高資源回收率與礦山生態(tài)環(huán)境保護有機結合，科學規(guī)劃，綜合利用，采取靈活可行的開采技術、管理手段，盡快回收邊殘礦體，及時對采空區(qū)和植被破壞帶進行復墾綠化；敢于創(chuàng)新，因地制宜，實現(xiàn)采空區(qū)再利用，不僅減少了土地占用和植被破壞，還節(jié)約了巨額的建造成本；思路開闊，充分利用現(xiàn)有資源的同時，大膽嘗試吸納社會力量，共建綠色礦山；加強礦區(qū)秩序治理，嚴禁偷采濫挖，避免植被破壞，保持礦區(qū)水土平衡。

5 結語

第一鋁礦有規(guī)劃地對露天采場殘留薄礦體進行回采，開采過程與生態(tài)系統(tǒng)保護和恢復緊密相連，在技術管理方面有了充分保證，這樣遏止了一些亂采濫挖的行為，生態(tài)系統(tǒng)步入良性循環(huán)，礦石資源得以充分回收利用，創(chuàng)造了明顯的經濟效益和社會效益。

[1]李長渠.露天鋁礦“一體化”復墾的技術研究與實踐[J].輕金屬,2000,(06).

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[3]向元水.露天采場殘留礦回收技術[J].中國礦山工程,2007,(4).

TD853.25+1

B

2010-05-14

向元水（1973-），男，湖南洞口人，采礦高級工程師，在讀礦業(yè)工程碩士研究生，主要從事礦山開采技術、計劃管理工作。

Abstract:The way of combining open-pit mining and underground mining,mechanical mining and hand operating is adopted in the edge thin ore body of Wulongsi east open-pit stope,which achieves fully recovering of resources,protects good ecological envi?ronment and creates high-efficiency,low-cost and safety mining mode.

Key words:edge thin ore body;resource;ecological mining

1672-609X（2011）01-0008-03