賈家洼西鋁土礦地下開采工業(yè)試驗方案

徐祥

摘 要：賈家洼鋁土礦區(qū)西段，是中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司獲取的鋁土礦資源基地之一，基建施工已經(jīng)基本完成，即將進(jìn)入采準(zhǔn)切割備采階段，有條件開展鋁土礦地下開采研究和試驗。通過試驗采場的地下采礦工業(yè)試驗，取得成功的鋁土礦地下開采經(jīng)驗，提高鋁土礦的回收率，降低礦石損失率和貧化率，達(dá)到礦區(qū)設(shè)計生產(chǎn)能力和設(shè)計生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：賈家洼礦西段；鋁土礦；地下開采；工業(yè)試驗

1 項目背景

中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司地處河南省焦作市，是中國鋁業(yè)股份有限公司下屬的六大氧化鋁生產(chǎn)基地之一。經(jīng)過企業(yè)不斷發(fā)展，現(xiàn)已形成了以強(qiáng)化燒結(jié)法和選礦拜耳法兩大高新技術(shù)為支撐的氧化鋁生產(chǎn)基地，特別是選礦拜耳法三四線建成投產(chǎn)之后，年產(chǎn)氧化鋁已達(dá)到200萬噸。

河南省澠池縣賈家洼鋁土礦區(qū)西段，是中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司獲取的鋁土礦資源基地之一，該礦區(qū)探明鋁土礦資源儲量1048.36×104t。隨著中州分公司氧化鋁產(chǎn)能的不斷提高，對鋁土礦的需求也不斷提高，近年加快了賈家洼西礦區(qū)的基建速度，現(xiàn)賈西礦區(qū)基建施工已經(jīng)基本完成，即將進(jìn)入采準(zhǔn)切割備采階段，有條件開展鋁土礦地下開采研究和試驗。因此選取三門峽賈西礦區(qū)進(jìn)行一般條件下沉積型鋁土礦地下規(guī)模開采的方法和工藝技術(shù)的研究，對鋁土礦的地下開采具有重要的意義。

2 采礦方法工業(yè)試驗方案

2.1 采礦方法選擇

（1）保證工業(yè)開采的安全性；（2）盡量壓縮開采成本；（3）盡量降低貧化率，提高礦石出礦質(zhì)量；（4）技術(shù)成熟可靠、采礦工藝簡單；（5）礦塊生產(chǎn)能力大，勞動生產(chǎn)率高。

礦產(chǎn)資源價值不高，礦體較淺，和鋁土礦開采嚴(yán)格控制圍巖的混入，盡量降低稀釋率，因此不能用于充填和崩落采礦法，只有礦體采礦方法空場采礦法，根據(jù)礦體的賦存情況及頂?shù)装鍑鷰r情況，本采礦試驗選用礦壁+錨桿護(hù)頂?shù)臏\孔房柱采礦法。

2.2 試驗方案方法

本試驗方案主要用來開采厚度4m左右的緩傾斜礦層。根據(jù)礦體厚度及采礦方法礦塊的布置原則，將階段間礦層劃分成礦塊，礦塊回采工作按礦體全厚沿走向推進(jìn)。礦塊留有頂柱，不留底柱。頂板巖石的穩(wěn)固程度不同，頂板允許的暴露面積也不一樣。

賈西鋁土礦基建中段為615中段和635中段，基建采場主要分布在615中段東部。根據(jù)基建報告提供數(shù)據(jù)，基建范圍635m～615m標(biāo)高03～28勘探之間的礦體，探求121b基礎(chǔ)儲量：礦石量658.4kt，平均品位Al2O3 65.70%，SiO2 12.85%，F(xiàn)e2O3 2.18%，S 0.148%，A/S 5.11。

根據(jù)基建勘探報告，初步選定試驗采場，試驗采場選在615中段提升斜井以東18和20勘探線之間的23-5塊段（5號采場），采場沿礦體走向布置；23-5塊段內(nèi)鋁土礦礦體平均傾角約14.0°，塊段平均厚度4.0m，礦石品位：Al2O3 66.57%，SiO2 12.94%，F(xiàn)e2O3 1.86%，S 0.16%，A/S 5.15，塊段內(nèi)121b，資源量：42.80kt。

3 礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)及采準(zhǔn)布置

3.1 階段高度

賈西鋁土礦階段高度為20m，試驗采場礦體平均傾角14.0°，傾斜工作面長度為55.09m左右。

3.2 礦塊長度

賈西鋁土礦為50m。試驗采場礦塊留3m頂柱、不留底柱。

4 切割工作

切割工作包括掘進(jìn)切割平巷和切割上山。

4.1 切割平巷

切割平巷既作為崩礦自由面，同時也是安放電耙絞車和行人、通風(fēng)的通道。它位于采場下部邊界的礦體中沿走向掘進(jìn)，并與各個礦石溜井貫通，寬度為2m，高度為2.5m左右。

4.2 切割上山

切割上山，坐落在礦塊下部一側(cè)，聯(lián)通溜井運(yùn)輸和上道，寬度應(yīng)保證必要的工作開始挖掘空間，寬2m，高度約為2.1。通過挖掘切割工作完成步行，設(shè)備，礦山，通風(fēng)道。

5 回采工作

工作的開采方案包括崩落，礦石，支持工作。

5.1 落礦

采用淺孔爆破，用YT-27淺孔鑿巖機(jī)鑿孔，根據(jù)礦層厚度、礦石硬度以及工作循環(huán)的要求，選取鑿巖爆破參數(shù)。炮孔孔徑為42mm，孔深為2.2m左右，排距0.6m，孔距為0.5m?？咨钸€應(yīng)考慮工作循環(huán)的要求。最小抵抗線為0.6m～1.0m，礦石堅硬時取小值。在布置炮孔時盡可能避免破壞頂、底板，也不使堆太分散，確保安全生產(chǎn)，降低損失貧化，有利于鏟運(yùn)機(jī)出礦。

5.2 出礦和運(yùn)礦

采場沿傾斜方向礦石的運(yùn)搬采用2JPB-30隔爆型電耙絞車，容積為0.2m3-0.3m3的耙斗運(yùn)搬礦石。為減少貧化，電耙絞車安設(shè)在切割巷道或硐室中，隨回采工作面的推進(jìn)，逐漸移動電耙絞車。

電耙絞車將礦石耙運(yùn)至切割平巷，然后通過扒渣機(jī)將礦石扒至礦車，礦車通過615m中段運(yùn)輸及主斜井提升運(yùn)輸至地表。

6 工作面支護(hù)和頂板管理

工作面支護(hù)和頂板管理是礦山試驗的核心內(nèi)容，它不僅和安全生產(chǎn)有相關(guān)，而且也在很大程度上影響到礦石的損失貧化、勞動生產(chǎn)率和回采成本等。煤層直接頂板粘土頁巖，碳質(zhì)頁巖。粘土質(zhì)頁巖最為常見，其厚度小，變化大，巖性松軟，穩(wěn)固性差。為保證開采過程安全，采場內(nèi)除留永久性礦柱支撐頂板外，設(shè)計還考慮在回采時礦體頂部預(yù)留0.3m厚的礦壁+錨桿護(hù)頂。本試驗中采用預(yù)留部分礦柱和護(hù)頂?shù)V壁+錨桿護(hù)頂?shù)姆绞奖Ｕ喜蓤龌夭傻陌踩缓笸ㄟ^地壓監(jiān)測和頂板監(jiān)控來掌握采場的應(yīng)力變化情況及頂板的穩(wěn)固性情況。

7 通風(fēng)

新鮮風(fēng)流從人行通風(fēng)天井進(jìn)入采場，沖洗工作面后，經(jīng)礦塊頂柱內(nèi)出口或另一側(cè)人行通風(fēng)上山回至上中段回風(fēng)（運(yùn)輸）平巷內(nèi)。每次爆破后，采場內(nèi)需加強(qiáng)通風(fēng)。

8 空區(qū)處理

由于礦石資源價值并不多，而且地面結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此礦柱均留作永久性礦柱支撐頂板，不作為回收?？捎秒s石充填部分采空區(qū)，其他作密閉處理，同時留有通氣口通風(fēng)。

9 試驗成果

通過大量的工作和現(xiàn)場試驗，在賈西礦區(qū)進(jìn)行地下采礦工業(yè)試驗，選擇具有代表性的試驗采場，完成完整的試驗采場的礦石回采過程，取得成功的鋁土礦地下開采經(jīng)驗，該項目的試驗成功和推廣應(yīng)用，可提高鋁土礦石的回收率，降低貧化率和損失率，延長礦山的服務(wù)年限。