鋁土礦綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝研究及應(yīng)用

蔣洪軍

（中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司 貴州遵義 563003）

鋁土礦綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝研究及應(yīng)用

蔣洪軍

（中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司 貴州遵義 563003）

走向長(zhǎng)壁式綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝回采工作面連續(xù)落礦、連續(xù)運(yùn)輸，井巷工程大幅度減少，綜采面產(chǎn)能高、人員配置少，提高資源回收率，大幅度降低工程投資；由于該工藝在國(guó)內(nèi)外尚屬首次，必須通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其適應(yīng)性研究，并確保該工藝在鋁土礦井下開(kāi)采實(shí)際應(yīng)用。

鋁土礦；綜采；工藝；研究及應(yīng)用

1 概述

某縣鋁土礦區(qū)地理坐標(biāo)東經(jīng)：107°53′45″～107°56′00″，北緯：28°57′00″～28°58′45″，井田面積 10.13km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 100 萬(wàn) t/a，服務(wù)年限24.1a。由于鋁土礦床深埋于地下，不具備露天開(kāi)采條件，只能采用井工開(kāi)采方式，設(shè)計(jì)采用平硐上、下山開(kāi)拓，2011年7月，主平硐正式開(kāi)始施工。該礦其開(kāi)采技術(shù)條件與煤礦相近，采礦方法可借鑒煤礦開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

鋁土礦地質(zhì)條件及綜采適應(yīng)性再評(píng)價(jià)：

2.1 含礦地層及礦體賦存條件及穩(wěn)定性再評(píng)價(jià)

含鋁土礦地層為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l），屬綠泥石巖、粘土巖、鋁土巖系列沉積。該組總厚6.20～15.90m。含礦層厚度在平面上的變化：向斜東翼較厚，向斜軸部及西翼南段則較薄，相對(duì)應(yīng)鋁土礦在向斜東翼品位較高，厚度較大。礦體厚度總體較穩(wěn)定；一般厚2m左右，最小真厚0.81m，鉛垂厚0.90m；最大真厚7.47m，鉛垂厚8.24m，礦體平均真厚2.16m。全礦區(qū)變化系數(shù)52.5%。礦體厚度變化規(guī)律不甚明顯，總體上，東翼比西翼略厚：東翼地表工程平均厚度2.52m，厚度較大的工程多集中1～11號(hào)勘探線之間；西翼平均厚度1.48m，且其南段隨含礦層厚度變薄而變薄。另外礦體內(nèi)分布有12個(gè)無(wú)礦天窗，占礦體總面積7.6%，其大小不等，形態(tài)不一，分布不規(guī)則。

2.2 含礦地層及礦體構(gòu)造評(píng)價(jià)

（1）褶曲：礦區(qū)的一級(jí)褶皺為鹿池向斜，呈不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，東翼傾角較緩，一般 10～20°，傾向 295～320°；西翼巖層傾角較陡，自地表向深部呈20～45°。而礦體主體分布在向斜東翼，主體為單斜構(gòu)造，傾角為緩傾斜且較為穩(wěn)定。

根據(jù)煤礦綜采經(jīng)驗(yàn)，綜采技術(shù)適用條件為礦體傾角小于40°，兩礦區(qū)礦體傾角總體變化平緩，一般在17～26°之間，滿足條件。

（2）斷層：根據(jù)勘探地質(zhì)報(bào)告，礦區(qū)地表未發(fā)現(xiàn)斷層。但在六個(gè)鉆孔中發(fā)現(xiàn)有礦層重復(fù)，證明有斷層存在，但這些斷層規(guī)模小，往往未延伸至地表已經(jīng)消失。這些小斷層主要分布于向斜軸部及西翼，主要是逆斷層。斷距一般3～10m。根據(jù)煤礦綜采經(jīng)驗(yàn)，斷層少，工作面推進(jìn)連續(xù)，綜采設(shè)備搬家次數(shù)少，適宜采用綜采工藝。

2.3 礦體特征對(duì)于綜采的適應(yīng)性評(píng)價(jià)

礦區(qū)的礦石構(gòu)造以土狀、半土狀、碎屑狀構(gòu)造為主，豆?fàn)?、鮞狀構(gòu)造次之，致密塊狀構(gòu)造又次之。

土狀、半土狀構(gòu)造：礦石中礦物集合疏松，呈粉末狀、半粉末狀；碎屑狀構(gòu)造：鋁礦物呈面團(tuán)狀、似鮞狀、眼球狀等碎屑產(chǎn)出，碎屑粒徑0.04～0.5mm，膠結(jié)物為粒徑＜0.004mm的鋁礦物及粘土；豆?fàn)?、鮞狀構(gòu)造：礦石中礦物集合呈豆?fàn)?、鮞狀，少量呈豆、鮞之間的膠結(jié)物產(chǎn)出；致密塊狀構(gòu)造：礦石中礦物分布均勻，集合緊密。

不同的構(gòu)造類型，其物理力學(xué)性質(zhì)各不相同，根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，礦區(qū)礦石硬度系數(shù)為0.47～1.81，兩礦區(qū)礦石類型為土狀半土狀、豆?fàn)?、碎屑狀、致密狀，硬度從低到高，致密狀鋁土礦硬度最高但數(shù)量較少（礦區(qū)比例為17%），因此在硬度上大部分礦石能夠符合條件；致密狀鋁土礦一般零散分布在礦層中間及礦體深部，集中度不高，不會(huì)對(duì)工藝產(chǎn)生大的影響。

3 綜采系統(tǒng)及工藝適應(yīng)性試驗(yàn)

3.1 首采面采用綜采工藝可行性的進(jìn)一步論證

3.1.1 進(jìn)一步分析、明確首采試驗(yàn)工作面區(qū)域位置

根據(jù)勘探地質(zhì)報(bào)告以及開(kāi)拓巷道布置，進(jìn)一步分析試驗(yàn)區(qū)域的確定，其原則如下：

（1）根據(jù)試驗(yàn)區(qū)域勘探程度，礦體賦存條件掌握最為清楚，各類開(kāi)采技術(shù)（如傾角、斷層）最利于綜采運(yùn)行。

（2）試驗(yàn)區(qū)域巷道要求盡快揭露礦體，及時(shí)分析研究礦層厚度、硬度、結(jié)構(gòu)等參數(shù)為選擇合適的采礦機(jī)提供依據(jù)。

（3）試驗(yàn)區(qū)域巷道和井下后期開(kāi)拓、開(kāi)采巷道必須接合起來(lái)，以避免井巷重復(fù)建設(shè)。

（4）試驗(yàn)區(qū)域巷道的布置，本著先容易后困難的原則。

3.1.2 進(jìn)一步分析首采區(qū)域綜采工藝的可行性

進(jìn)一步分析首采區(qū)域采用綜采工藝的可行性，分析步驟如下：

（1）根據(jù)勘探地質(zhì)報(bào)告，尤其是石門(mén)見(jiàn)礦后通過(guò)鉆探探礦，進(jìn)一步分析礦體的賦存狀態(tài)，尤其是礦體厚度、傾角變化等。

（2）進(jìn)一步取樣分析礦體硬度等物理力學(xué)性質(zhì)、水理特征。

（3）分析礦體頂、底板物理力學(xué)性質(zhì)、水理特征以及頂?shù)装宸€(wěn)定程度。

（4）摸清頂、底板水文地質(zhì)特征。

3.2 鋁土礦試驗(yàn)采區(qū)、采場(chǎng)布置以及采面參數(shù)確定

對(duì)比鋁土礦床與煤礦的不同，確定鋁土礦術(shù)綜采系統(tǒng)采區(qū)、采面布置方式：

（1）根據(jù)鋁土礦開(kāi)拓系統(tǒng)、礦石主、輔助運(yùn)輸方式、通風(fēng)方式以及采用的綜采工藝，同時(shí)結(jié)合首采區(qū)范圍內(nèi)的礦體賦存條件、構(gòu)造情況確定采區(qū)布置，包括采區(qū)走向長(zhǎng)度，采區(qū)標(biāo)高等內(nèi)容；

（2）根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)量、礦床賦存特征等確定鋁土礦床綜采采場(chǎng)最佳走向長(zhǎng)度及工作面傾斜長(zhǎng)度；

（3）根據(jù)運(yùn)輸、安全需要以及經(jīng)濟(jì)角度確定采場(chǎng)巷道斷面、巷道支護(hù)方式等內(nèi)容；

（4）確定順槽布置方式，是單巷布置、還是雙巷布置等；

（5）根據(jù)礦體傾角、頂板水文特征，確定綜采面布置，如是否采用偽斜布置方式（此時(shí)工作面頂板水可自動(dòng)流入采空區(qū)等；

（6）工作面采高的確定。

3.3 綜采工藝對(duì)于井工鋁土礦開(kāi)采的適應(yīng)性研究

根據(jù)鋁土礦床不同于煤礦的物理、化學(xué)特性，明確工作面回采工藝。采礦機(jī)機(jī)頭進(jìn)刀、割礦、移架、推移輸送機(jī)、采礦機(jī)在機(jī)尾進(jìn)刀等工藝的適應(yīng)性及各類參數(shù)考察。

4 結(jié)論

通過(guò)井探、采樣進(jìn)一步驗(yàn)證地質(zhì)條件及礦體無(wú)力性質(zhì)對(duì)綜合機(jī)械化開(kāi)采設(shè)備的適應(yīng)性和實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)以及分析整理，能夠?yàn)殇X土礦開(kāi)采機(jī)械化創(chuàng)造有利條件。根據(jù)鋁土礦的堅(jiān)固性系數(shù)、礦體直接訂刊和直接底板堅(jiān)固性系數(shù)以及單礦體抗壓強(qiáng)度，1102試驗(yàn)采場(chǎng)開(kāi)展綜合機(jī)械化開(kāi)采設(shè)備的安全性試驗(yàn)研究具備條件。根據(jù)試驗(yàn)采場(chǎng)礦體的產(chǎn)狀和厚度相對(duì)穩(wěn)定，礦體傾角大部分在15～30°之間，1102試驗(yàn)場(chǎng)綜合機(jī)械化可以連續(xù)推進(jìn)。

TD823

A

1004-7344（2016）06-0151-01

2016-2-9

蔣洪軍（1969-），男，漢族，重慶開(kāi)縣人，工程師，本科，主要從事有色金屬冶煉方面的工作。