在鋁土礦山引進綜合機械化掘進工藝的可行性分析

周　啟

（中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司務(wù)川鋁礦分公司，貴州遵義564305）

在鋁土礦山引進綜合機械化掘進工藝的可行性分析

周啟*

（中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司務(wù)川鋁礦分公司，貴州遵義564305）

黔北務(wù)正道地區(qū)的鋁土礦是產(chǎn)于碳酸鹽巖侵蝕面上的一水硬鋁石沉積鋁土礦礦床。在有色金屬礦山巷道掘進中，幾乎沒有采用綜合機械化掘進工藝的。以瓦廠坪礦山為例，從礦區(qū)地層、構(gòu)造、礦石及圍巖力學性質(zhì)等方面進行綜合分析，對比綜合機械化掘進工藝在煤炭行業(yè)的成熟應(yīng)用參數(shù)，引進綜合機械化掘進工藝應(yīng)用于鋁土礦山，改善國內(nèi)鋁礦山建設(shè)巷道掘進技術(shù)的落后狀況，將起到重大的推動作用。國內(nèi)沉積型鋁土礦床儲量豐富，因此有很大的市場潛力和推廣應(yīng)用前景，社會效益是巨大的。

綜合機械化；巷道掘進工藝；鋁土礦山

綜合地質(zhì)勘探報告和相關(guān)資料，瓦廠坪鋁土礦山儲量集中，礦體連續(xù)，礦石質(zhì)量優(yōu)良，礦層賦存穩(wěn)定，是少見的大型鋁土礦礦床，礦山建設(shè)引進綜合機械化掘進技術(shù)在鋁土礦山的應(yīng)用，對在減少巷道掘進工程量、減少建設(shè)工程投資、縮短建設(shè)工期、減少建設(shè)生產(chǎn)人員、提高自動化程度、提高施工安全程度、降低建設(shè)成本等方面具有積極的意義。

1　礦區(qū)地層

礦區(qū)地層出露為沉積巖，從老到新地層依次為下中志留統(tǒng)韓家店群（S1-2Hj）、上石炭統(tǒng)黃龍組（C2h）、中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）、中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）、中二疊統(tǒng)茅口組（P2m）、上二疊統(tǒng)吳家坪組（P3w）、上二疊統(tǒng)長興組（P3c）、下三疊統(tǒng)夜郎組（T1y）、第四系（Q），最新地層為下三疊統(tǒng)夜郎組。礦區(qū)缺失下二疊統(tǒng)、志留系地層。

礦區(qū)含礦層為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l），該組總厚6.20～15.90m。自下而上可分為3個巖性段：下段為綠泥石巖段，厚0.50～7.0m，一般1～3m；中段為鋁質(zhì)巖段，厚2～10.50m，一般3～6m；上段為有機質(zhì)碎屑巖—碳酸鹽巖段，厚2～4m，一般3m左右。

2　礦區(qū)構(gòu)造

2.1褶皺

礦區(qū)的一級褶皺為鹿池向斜，該向斜軸向20°～25°，樞紐向北北東傾伏，略呈波狀起伏，總體傾角10°左右。該向斜呈明顯不對稱：東翼傾角較緩，一般十余至二十余度，傾向295°～320°；西翼巖層傾角較陡，自地表向深部從二十余度變至三十余度，變化具漸變性，西翼巖層傾向105°～120°。礦區(qū)中未發(fā)現(xiàn)有二級褶皺。

2.2斷層

礦區(qū)地表未發(fā)現(xiàn)斷層。在鉆孔中發(fā)現(xiàn)有礦層重復，證明有斷層存在，這些斷層規(guī)模小。這些小斷層主要分布于向斜兩翼，主要是逆斷層，斷距一般3～10m，此特征與向斜受力形變特點相符。

2.3節(jié)理與裂隙

礦區(qū)的節(jié)理與裂隙主要有兩組：一組走向310°～330°，其面平直，延伸遠，顯示剪性結(jié)構(gòu)面特征；一組走向10°～30°，具張性結(jié)構(gòu)面特征。礦區(qū)中的溶溝、溶槽溶洞等線形巖溶地貌，基本是沿此2組節(jié)理、裂隙發(fā)展而成，而溶洞、暗河的形成，也是沿節(jié)理裂隙發(fā)展貫通所致。

3　礦石及圍巖力學性質(zhì)

3.1礦體及圍巖

礦體圍巖中，老頂為中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）下部的灰?guī)r、泥灰?guī)r，直接頂板為梁山組（P2l）頂部的白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，偽頂為梁山組（P2l）上部的炭質(zhì)泥巖、鋁土巖；偽底為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）下部的鋁土巖，直接底板為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）底部鋁土質(zhì)泥巖，老底為上石炭統(tǒng)黃龍組（C2h）白云質(zhì)灰?guī)r或下中志留統(tǒng)韓家店群（S1-2Hj）頁巖。礦體及頂?shù)装尻P(guān)系見圖1。

3.2礦體偽頂

偽頂板為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）上部的炭質(zhì)泥巖或鋁土巖。黑色炭質(zhì)泥巖中炭質(zhì)含量很高，一般厚度0.1～0.2m，質(zhì)極軟，性脆，污手，抗壓強度Rc=5～18.1MPa，巖石抗物理風花能力極弱，暴露在空氣中容易產(chǎn)生崩解。在掘進工程中難以保留；鋁土巖主要呈褐灰色，層厚薄至中層，結(jié)構(gòu)為塊狀、碎屑狀、豆狀，在溶蝕區(qū)被浸染成黃褐色、褐色，厚度主要為0.3～0.7m，偶爾達1.0m。層理不清晰，無明確的節(jié)理方向，力學性質(zhì)不穩(wěn)定，易碎，巖石抗風化能力弱，暴露在空氣中容易產(chǎn)崩解。

3.3礦體底板

礦體直接底板為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）下部褐灰—淺灰色中厚層致密塊狀鋁土巖，厚0～7m，大部分1～3m厚，平均厚約1.5m左右。層理清晰，含大量植物化石，有2組“X”型共軛節(jié)理，力學性質(zhì)不穩(wěn)定，易沿節(jié)理方向斷（破）裂，巖石抗風化能力弱，容易崩解、泥化。礦體頂?shù)装骞こ淘囼灉y試成果見表1。

3.4礦石的物理性質(zhì)

通過礦石工程試驗樣測試，礦區(qū)礦石的物理性質(zhì)統(tǒng)計見表2。

表1　瓦廠坪鋁土礦山頂?shù)装骞こ淘囼灅訙y試結(jié)果統(tǒng)計表

表2　礦體工程試驗樣分析結(jié)果統(tǒng)計表

4　結(jié)論

綜合分析瓦廠坪礦山整體地質(zhì)情況，1102采場礦層傾角總體變化平緩，一般在17°～26°之間；礦體在走向上起伏不大，一般在0°～10°之間；礦體厚度在0.81～7.47m之間，一般為1.5～3.0m，平均厚度為2.16m；礦石硬度大多小于4，最大達到5.39；礦體粘性在巷道掘進中也是可克服的。總之瓦廠坪礦區(qū)礦層賦存穩(wěn)定、構(gòu)造較簡單，類比綜掘工藝在煤礦山的施工參數(shù)和經(jīng)驗總結(jié)，鋁土礦山巷道施工具備綜合機械化掘進的基本條件，適合采用綜合機械化掘進工藝。今后在掘進機降溫除塵用水量、礦石粘度、底板泥化、防治水等方面加強研究，逐步完善綜合機械化掘進工藝在鋁土礦山的應(yīng)用。

5　結(jié)束語

在國際、國內(nèi)鋁土礦山建設(shè)過程中，目前采用爆破等傳統(tǒng)掘進方法，掘進速度慢，安全風險高，同時難以控制，礦山井下作業(yè)人員較多，存在較大安全隱患。若能引進綜合機械化掘進技術(shù)在鋁土礦山的應(yīng)用，對在減少巷道掘進工程量、減少建設(shè)工程投資、縮短建設(shè)工期、減少生產(chǎn)建設(shè)人員、提高自動化程度、提高施工安全程度、降低建設(shè)成本等方面具有積極的意義。國內(nèi)沉積型鋁土礦床儲量豐富，隨著大量礦山建設(shè)的鋪開，市場潛力和推廣應(yīng)用前景廣闊，社會效益是巨大的。

［1］貴州省務(wù)川縣瓦廠坪鋁土礦勘探報告［R］.中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，2011.

［2］文艦.貴州鋁礦山現(xiàn)狀及發(fā)展對策［J］.輕金屬，2004（5）：6-9.

［3］孫茂來.綜合機械化掘進工藝［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2009.

TD83.97

A

1004-5716（2016）06-0160-03

2015-06-02

2015-06-24

周啟（1965-），男（漢族），貴州遵義人，工程師，現(xiàn)從事礦山地質(zhì)技術(shù)工作。