鋁土礦山引進(jìn)綜采工藝的可行性分析

王 華

（國(guó)家電投集團(tuán)貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，貴州 遵義 564300）

綜合機(jī)械化采礦工藝的出現(xiàn)，離不開(kāi)綜合機(jī)械化采煤技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，此項(xiàng)技術(shù)能夠很好的避免煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的采掘不平衡問(wèn)題，帶動(dòng)了煤礦企業(yè)朝著機(jī)械化、集約化以及規(guī)?；姆较虬l(fā)展，對(duì)工程作業(yè)的安全起到一定的保護(hù)作用。但由于礦體特殊的巖層地質(zhì)條件，使得綜采工藝技術(shù)無(wú)法廣泛的應(yīng)用到非煤礦山之中，不利于非煤礦山產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)換與升級(jí)。當(dāng)下，在金屬礦山在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，多存在作業(yè)工序復(fù)雜、作業(yè)效率低下以及施工安全性低等問(wèn)題，對(duì)礦山生產(chǎn)起到嚴(yán)重的制約。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)綜采技術(shù)在鋁土礦山中的應(yīng)用研究。

1 綜采工藝特點(diǎn)

通過(guò)在煤礦中對(duì)綜采技術(shù)的應(yīng)用，從而總結(jié)出以下幾方面優(yōu)勢(shì)特征：

（1）資源回收率高。金屬礦山傳統(tǒng)的房柱法開(kāi)采，資源回收率極低，僅為50%～60%之間，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。而采用綜采工藝進(jìn)行開(kāi)采，礦井采區(qū)回收率可達(dá)80%，綜采工作面回采率不低于90%。資源回收率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益明顯。

（2）作業(yè)安全有保障。采用綜采工藝進(jìn)行回采，由液壓支架支護(hù)頂板，安全程度明顯提升。

（3）生產(chǎn)定員少。采用綜采技術(shù)進(jìn)行回采，作業(yè)人員明顯減少，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。按照傳統(tǒng)的房柱法回采，生產(chǎn)能力100萬(wàn)噸的地下礦山，定員一般在1000人左右；而采用綜采技術(shù)進(jìn)行回采的礦山，生產(chǎn)定員在600人以內(nèi)。

（4）礦山基建成本低。采用傳統(tǒng)的房柱法開(kāi)采的井工鋁土礦山，要達(dá)到100萬(wàn)噸的產(chǎn)能，一般需要開(kāi)拓巷道約三萬(wàn)米左右方可形成產(chǎn)能。而綜采工藝僅需五千米左右巷道即形成了100萬(wàn)噸的產(chǎn)能，優(yōu)勢(shì)非常明顯[1-3]。

2 綜采工藝可行性分析

2.1 從礦巖賦存條件上分析

該鋁土礦礦床屬于沉積型鋁土礦床，礦體厚度在0.83～6.30m之間，平均厚度為3.25m，變化系數(shù)為50.2%，屬較平穩(wěn)型，礦體的延展性較好，礦體頂、底板按照層狀的方式進(jìn)行分布，有著直接頂、間接頂和直接底、間接底的區(qū)別，其中直接頂、底板巖石的主要構(gòu)成為軟質(zhì)鋁土巖和頁(yè)巖，其地層條件與一般的中層煤層的地層條件有著一定的相似之處。如果按照切割巖石地質(zhì)賦存條件來(lái)進(jìn)行分析的話，在鋁土礦山中廣泛的使用綜采工藝是可行的。但在對(duì)鋁土礦進(jìn)行開(kāi)拓的過(guò)程中，因礦床間接頂板為灰?guī)r，導(dǎo)致礦床覆巖層中經(jīng)常出現(xiàn)被溶蝕的跡象，且多形成在小型溶洞中。如果在該區(qū)域中廣泛的應(yīng)用綜采工藝技術(shù)，那么需要做好溶洞填充工做來(lái)提高掘進(jìn)工藝的可行性。

2.2 從巖石強(qiáng)度特性上分析

鋁土礦山能否應(yīng)用綜采上技術(shù)的重要因素是，礦石硬度及賦存條件與截齒強(qiáng)度是否相適應(yīng)，巖石強(qiáng)度大小對(duì)綜掘機(jī)或采礦機(jī)截齒的使用壽命直接相關(guān)。務(wù)正道地區(qū)鋁土礦多為土狀或半土狀，硬度系數(shù)在4左右，這一強(qiáng)度遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到掘進(jìn)機(jī)、采礦機(jī)的極限切割能力。如果我們從巖石強(qiáng)度特征來(lái)進(jìn)行分析的話，該鋁土礦可以采用綜采工藝。

2.3 從巖石變形特性上分析

鋁土巖比煤巖更韌一些，且破壞變形大于煤巖。依據(jù)巖石整體破壞能量耗散理論，單位體積鋁土巖破壞所需的能量要明顯高于單位體積煤巖破壞所需的能量。掘進(jìn)機(jī)、采礦機(jī)截齒切割相同體積的鋁土巖和煤巖時(shí)，切割鋁土巖需要的能量要多于切割煤巖。因此，在該鋁土礦引進(jìn)綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝時(shí)，要根據(jù)巖石強(qiáng)度和韌性相應(yīng)地提高掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)的電機(jī)功率，充分保障綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝效率高、掘進(jìn)進(jìn)尺快的優(yōu)勢(shì)。

與一般的煤體不同，該鋁土礦土質(zhì)以粘土巖為主，其性質(zhì)也與一般的粘土體相近，有著較強(qiáng)的粘性且遇水會(huì)變軟。刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)槽體磨損，需加強(qiáng)刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)槽體材料耐磨性。同時(shí)，加強(qiáng)工作面排水設(shè)施管理，減少工作面涌水混入礦石中[4-6]。

3 應(yīng)用效果

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

從綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝在鋁土礦山的實(shí)際應(yīng)用情況可以總結(jié)出，綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝與傳統(tǒng)房柱法相比，具有建井速度快、巷道成型好、圍巖破壞小、工藝連續(xù)性強(qiáng)、機(jī)械化程度高、安全保障度高等優(yōu)點(diǎn)，而且經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，主要體現(xiàn)在：

3.1.1 資源回收率高，經(jīng)濟(jì)效益好

金屬礦山傳統(tǒng)的房柱法開(kāi)采，資源回收率極低，僅為50%～60%之間，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。而采用綜采工藝進(jìn)行開(kāi)采，礦井采區(qū)回收率可達(dá)80%，綜采工作面回采率不低于90%。資源回收率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益明顯。

3.1.2 生產(chǎn)定員少，生產(chǎn)成本低

采用綜采技術(shù)進(jìn)行回采，工作人員明顯減少，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。

按照傳統(tǒng)的房柱法回采，生產(chǎn)能力100萬(wàn)噸的地下礦山，定員一般在1000人左右；而采用綜采技術(shù)進(jìn)行回采的綜合機(jī)械化礦山，生產(chǎn)定員在600人以內(nèi)。按照傳統(tǒng)房柱法回采的井工鋁土礦山，根據(jù)同行業(yè)的調(diào)研情況，噸礦成本約220元。而采區(qū)綜采工藝進(jìn)行回采的井工鋁土礦山，根據(jù)測(cè)算，計(jì)劃生產(chǎn)成本約150元，噸礦成本相比減少70元，成本優(yōu)勢(shì)非常明顯。

3.1.3 貧化率低，礦石品位控制好

鋁土礦在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，受開(kāi)采條件的影響都會(huì)產(chǎn)生礦石的貧化，傳統(tǒng)的房住式采礦工藝貧化率一般在7-10%。由于我們采用了綜合機(jī)械化回采工藝、掘進(jìn)工藝，能夠?qū)ΦV層的頂板減少對(duì)其破壞，液壓支架能夠及時(shí)的支護(hù)頂板，有效的避免了頂板的冒落，這樣在綜采條件下，礦石的貧化率會(huì)大大降低。通過(guò)分析預(yù)測(cè)，綜采的貧化率在3-5%，礦井的淺部會(huì)更低，我們預(yù)計(jì)在3%。

綜采工藝還可實(shí)現(xiàn)不同品位礦石分段開(kāi)采，更好的回收高品位礦石。在回采前通過(guò)采樣化驗(yàn)對(duì)工作面礦石品位進(jìn)行確認(rèn)，并按照不同的品位區(qū)間在工作面斜長(zhǎng)上劃分為若干開(kāi)采區(qū)段。工作面設(shè)備根據(jù)不同品位區(qū)間的實(shí)際參數(shù)調(diào)整采礦機(jī)等設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，制定當(dāng)期工作面開(kāi)采方案，回采時(shí)對(duì)不同品位區(qū)間礦石進(jìn)行分采與控制，實(shí)現(xiàn)從回采工作面到地面礦倉(cāng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行與控制。

3.1.3 工藝連續(xù)性強(qiáng)、安全系數(shù)高

由于綜采礦井的運(yùn)輸系統(tǒng)采用的是膠帶輸送機(jī)及軌道運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)送礦石和生產(chǎn)材料，且采取自動(dòng)化控制，減少了現(xiàn)場(chǎng)操作人員，相比傳統(tǒng)的井工鋁土礦山，運(yùn)輸系統(tǒng)的安全系數(shù)大大提高。

對(duì)于地下鋁土礦山，最大的安全威脅來(lái)自于頂板管理、防治水以及機(jī)械運(yùn)輸?shù)确矫?。采用綜采工藝進(jìn)行回采，由液壓支架支護(hù)頂板，安全程度明顯提升；同時(shí)，在綜采礦山井巷工程布置時(shí)提前考慮利用先進(jìn)的探放水以及物探等手段進(jìn)行水患預(yù)測(cè)，在生產(chǎn)過(guò)程中采用相應(yīng)對(duì)策，可有效的預(yù)防與治理礦井水患。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了提高井工鋁土礦山的規(guī)模化生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)采掘平衡，改善作業(yè)環(huán)境，本文從鋁土礦巖賦存條件、強(qiáng)度特征以及變形特征來(lái)對(duì)綜采工藝在鋁土礦山的應(yīng)用效果進(jìn)行詳細(xì)分析，并結(jié)合鋁土凝結(jié)性較強(qiáng)的特征，采取有效的措施降提高其回采效率。綜采工藝與傳統(tǒng)的房柱法相比，有著明顯的優(yōu)勢(shì)，最重要的是，綜采工藝的安全系數(shù)較高，對(duì)作業(yè)人員的生命安全起著一定的保護(hù)作用，可以為礦山帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。