淺析我國鋁土礦資源開采技術(shù)

宋 波

（中鋁海外發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510000）

鋁土礦是世界上工業(yè)生產(chǎn)的重要原料之一，其開采技術(shù)會(huì)對國家戰(zhàn)略安全和工業(yè)產(chǎn)值產(chǎn)生直接影響。近年來我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展導(dǎo)致了相關(guān)行業(yè)對于鋁土礦資源的需求逐漸增加，為了滿足日益劇增的資源需求。我國有關(guān)行業(yè)需要不斷提高鋁土礦產(chǎn)的勘探技術(shù)以及開采技術(shù)，本文主要對我國現(xiàn)有的鋁土礦開采技術(shù)以及現(xiàn)狀進(jìn)行研究，分析了目前鋁土礦開采中存在的一些問題，并介紹了鋁土礦資源開采技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，希望能在一定程度上提高我國鋁土礦資源開采的質(zhì)量和效率[1]。

1 我國鋁土礦資源開采技術(shù)的現(xiàn)狀及存在問題

1.1 我國鋁土礦資源開采技術(shù)的現(xiàn)狀

目前，我國鋁土礦資源的開采主要可分為露天開采和地下開采兩種方式，開采方式的選擇主要是根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和開采技術(shù)進(jìn)行的。通常情況下，對于緩坡傾斜及埋藏較淺的情況主要選用露天開采，半封閉式的露天凹陷開采主要適用于急坡傾斜及有礦體露出的情況，地下開采通常應(yīng)用于埋藏較深不易挖掘的地質(zhì)條件。根據(jù)礦床成因主要可以將露天開采分為沉積型和堆積型兩種，不同的類型所采用的開采技術(shù)也不同。根據(jù)開采類型的不同選擇的地下開采技術(shù)也不同，全面法和房栓法主要適用于緩傾斜礦體，而急傾斜礦體主要采用分段崩落的地下開采方式。除此之外我國還有礦壁錨桿護(hù)頂淺孔房柱采礦法、礦壁液壓支柱護(hù)頂淺孔全面房柱采礦法、預(yù)切頂中深孔房柱采礦法等開采方法[2]。

1.2 我國鋁土礦資源開采技術(shù)存在的問題

通過對現(xiàn)有鋁土礦地質(zhì)條件的研究以及相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，我國鋁土礦資源的開采主要普遍存在以下問題：

第一、礦層頂板塌方冒頂風(fēng)險(xiǎn)大，通過對實(shí)地地質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)我國大多數(shù)鋁土礦在開采過程中頂板的巖石壓力會(huì)隨著深度的增加而逐漸增大。這種情況會(huì)進(jìn)一步加大開采過程中頂板塌方冒頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而增加了鋁土礦開采的危險(xiǎn)性，同時(shí)也提高了開挖技術(shù)的復(fù)雜性。

第二、水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，危險(xiǎn)巖石的數(shù)量較多，由于我國開采技術(shù)相對落后，因此在開采過程中會(huì)產(chǎn)生大量的危石，這些危石的存在會(huì)直接增加施工風(fēng)險(xiǎn)，甚至?xí){到施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

第三、頂板巖層條件較差，通過大量的實(shí)踐表明，我國鋁土礦普遍存在巖層強(qiáng)度較低、軟化系數(shù)較大的問題，這些問題會(huì)增加頂板毀損的概率，進(jìn)而增加鋁土礦開挖時(shí)的施工風(fēng)險(xiǎn)。

2 我國鋁土礦地質(zhì)條件研究

隨著我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，我國大量鋁土礦產(chǎn)資源被消耗，為了滿足行業(yè)生產(chǎn)的需求，需要開采地質(zhì)條件較為苛刻的礦產(chǎn)資源，因此，對于地質(zhì)條件的研究是鋁土礦開采技術(shù)研究的重要組成部分。通過進(jìn)行鋁土礦巖層性質(zhì)研究測試以及總結(jié)相關(guān)巖層性質(zhì)的特點(diǎn)，可以獲得以下信息。

2.1 巖石力學(xué)性能試驗(yàn)

通過分析鋁土礦現(xiàn)場巖石的力學(xué)性能測試的結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，我國鋁土礦普遍存在對含水率敏感程度較低的問題，在雨水的作用下，巖石會(huì)受到微風(fēng)的影響進(jìn)而降低了巖石的強(qiáng)度。巖層中的含泥量會(huì)隨著開采深度的增加而增加。同時(shí)由于巖層的強(qiáng)度較高，因此在受到圍巖壓力時(shí)，巖層受到軸向壓力的破壞性較少。

2.2 礦區(qū)圍巖質(zhì)量調(diào)查

為了確保鋁土礦開采過程中的安全性，在開采鋁土礦之前需要先對周圍的巖石質(zhì)量進(jìn)行分析，并根據(jù)分析的結(jié)果對圍巖進(jìn)行分級(jí)，以此來作為確定施工方法和技術(shù)的參考依據(jù)。其中對于圍巖的分級(jí)主要是根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度和完整程度進(jìn)行的，威嚴(yán)的完整程度越好，其完整系數(shù)就越高。但是圍巖的質(zhì)量會(huì)受到節(jié)理的影響，造成圍巖初始力較大的情況出現(xiàn)，因此該圍巖的整體結(jié)構(gòu)可以將其定為V級(jí)[3]。

2.3 圍巖地質(zhì)構(gòu)造試驗(yàn)調(diào)查

圍巖地質(zhì)構(gòu)造的調(diào)查主要采用實(shí)際的施工條件的具體分析、攝影測量、鉆芯取樣以及露面調(diào)查的方法，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的整理和分析，最終獲得了圍巖的大致構(gòu)造。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)的物質(zhì)主要包括黏土巖、炭質(zhì)巖等，這些物質(zhì)主要以傾斜結(jié)構(gòu)面為主，巖體的節(jié)理裂隙發(fā)育較為完善，具有良好的圍巖完整度。

3 我國鋁土礦資源開采技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用

通過對我國鋁土礦周圍地質(zhì)的分析，以及對現(xiàn)有技術(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)的了解，我們可以對我國原有的鋁土礦資源開采技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新。例如，對于現(xiàn)有的礦產(chǎn)開采可以引用液壓技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用既能提高再次開挖的可行性，又能提高礦產(chǎn)開采過程中的安全性。

通過對我國鋁土礦開采方式以及方法的了解，并結(jié)合了圍巖等級(jí)的評定方法，可以，有針對性地采用液壓支柱以及保留礦柱兩種支護(hù)方法。

同時(shí)，為了保證后期二次開采的順利進(jìn)行，需要確保支護(hù)的剛性和有效伸縮性，結(jié)合相關(guān)礦場開采的經(jīng)驗(yàn)，對于鋁土礦開采過程中的頂板支護(hù)可以選用液壓支護(hù)中的單液壓桿的方式。選擇該支護(hù)方式需要監(jiān)控及測量支護(hù)支撐力、支護(hù)系統(tǒng)的剛度系數(shù)、支護(hù)數(shù)量以及支護(hù)密度等數(shù)據(jù)，其中單液壓桿的支護(hù)支撐力等于支撐桿的工作阻力，在開采過程中出現(xiàn)的塌方冒頂事故時(shí)，能否產(chǎn)生足夠的阻力保證頂板的安全由該阻力直接決定。由于頂板的沉降系數(shù)受到支護(hù)下降程度的直接影響，因此支護(hù)系統(tǒng)的剛性系數(shù)是保障頂板穩(wěn)定性的有效前提，而支護(hù)的數(shù)量以及支護(hù)的密度會(huì)決定支護(hù)的效果，因此在確定最低的支撐系數(shù)后，需要確定合理的支護(hù)數(shù)量和密度。

為了確保鋁土礦資源開采技術(shù)過程中的質(zhì)量管理水平，需要對支護(hù)進(jìn)行監(jiān)控和測量，其中工作的阻力大小、初支撐力的大小、頂板應(yīng)力等為主要的測量數(shù)據(jù)。通過對相關(guān)技術(shù)的分析，可以得出以下結(jié)論：首先采用單液壓支護(hù)系統(tǒng)可以確保有效工作面的基礎(chǔ)上降低二次沉降的速率。其次，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以減少鋁土礦在開采過程中頂板的變形，且沉降率明顯低于傳統(tǒng)方法。最后，當(dāng)液壓支護(hù)技術(shù)可以有效降低支護(hù)造價(jià)，減少成本的投入，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

4 我國鋁土礦資源開采技術(shù)的發(fā)展前景

我國鋁土礦產(chǎn)業(yè)主要以開采氧化鋁為主，其中氧化鋁主要以開采硬鋁石型礦石為主，目前大多數(shù)氧化鋁企業(yè)主要采用收購民采礦和聯(lián)合辦鋁礦的方式來滿足目前我國市場對于高品質(zhì)鋁土礦的需求。近年來，隨著我國大多數(shù)省份的礦石開采及民采的破壞，我國鋁土礦資源被迅速消耗，因此未來我國鋁土礦資源開采技術(shù)的發(fā)展方向主要如下：

（1）加快露天開采技術(shù)的創(chuàng)新，采用先進(jìn)、高效的開采設(shè)備，同時(shí)需要促進(jìn)地下開采技術(shù)的成熟，不斷提高開采量。

（2）提高選礦技術(shù)，促進(jìn)中、低品位礦石的A/S，以此來滿足下游工序的需求。

（3）加強(qiáng)煤系地層潛在高品質(zhì)鋁礦資源的開采，不斷提高拓寬新型的鋁土礦資源的開采途徑[5]。

（4）促進(jìn)替代技術(shù)的運(yùn)用，加大粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)的開發(fā)力度，促進(jìn)工業(yè)化發(fā)展，以此來滿足工業(yè)生產(chǎn)對鋁土礦資源的需求。

（5）利用周邊國家的三水鋁礦來彌補(bǔ)我國礦產(chǎn)資源的需求。

5 結(jié)語

總而言之，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，大量的工業(yè)原材料被消耗，鋁土礦資源作為工業(yè)生產(chǎn)的重要原材料之一，其開采技術(shù)的高低會(huì)對我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。同時(shí)鋁作為重要的戰(zhàn)略性資源，其開采和勘探技術(shù)直接關(guān)系到我國資源戰(zhàn)略的安全性。為了滿足日益增長的能源需求，相關(guān)行業(yè)需要加大對鋁土礦資源開采技術(shù)的研究力度，加快開采技術(shù)的創(chuàng)新，不斷縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，才能為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力的資源保障。