淺談廣西原生鋁土礦地下開(kāi)采礦難點(diǎn)及開(kāi)采方法

韋俸全，蔣 柳，曾維寧

（廣西壯族自治區(qū)二七四地質(zhì)隊(duì)，廣西 北海 536000）

社會(huì)礦產(chǎn)行業(yè)的高速發(fā)展，使市場(chǎng)內(nèi)各個(gè)行業(yè)對(duì)于鋁土礦的需求量越來(lái)越大，盡管我國(guó)已針對(duì)此種需求現(xiàn)狀，加大了對(duì)鋁土礦的開(kāi)采力度，且市場(chǎng)內(nèi)鋁土礦產(chǎn)出量正呈現(xiàn)一種逐年遞增趨勢(shì)，但由于市場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度過(guò)快，現(xiàn)有的鋁土礦產(chǎn)出量仍無(wú)法滿足市場(chǎng)生產(chǎn)對(duì)鋁土礦資源的需求。以中國(guó)鋁制品產(chǎn)業(yè)發(fā)展為例，在2015年～2018年，中國(guó)現(xiàn)有鋁土礦的每年產(chǎn)出量占全年礦產(chǎn)資源產(chǎn)出量的40.0%～55.0%，受到產(chǎn)出鋁土礦資源不足的影響，中國(guó)采用在外地大量進(jìn)口鋁土礦的方式供應(yīng)市場(chǎng)需求。正因如此，導(dǎo)致市場(chǎng)使用鋁土礦作為原材料進(jìn)行生產(chǎn)的制品成本越來(lái)越高，從而使礦產(chǎn)資源市場(chǎng)的發(fā)展難以得到有效保障，甚至在很大程度上金屬鋁制品的生產(chǎn)利潤(rùn)受到了市場(chǎng)發(fā)展的擠壓[1]。廣西地區(qū)是鋁土礦產(chǎn)出量最高的地區(qū)，在此地區(qū)內(nèi)，鋁土礦主要被劃分為原生礦與沉積礦兩種類(lèi)型，其中沉積礦是指原生礦在區(qū)域內(nèi)未經(jīng)過(guò)開(kāi)采與開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的風(fēng)化與侵蝕在區(qū)域內(nèi)堆積而形成的。而相比于后者，原生礦的利用價(jià)值更高，因此，本文研究主要以廣西地區(qū)原生鋁土礦作為對(duì)象，綜合區(qū)域礦山開(kāi)采工程的實(shí)施現(xiàn)狀，總結(jié)鋁土礦地下開(kāi)采礦難點(diǎn)，并以此為依據(jù)及核心，提出與之對(duì)應(yīng)的開(kāi)采方法，通過(guò)此種方式，保證鋁土礦的高質(zhì)量產(chǎn)出，從而確保產(chǎn)出量與市場(chǎng)需求呈現(xiàn)一種相對(duì)平衡的關(guān)系。

1 廣西原生鋁土礦成因

針對(duì)廣西地區(qū)原生鋁土礦的成因，有關(guān)單位在較早時(shí)期便開(kāi)展了此方面的研究，不同地質(zhì)調(diào)研專(zhuān)家對(duì)于區(qū)域原生鋁土礦，所給定的結(jié)論是不同的，甚至在某一具體層面，對(duì)此方面的研究仍存在爭(zhēng)議。本章將總結(jié)相關(guān)廣西地區(qū)原生鋁土礦成因的研究成果，對(duì)其成因中的相同點(diǎn)進(jìn)行闡述。具體內(nèi)容如下。

廣西地區(qū)原生鋁土礦的形成，其實(shí)質(zhì)屬于一個(gè)地球化學(xué)形成過(guò)程，也是與區(qū)域內(nèi)硅元素的賦存無(wú)法脫離關(guān)系的。在廣西大明山平原上，地質(zhì)相對(duì)復(fù)雜，厚重的泥質(zhì)層與區(qū)域內(nèi)相關(guān)巖石受到數(shù)千年的風(fēng)化與蝕變。在此種條件下，地質(zhì)中含有的鋁硅酸鹽物質(zhì)被分解，在多重化學(xué)反應(yīng)的作用下，生成二氧化三鋁（氧化鋁物質(zhì)）、氧化硅物質(zhì)、碳酸鈣物質(zhì)等[2]。而此反應(yīng)步驟僅作為區(qū)域原生鋁土礦成礦的前期步驟，除上述提出的化學(xué)反應(yīng)生成物質(zhì)，地質(zhì)內(nèi)還存在較多的金屬鋁、金屬鐵等獨(dú)立金屬，這些金屬以膠質(zhì)方式存在，部分原生鋁土在此過(guò)程中也呈現(xiàn)一種初步礦化反應(yīng)，生成一種三水型礦石。

當(dāng)鋁土礦開(kāi)采完成后，大量的海水從貴州西南部涌入廣西地區(qū)，此時(shí)太明山上已被風(fēng)化的產(chǎn)物，受到海水的侵蝕，海水中的礦物質(zhì)也在某種程度上附著在原生鋁土礦礦體上。因此，形成了現(xiàn)如今的北部礦帶，考慮到在此過(guò)程中，海水侵蝕與風(fēng)化的產(chǎn)物主要為高嶺石礦，對(duì)此，在進(jìn)行廣西地區(qū)原生鋁土礦搬運(yùn)過(guò)程中，大多采用機(jī)械運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行。

2 廣西原生鋁土礦地下開(kāi)采礦難點(diǎn)

2.1 原生礦地質(zhì)環(huán)境惡劣

在對(duì)廣西地區(qū)原生鋁土礦進(jìn)行地下采礦工作前，需要對(duì)區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)條件與開(kāi)采環(huán)境的前期勘查與地質(zhì)調(diào)查。根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，區(qū)域內(nèi)原生鋁土礦礦體呈現(xiàn)一種綿延連續(xù)趨勢(shì)，盡管如此，但礦體的完整性相對(duì)較差，多數(shù)礦板凹凸不平，原生鋁土礦在其中的分布也十分不均勻。因此，采用傳統(tǒng)的鋁土礦開(kāi)采方式，不僅存在人工勞動(dòng)力大、產(chǎn)出量少等問(wèn)題，同時(shí)也存在后期對(duì)原生鋁土礦處理困難、價(jià)值性礦產(chǎn)資源回收率低等問(wèn)題。綜合相關(guān)整理數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)開(kāi)采方法產(chǎn)出的原生鋁土礦僅占30.0%～40.0%。

此外，由于地質(zhì)環(huán)境較為惡劣，礦山工程施工作業(yè)難度也相對(duì)較高，是難以實(shí)現(xiàn)對(duì)原生鋁土礦大規(guī)?；虼蠓秶_(kāi)采的，當(dāng)?shù)V體呈現(xiàn)一種陡峭趨勢(shì)時(shí)（礦體傾斜角度大于或等于30.0°），使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行原生鋁土礦開(kāi)采施工，也將存在某種安全隱患因素，從而導(dǎo)致出礦困難。

2.2 放礦工作執(zhí)行困難

由于廣西地區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的沉積鋁土礦較多，且大多數(shù)鋁土礦為黏土質(zhì)地，整體結(jié)構(gòu)較為松軟，且地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。一旦原生鋁土礦直接暴露或裸露在地表，頂板將快速被風(fēng)化。因此，區(qū)域內(nèi)大多數(shù)原生鋁土礦為半裸露狀態(tài)，即地下未受到風(fēng)化的部分為原生鋁土礦，裸露在地表的部分為沉積鋁土礦。此種礦石一旦遇到水體，極易發(fā)生泥化作用，當(dāng)?shù)V山工程進(jìn)行此種區(qū)域的采礦時(shí)，便會(huì)遇到放礦執(zhí)行困難的問(wèn)題。

2.3 原生鋁土礦礦巖性質(zhì)復(fù)雜

在對(duì)廣西地區(qū)原生鋁土礦進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí)，發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的原生鋁土礦巖性結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，部分礦體硬度較大，即便將此種礦體運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室或工廠，也難以實(shí)現(xiàn)后期對(duì)其的有效利用[3]。此外，也有部分礦體結(jié)構(gòu)柔軟，但針對(duì)此種礦體，使用常規(guī)的機(jī)械處理方式，極易導(dǎo)致礦體遭到破壞，因此，在開(kāi)采廣西地區(qū)原生鋁土礦時(shí)，其工作受到礦巖性質(zhì)的制約與影響。

3 開(kāi)采方法

3.1 引進(jìn)壁式崩落法處理大型礦體

為了解決上述提出的廣西原生鋁土礦，在地下開(kāi)采礦過(guò)程中存在的多種難點(diǎn)，本章引進(jìn)壁式崩落法，對(duì)區(qū)域內(nèi)大型礦體進(jìn)行針對(duì)性處理。使用方法進(jìn)行礦體開(kāi)采，礦山工程的現(xiàn)場(chǎng)布置，可參照下述圖1進(jìn)行。

圖1 壁式崩落法現(xiàn)場(chǎng)施工布設(shè)

按照上述圖1布設(shè)廣西原生鋁土礦地下開(kāi)采施工現(xiàn)場(chǎng)，在此過(guò)程中，使用自然冒落或直接爆破的方式，將依附在礦體上的原生鋁土礦崩落。在確保礦體不會(huì)在后續(xù)發(fā)生坍塌后，使用支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)現(xiàn)有原生鋁土礦結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)處理。常用的支護(hù)工具包括木頭、鋼筋等，此外，在支護(hù)過(guò)程中，也可選擇液壓或水壓支護(hù)，將支護(hù)結(jié)構(gòu)排列成“井”字結(jié)構(gòu)，以此種方式預(yù)制護(hù)巷。

3.2 使用機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸產(chǎn)出原生鋁土礦

在完成上述相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，需要使用機(jī)械設(shè)備，對(duì)產(chǎn)出的原生鋁土礦進(jìn)行搬運(yùn)。在搬運(yùn)前，需要提前進(jìn)行礦體的拼裝，在裝礦過(guò)程中，可采用計(jì)算礦體傾斜度的方式，使用電耙、渣料機(jī)、鏟運(yùn)車(chē)等進(jìn)行機(jī)械裝礦。

在完成對(duì)原生鋁土礦礦體的裝礦處理后，根據(jù)支柱的密度與不同間柱之間的間隔，采用分段平巷的方式，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸。在此過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合回風(fēng)結(jié)構(gòu)與礦體的組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)行合理裝礦。為了避免在運(yùn)輸過(guò)程中，礦體出現(xiàn)滑落等問(wèn)題，可在裝礦過(guò)程中，對(duì)礦體進(jìn)行前期初步切割處理。例如，將大型不規(guī)則原生鋁土礦礦體按照其不規(guī)則呈現(xiàn)方式，切割成數(shù)塊不規(guī)則礦體，以此種方式，使原生鋁土礦礦體在運(yùn)輸中保持一種相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

3.3 結(jié)合房柱法處理原生鋁土礦礦體

在完成對(duì)廣西原生鋁土礦礦體的安全穩(wěn)定運(yùn)輸后，需要結(jié)合房柱法，對(duì)原生鋁土礦礦體進(jìn)行處理。在此過(guò)程中，需要根據(jù)產(chǎn)出原生鋁土礦的實(shí)際量，搭建臨時(shí)簡(jiǎn)易加工房。常規(guī)情況下，簡(jiǎn)易加工房的長(zhǎng)度在70.0m～130.0m范圍內(nèi)，寬度在35.0m～55.0m范圍內(nèi)。為了確保在處理過(guò)程中，原生鋁土礦結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，需要在頂板位置進(jìn)行空間預(yù)留，預(yù)留長(zhǎng)度在0.5m～1.0m之間，并在有需要的前提下，對(duì)其進(jìn)行錨桿支護(hù)，在使用此種支護(hù)方式時(shí)，應(yīng)注意預(yù)留通風(fēng)井，避免在切割過(guò)程中，大量粉塵或細(xì)灰對(duì)環(huán)境造成二次污染。綜合上述分析，按照產(chǎn)出大型礦體—運(yùn)輸產(chǎn)出原生鋁土礦—處理礦體的流程，完成對(duì)廣西原生鋁土礦的開(kāi)采工作。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以廣西地區(qū)為例，針對(duì)地區(qū)礦山工程實(shí)施現(xiàn)狀，開(kāi)展了原生鋁土礦地下開(kāi)采礦難點(diǎn)及開(kāi)采方法的研究，并按照引進(jìn)壁式崩落法處理大型礦體、使用機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸產(chǎn)出原生鋁土礦、結(jié)合房柱法處理原生鋁土礦礦體的流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)地區(qū)原生鋁土礦資源，進(jìn)行高效率的產(chǎn)出。

希望通過(guò)本文此次的研究，解決原生鋁土礦輸出量不足的問(wèn)題，致力于通過(guò)本文提出的礦山開(kāi)采方法，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)對(duì)礦產(chǎn)資源需求與礦山工程供應(yīng)礦產(chǎn)資源過(guò)程中，兩者的供需平衡。盡管本文研究成果已較為顯著，但在后期的發(fā)展中，仍需要持續(xù)深入的進(jìn)行廣西地區(qū)地質(zhì)勘查工作，在掌握區(qū)域地形、地勢(shì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行礦山工程，為我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展提出指導(dǎo)。