降低铝土矿地下开采损失和贫化的措施

与建材装饰2016年7月降低铝土矿地下开采损失和贫化的措施刘荣华（贵州富山地质环境勘测开发有限公司）摘要：铝土矿是我国工业能源中的重要能源之一，现在金属与非金属领域中获得了较为广泛的应用，是目前所知的最好的金属铝制作原材料，使用量占总体使用量的90%以上。此背景下，本文首先分析了铝土矿赋存状况及其贫化、损失情况，其次对铝土矿地下开采损失与贫化主要原因进行了一定的阐述，最后研究了降低铝土矿地下开采损失和贫化的措施，以供参考。关键词：铝土矿；开采损失；贫化；措施中图分类号：TD862.5文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）29-0247-021引言矿产资源是人们赖以生存的重要的、基本的物质，但由于我国矿产资源总量存在限制，并且是一种不可再生资源，这就需要在矿产资源开采过程中尽最大可能的降低损失与贫化，提升资源利用效率，延长矿产服务期限，从而提高矿产开采企业经济效益。2铝土矿赋存状况及其贫化、损失情况2.1铝土矿赋存状况通过相关研究分析结果可知，铝土矿自然状态下赋存在地下，可产生铝土矿富集的条件复杂，是一种常见的、不可再生能源。我国铝土矿赋存状态特征主要体现在以下方面：①通常呈现层状或似层状分布，且一般的铝土矿体往往会受到下伏岩层侵蚀面的影响，矿体的整体厚度相对较小，通常处于2~3m范围内，倾角也相对较小，整体情况较平缓。②铝土矿具有较强的强度，能够保持一定的稳定性，但由于其顶底板岩石强度偏低，无法很好的完成整体开采作业。③铝土矿的品味等级为中等水平，是制作过程中十分良好的一种使用材料，质量优良的富矿仅占据整体总储量的10%。矿石的类型通常为水硬铝石铝土矿。④具有良好的开采条件，可使得大型机械设备进入进行生产作业，矿区内的水文地质条件也相对较好，矿体富集深度内部不存在会对开采作业造成影响的含水层，且大部分均能够满足露填开采要求，整体开采条件良好。2.2铝土矿资源贫化和损失情况根据我国发改委颁布的相关规定，铝土矿损失露天开采必须低于8%，地下开采应不超过12%；采矿贫化率露天应低于8%，地下开采不可超出10%。就当前情况来看，我国铝土矿的开采主要为露天开采，采矿贫化率与损失率基本保持在7%。近年来，随着科技的迅速发展，开采范围与开采量越来越多，露天开采剥采比例逐渐增大，产生的废石日益增多，这使得矿区需要解决大量废石的安置问题，再加上国家队露天开采审批工作重视程度的提高，使得需要完成许多方面的资料审核，从而使得地下开采提倡度越来越高。目前，我国铝土矿地下开采矿区相对较少，相关开采技术的了解也不深入，技术水平存在一定的限制，普通的采矿方式主要是依据矿区具体情况制定的开采技术工艺，不存在一定的普遍性意义，所以，对于适用于某种地下开采的技术，必须经过全面的论证与试验确定，工作量较大。3铝土矿地下开采损失与贫化主要原因分析①地质工作不完善：由于目前的所有地下开采的矿段均由外单位承包开采，生产勘探工作薄弱，矿体二次圈定不准确，有时甚至还存在不进行二次圈定的情况，使得采矿设计没有可靠的地质资料。②开采技术条件的限制：矿体产状、顶底板稳固性，矿石破碎及遇水粘结等因素均会影响到采矿的贫化损失指标。虽然在一定程度上开采技术条件的不利影响可以通过采矿方法的合理选择加以克服，但影响无法消除，尤其是当采矿方法确定之后，开采技术条件对贫化损失指标往往具有决定意义。③采场结构参数不合理：在分段崩落法采矿过程中，对矿石贫化损失指标存在较大影响的因素为结构参数有分段高度、崩矿步距、炮孔扇面倾角及回采进路布置等，上述因素之间存在一定的关联。同时，参数的合理性直接关联着放矿椭球体的形状、放出体的大小、废石在放矿口出现的初始位置与时间。④爆破参数不合理：炮孔深度过大，不利于控制矿体边界，炮孔孔经过大，则最小抵抗线增大，爆破时的夹制作用增强，对围岩的破坏大。⑤矿山质量管理的原因：主要体现在放矿控制不良和现场取样不足，放矿终止时间一般仅凭目测决定，准确度较低。4降低铝土矿地下开采损失与贫化的措施4.1研究成矿规律在铝土矿地下开采过程中，应不断增强地质工作，为采矿设计与生产提供可靠的地质资料，并且为采掘范围确定的正确性提供便利。同时，还应当对矿床的成矿规律进行仔细的分析研究，以此来为采矿设计与建设提供一定的指导，减少矿石损失与贫化。4.2加强施工管理，强化施工质量①在采矿现场进行打眼操作之前，技术人员应当用红漆喷出打眼范围及炮眼位置。②在进行装药连线操作之前，技术人员应当对炮眼进行详细的检查，一旦超出既定允许范围，禁止装药。③出矿时，工程技术人员应当在作业现场对人工选择废石及其运送操作进行严格的监督。④对于肉眼无法判断的矿石，应进行取样化验，然后依据化验结构为出矿作业的顺利开展提供相应的指导。⑤对采矿现场的矿石与手选废石执行发牌过磅制度，单个采场回采结束之后，应由测量人员对采空区域进行实际测量，并计算出采场的贫化损失率，最终依据结果进行考核。4.3调整采矿方法（1）如果局部崩落处的顶板不会引发地表塌陷故障，且厚度不超过3m，应尽可能选用壁式崩落法，同时还应当将矿体的整体厚度作为同一层位开采，然后从矿体边界处向汽车道后退方向地质·勘察·测绘·247·与建材装饰2016年7月开采，之后依据矿区实际情况做好采空区的规划作业，以有效规避地压过高或是由于应力集中现象导致的相关事故的出现。如果实际情况的危险程度较高，可适当降低采矿效率，以人工方式选矿，降低贫化率。（2）如果矿体的倾斜度相对较大，开采功效是采场处的分段高度与贫损指标的决定因素。其中，如果分段过于高，则采场的稳定性就会受到一定的影响，特别是边角位置，极容易因应力过大而引发坍塌故障，从而引发大量矿体损失问题。一般性矿体损失过程主要表现为下盘处有残留，原因在于上盘具有一定的导致效果，从而增加了盘的矿石残留量，使得贫损指标相对较低。当分段过低时，采矿效率会出现一定的下降现象。通过分析现场岩层的试验强度结果，通常在保证场地稳定性的基础上，适当下调分段高度，以降低贫化效果。（3）对于厚度小于3m且倾斜度较大的矿体，可依据放矿试验确定的数据适当的调整崩矿步距，以避免对拼损率指标造成影响。如果步距设置较小，在正面位置的废石将会首先达到矿口，废石漏斗到达出矿口时会与顶板存在一定的距离，此情况下，矿石流将包围废石流。如果布距设置过大，顶部的废石会首先到达出口，然后与矿石混合，极容易出现卡住的问题，进而带来不必要的麻烦与损失。4.4完善回采工艺，加强采场技术管理通常情况下，浅孔留矿法的回采工艺主要包括采准、爆破等环节，这些环节逐渐存在较为紧密的联系，所以，如果其中的某工序出现了差错，必将对整体采场中各项指标的完成造成一定的影响。同时，在进行凿岩作业时，必须严格遵循相关设计要求，以使得炮眼的排列、间距等参数均能够满足施工与设计要求，为爆破作业的顺利开展奠定良好的基础。在进行采场爆破作业时，应选择合理的爆破参数、孔距等，并做好相应的管理工作。采场顶板和上盘边界应采用光面爆破技术，以减少孔装药量，减轻爆破对上盘围岩的振动，保持上盘围岩稳定不塌落。此外，对于上盘塌落下的围岩以及采场内爆落下的夹石，应当分捡分出，并且指派地质与采矿人员在采场内跟班监督，增强采场技术管理，降低采场损失与贫化。5某铝土矿采矿方法分析某铝土矿体的产状相对平缓，倾角5~10°，少数地段的倾角为15°。矿层的平均厚度达3.38m，平均埋深为67.05m。通过对多方面因素进行综合比较，建议采用地下开采方式，具体的采矿方式应当以房柱采矿法（厚度≥2m）为主，以削壁采矿法（厚度＜2m）为辅。5.1采矿方法参数该铝土矿体的中段高度达20m，沿着矿体走向，每间隔50m设置一个采场。同时在采场之间设置连续的间柱，宽度为3m，采场内矿房的宽度为10m。沿着矿体倾向设置凿岩上山，间隔矿柱尺寸为3m×3m。采场沿倾向长度为77～180m，然后依据长度确定上下两个采场布置的必要性，采场的中间留置宽度3m的连续矿柱，中段留置宽度为3m的连续分段矿柱。对于厚度超过3m的地段矿体，应在其顶板下方位置处留置厚底为0.3～0.4m的护顶矿层。此外，在实际生产过程中，应尽量少切顶板，以便降低贫化。5.2采切工程该铝土矿项目采切工程包含通风上山、人行联巷、联络巷等内容。切割工程涉及切割平巷、切割井。中段沿脉运输巷沿矿体走向布置，沿矿体底板脉外施工沿脉运输巷，然后依据矿体倾角确定第二沿脉运输巷施工的必要性。在采准实际施工过程中，各个盘区距离矿体底板较近矿体每间隔10m布设一个放矿漏斗，第二沿脉运输巷按顺序施工放矿溜井、聚矿巷及放矿漏斗。此外，每间隔50m掘人行材料井，然后依靠矿体底板施工人行联巷、切割平巷和凿岩上山。5.3回采工艺回采作业从下部切割平巷开始，自下而上逐步推进。回采工作面采用浅孔凿岩，浅孔落矿。落矿和运搬交替进行，如果矿厚小于2m，应当采用一次全厚开采方式进行。如果矿厚超过2m，应落实分层回采措施。对于矿厚超过3m的地段，应当在矿体顶板下留置0.3~0.4m厚的护顶矿层。当矿厚大于5m时，采用留矿堆的办法进行凿岩。浅孔落矿，先采下部2m，然后采剩余部分。炮孔交错布置，孔深2.4m，排距0.8～1.0m，孔间距0.8～1m，采用电耙出矿。5.4采矿方法主要技术经济指标①房柱采矿法：矿块平均生产能力100t/d；损失率18.26%；贫化率7.52%。②削壁采矿法：矿块平均生产能力50t/d；损失率19.75%；贫化率17.70%。③采矿综合指标：矿块平均生产能力93.75t/d；损失率18.45%；贫化率8.91%。5.5矿柱回采对所留矿柱结合采矿方法采用混凝土或片石砌筑人工矿柱置换永久矿柱，以最大限度的降低资源损失率。经过相关计算，置换矿柱可增加回收率4.72%，即矿块总的损失率降为13.73%。5.6主要技术经济指标（见表1）6结语综上所述，在铝土矿地下开采过程中，应严格落实并且重视各环节的监督与管理工作，充分落实降低开采损失率与贫化率的措施，确保采出矿体的效果，提升矿区整体经济效益，降低生产成本，确保安全生产。参考文献[1]徐祥.贾家洼西铝土矿地下开采工业试验方案[J].科技创新与应用，2015（10）：111.[2]郑敏.铝土矿地下开采工艺初探[J].中国科技博览，2013（01）：9.[3]任卫东.全面采矿法在铝土矿中的应用及优化研究[J].矿业研究与开发，2013（05）：8~10.收稿日期：2016-6-9作者简介：刘荣华（1962-），男，汉族，湖北仙桃人，工程师。项目名称单位房柱法削壁法综合矿体厚度m≥2m＜2m3.38矿体倾角°5～155～15所占比例%87.5012.50100.00损失率%18.2619.7518.45贫化率%7.5217.708.91矿块生产能力t/d100.0050.0093.75采场工班效率t/工班10.0010.0010.00表1采矿方法主要技术经济指标表地质·勘察·测绘·248·