降低铝土矿地下开采损失和贫化的措施

降低铝土矿地下开采损失和贫化的措施
摘要:结合山西铝土矿赋存特点,就目前铝土矿的开采方式进行综合论述,并就山西吕梁地区某铝土矿的采矿方法,探讨铝土矿地下开采工艺,通过技术措施降低贫化率,减少损失率,对目前的铝土矿资源回收具有一定的意义。

关键词:铝土矿地下开采房柱法削壁法损失率贫化率
1 铝土矿赋存的总体状况
我国山西省境内铝土矿赋存的主要特点为以下几点。

(1)矿体呈层状、似层状产出,矿体受下伏岩层侵蚀面的控制,矿体较薄,一般2～3 m左右。

倾角平缓,大致在5°～15°(如表1)。

(2)铝土矿层本身稳固性较好,顶、底板岩石的稳固性较差(如表
2)。

(3)铝土矿石品位中等。

铝土矿以中等品位(A/S 4-6)矿石为主,A/S大于7的富矿只占总资源储量的12.89%,矿石类型以一水硬铝石铝土矿为主(如表3)。

(4)开采技术条件较好。

矿区水文地质条件简单,无富水性强的含水层直接影响矿体的开采,大多可露天开采。

也有因埋藏较深必须考虑采用地下开采。

2 铝土矿资源的总体利用情况
(1)资源利用水平低。

因为铝土矿目前在山西还没有大规模地下开采矿山,而地方民采小型矿山为了降低成本,追求利润,普遍存在采富弃贫,浪费资源的现象。

(2)对共伴生矿产的综合利用程度不高
铝土矿的共生矿产有耐火粘土、铁矾土、硫铁矿和山西式铁矿等,除对铁矿部分进行利用外,其它矿产的利用程度较低。

(3)可供开发的铝土矿基础储量不足。

铝土矿资源地质勘查程度偏低,大部分为332+333级别,331很少(如表4)。

(4)铝土矿区附近有村庄、道路等需要留矿柱予以保护,资源利用率大大降低(如表5)。

(5)矿山的贫化率和损失率较高。

如山西孝义露天开采贫化率7.31%,损失率为10.96%。

3 铝土矿资源的总体开采情况
国家发改委于2007年10月29日制定了《铝行业准入条件》,强调“铝土矿采矿损失率地下开采不超过12%、露天开采不超过8%;采
矿贫化率地下开采不超过10%、露天开采不超过8%。

”
由于目前山西铝土矿开采主要以露天开采为主,采矿损失率、贫化率均可以控制在7%左右。

但随着露天开采的剥采比越来越大,矿山采用露天开采排出的废石占地问题成为露天开采最为头痛的事情,露天开采的审批程序也越来越严格,越来越困难。

在这种情况下,铝土矿地下开采逐步提上议事日程。

而我国铝土矿地下开采矿山不多,尚处于试验阶段,设计的采矿方法各不相同,陕西保德铝土矿采用房柱法和长壁式崩落法,贵州猫场采用长壁式崩落法,河南段村、山西贺家圪台和奥家湾均采用房柱法。

铝土矿地下开采的真正适用哪一种采矿方法,回采的实际指标如何,还有待于生产实际的验证。

4 铝土矿地下开采的采矿方法选择
在铝土矿地下开采的采矿方法选择上,有如下几个问题需要考虑。

(1)铁铝岩作为直接顶底板,一般条件下整体性好,但在构造部位稳定性变差,遇水后有使岩体整体性随埋深的不同产生不同程度的破坏的可能。

因此需要对顶板进行处理,在矿体回采时要留一定厚度的护顶矿,一是降低贫化,二是便于采场维护。

再根据矿岩具体条件对采
场顶板采用锚杆、锚网、锚喷网等支护措施确保安全。

(2)矿石价值不高,且是缓倾斜近似水平矿体,不可能用充填法开采。

(3)铝土矿的围岩混入会使A/S比大大降低,无法满足氧化铝厂的生产使用,因此不建议采用崩落法,推荐采用空场法对矿石进行回采,特别是经过近期对铝土矿进行设计的基础上推荐采用比较成熟的采矿工艺,如房柱采矿法等,但是采矿回收率和贫化率的控制是采矿方法中应予以重点考虑的事情。

5 山西吕梁地区某铝土矿采矿方法分析
山西吕梁地区某铝土矿体产状平缓,倾角一般5°～10°左右,个别地段可达15°。

矿层平均厚度3.38 m,平均埋深67.05 m。

经过综合比较,推荐采用地下开采方式,采矿方法以房柱采矿法(厚度≥2 m)为主,以削壁采矿法(厚度＜2 m)为辅。

(1)采矿方法参数。

中段高20 m,沿矿体走向每隔50 m布置一个采场。

采场之间留连续间柱,宽3 m,采场内矿房宽度为10 m。

沿矿体倾向布置凿岩上山,间隔矿柱3 m×3 m。

采场沿倾向长77～180 m,根据长度确定是否布置上、下两个采场,采场中间留3 m宽连续矿柱,中段之间留连续分段矿
柱,宽各3 m。

矿厚大于3m的地段矿体顶板下留0.3～0.4 m厚的护顶矿层。

生产中尽量少切顶板,以便降低贫化。

(2)采切工程。

采切工程主要包括:沿脉运输平巷、通风上山、人行联巷、人行材料井、联络巷、聚矿巷、放矿漏斗、溜井;切割工程主要为切割平巷和切割井。

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,根据矿体倾角大小确定是否需要施工第二沿脉运输巷。

采准施工时每个盘区离矿体底板较近矿块每隔10 m施工一个放矿漏斗,第二沿脉运输巷按顺序施工放矿溜井、聚矿巷及放矿漏斗。

同时每隔50 m 掘人行材料井。

靠矿体底板施工人行联巷、切割平巷和凿岩上山。

(3)回采工艺。

回采工作从下部切割平巷开始,自下而上推进,回采工作面采用浅孔凿岩,浅孔落矿。

落矿和运搬交替进行,若矿厚在2 m以下,一次全厚开采;矿厚大于2 m时,实行分层回采。

矿厚大于3 m的地段矿体顶板下留0.3 m～0.4 m厚的护顶矿层。

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2 m,然后采剩余部分。

炮孔交错布置,孔深2.4 m,排距0.8～1.0 m,孔间距0.8～1 m,采用电耙出矿。

(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100 t/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50 t/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93.75 t/d
损失率18.45%
贫化率8.91%
(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,尽量减少资源损失。

经过计算,置换这些矿柱可以增加回收率4.72%,即矿块总的损失率降为13.73%。

(6)主要技术经济指标(如表6)。

6 结语
就国内地下矿山开采来讲,房柱法的采矿工艺简单、技术成熟可靠。

但是与露天开采相比,地下开采的损失率和贫化率还是比较高。

某铝土矿为了降低贫化率采用的是在矿体顶板下留0.3 m～0.4 m厚的护顶矿层,生产中尽量少切顶板。

这样虽然贫化率有所降低(降至8.91%),但是加大了铝土矿石的损失。

为了提高矿石的回收率,对采场矿柱进行综合回收,虽然损失率有所降低(降至13.73%),但是还没有达到《铝行业准入条件》的规定标准(12%)。

加上实际矿山生产的过程中的多种其它因素,可能损失率比计算损失率更大,这需要在实际生产时对采矿方法进行专项研究。

“九五”期间,85%以上的铝土矿开采为露天开采,而随着近几年氧化铝项目的陆续投产,铝土矿的需求也大幅增长,现存铝土矿山都加大开采力度,大多露天开采的铝土矿资源已经面临闭坑,而待开发的铝土矿床赋存条件复杂,埋藏较深,难于用露天开采,只能考虑采用地下开采。

所以结合黑色矿山和其它有色矿山成熟的采矿方法,着手研究铝
土矿地下开采新工艺是现在铝土矿山的发展方向。

要想真正达到提高铝土资源的利用率的目的,就必须从降低采矿的贫化损失,充分合理地利用资源,提高出矿A/S。

由于铝土矿不能像一般金属矿山用选矿方法解决品位降低和围岩混入问题,给未来铝土矿地下开采提出了新的课题。

而我国地下开采铝土矿尚处于开始阶段,未来大规模开采实践中要针对各矿不同特点寻求相应的合理方法。