地下铝土矿采矿方法与研究

地下铝土矿采矿方法与研究

【摘要】以河南省绳池县与新安县交界的段村-雷沟铝土矿为例，分析了坑下开采方法确定的原则，并根据矿床的地质条件提出了不同块段应该采用的方法，经试采区开采验证发现，多种方式灵活运用效果良好，具有推广价值。

【关键词】铝土矿；开采；地质条件；采矿法

金属铝，作为当今世界应用最为普遍的金属之一，仅次于钢铁的需求量，在全世界特别是在我国的国民经济和社会发展中，发挥着不可或缺的关键作用。铝土矿是进行氧化铝生产金属铝的主要原材料，在我国河南、山西、山东等地区较为多见。下面以河南省绳池县与新安县交界附近的某年产80万t的现代化铝土矿——段村-雷沟矿为例，分析地质条件，提出适合矿井自身生产的方法。

1.矿床条件概述

该矿区位于河南省绳池县与新安县交界部位，面积约8km2，本区域绝大部分为第四系所覆盖，矿区南侧二叠系煤系地层大面积出露。矿区矿体为缓倾斜薄至中厚矿体，矿体形态复杂，厚度变化大，顶底板起伏大，矿体直接顶底板为铝土页岩和铁质页岩。寒武系地层（∈）出露良好，而在区域范围中部石炭系奥陶系（o）地层出露情况不好，仅在中部小面积有出露现象。通过地面钻孔以及附近矿井揭露情况分析，该区域的铝土矿床厚度在0.2～5.24m之间，平均厚度为2.72m，铝土层厚度变化系数46.58%，属于较为稳定的

铝土矿床，且矿体除个别地质构造外，均不到40°，96%的区域和储量矿床倾角均小于25°。目前根据钻孔等地质资料已探明的保有矿体地质资源储量为2000万t，钻孔取样检验品位为：ai2o3，65.35%。矿床顶板为结晶的灰质白云岩，底板为白云岩和泥质白云岩，节理裂隙均不发育，岩层抗压强度可以达到93.58～123.85mpa，属于坚硬岩层，具有很好的稳定性。矿体直接接触围岩为铝土岩、铁质页岩、铝土页岩、疏松赤铁矿等，其中铝土岩、铝土页岩稳固性良好，但铁质页岩、疏松赤铁矿稳固性较差，围岩物理性质见表1。

2.采矿方法的选择

（1）露天开采。露天开采是指将地表的矿床覆盖层进行剥离，以机械化方式进行大规模开发的方式，此种方法因需要开挖大量土方，形成人为边坡，容易出现边坡失稳，造成人员伤亡和财产损失，因此，仅仅适用于我国部分埋深较浅的矿井。

（2）地下坑采。地下坑采在我国铝土矿、铁矿、煤矿等矿山中较为普遍，分为斜井和竖井。结合矿井实际情况、经济成本以及服务年限等问题，最终选定斜井，其支护采用坑木支护。结合以往附近矿井的开采经验，在工作面掘进及回采过程中，提出了三种采矿方法，分别叙述如下：

①矿壁液压支柱护顶浅孔全面房柱采矿法

矿壁液压支柱护顶全面采矿法在实施过程中，回采位置是从切

割工作面的平巷与上山轨道巷相交处开始。液压支柱使用的是水压，其主要通过高压密封管中的水作为传动介质，通过水压来方便的控制液压支柱的升降。

在工作面支护系统中，一般由加长件、柱体和承压顶架等几个部分组成，柱体成80cmx80cm两排排列，见示意图1。

缺点为煤层厚度要求不能大于3m，混入率和损失率较高，适用于采高低于3m的块段。在使用过程中，要求在工作面沿倾向呈阶梯从采场一端往另一端推进，矿石沿矿床岩层的倾向下山耙入采场溜井内，经漏斗收集装入井下矿车或放上井下矿石传输皮带。

②矿壁锚杆护顶浅孔房柱采矿法

与矿壁液压支柱护顶全面采矿法相比，适用范围和效果得到了改善，可以满足3～5m范围内的采高工作面，其优点是采深适宜的井田块段较多，范围较广，缺点是占矿用重量较大，混入率和损失率也较高。

③预切顶中深孔房柱采矿法

预切顶中深孔房柱法适用于采高大于5m的块段。其施工方法与前面讲述的矿壁锚杆护顶浅孔房柱采矿法相类似，均是采用先预切顶的方法。按照一个采区大约12～14m的规格进行超前下中深孔部凿岩，切顶完成后，要及时进行顶板的支护处理，使用锚杆护顶，然后进行相应的采挖作业。

3.开采方法的选择和注意事项

3.1开采方法的选择。通过地面钻孔以及附近矿井揭露情况分析，该区域的铝土矿床厚度在0.2～5.24m之间，平均厚度为2.72m。整个区域较为匀称，地质条件相对来说较为简单。但是，区域内也存在个别块段埋深较大，层厚较小的情况。在铝土开采过程中，我们选择三种方式进行配合使用，相信势必可以达到良好的开采效果。

3.2开采过程中的注意事项。由于使用地下坑采，随着时间的不断推移，采空区不断扩大，势必会引起地表下沉或塌陷，对地表环境及建筑物造成一定影响。因此，要加强矿井范围内地表建筑物的观测管理。地表工业广场、主井、副井等工程设施均须布置在安全的地方，比如矿山开采岩石移动范围以外的安全地带。

4.结语

金属铝的需求不断增加，加快了产业的飞速发展。为了保证社会发展的需要，在节约现有资源的基础上，还要加强采矿工艺，减少浪费，提高铝土矿床的回采率。经过多种开采方法的选择与对比，结合地质条件分区段实施了分块段分条件的开采，经试采区开采，经济效果以及实用性效果十分良好，具有推广价值。

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