浅析铝土矿开采技术创新与研究

刘道旭　贺林波

【摘 要】近些年来我国经济社会快速发展，大量的工业原材料被消耗。其中铝锌等材料作为重要的工业材料，在我国的矿产材料中占据了重要的地位。特别是铝作为重要的战略性资源，其中铝土矿的开采与勘探直接决定了我国的资源战略的安全。由于近些年来，我国可供直接开采的堆积型矿产的大范围减小，关于铝土矿产在矿产勘探中的具体开采方法以及技术成为了现在矿产开采技术研究方面的重点课题。根据对铝土矿在矿产勘查方面的理论研究并结合具体的实际工作经验，对于现在我国在铝土矿产方面的开采技术进行了以下几点研究：（1）根据我国现今的矿产回采形式，对于现有的矿产资源开采方式方法进行了相关的理论研究；（2）针对现今较为流行的具体实际开采进行了相关的研究，并根据具体实际工作经验对在铝土矿方面矿产开采技术的使用总结了相关的实践经验；（3）根据我国现有的铝土矿产的地质形态，对于回采在铝土矿的勘查方面提出了相关的技术改进与经验总结。

【关键词】铝土矿；地下开采；顶板支撑；电吸附；功率充电；液压设备

0 概述

铝土矿产作为世界上工业生产的重要金属材料，铝土矿产的开采直接决定了国家的战略安全与工业产值。近些年来，我国经济快速发展，导致了我国对铝土矿产的大量需求。基于此，关于我国在铝土矿产方面的矿产勘探的技术以及方法的研究起到了关键的作用。

根据对我国现有的铝土矿的开采现状进行相关研究，我们可以发现我国的开采方式主要采用普通全面采矿方法进行铝土矿的开采[1]。采用全面采矿方法进行开采的铝土矿在进行回采时会产生交大的工程困难[2]。主要会导致回采成本过大与通风差[3]几个问题。对于这种问题，我国的相关学者提出了使用液压杆进行支撑的办法予以解决[4]，这种方法在具体的铝土矿开采过程中起到了极大的促进作用[5]。

1 铝土矿产开采技术条件研究

由于我国的经济快速的发展，我国大量的现有的堆积型的铝土矿产濒临枯竭，现有的大量铝矿，大多数情况下为地质条件较为苛刻的矿产。所以关于铝土矿的开采条件特别是铝土矿顶板围岩性质进行相关的研究是关于铝土矿开采技术研究重要部分。

1.1 现有铝土矿地质条件研究

根据长期工作经验，对于我国现有的铝土矿进行相关的地质条件调查，我们发现我国现有的大量的铝土矿存在着以下几点问题：

（1）顶板岩层条件差：经过多年工作总结，我们发现在我国现存的铝土矿中，均存在着岩层强度较低，软化系数大的问题；这样的岩层会导致顶板易损毁等问题的产生。这样的顶板会直接导致在进行铝土矿开挖时易产生较大的施工风险。

（2）矿层顶板塌方冒顶风险大：根据实地地质条件调查，我们得到了我国大部分的铝土矿在开采过程中顶板的岩石压力会随着开挖的深度逐步增加而迅速的增大。这样的应力分布方式会使得在开采过程中顶板的塌方冒顶的风险大大增加。从而导致开挖技术的复杂与风险增加。

（3）水文地质条件复杂，危岩数量较大：由于我国现有的铝土矿开采技术的限制，直接导致了在进行开采过程中会导致矿山中产生大量的危石。大量的危石会直接导致施工风险加大的问题，甚至会直接导致工人出现伤亡。

1.2 铝土矿岩层性质试验测试研究

根据对经验进行总结的结果，针对某铝土矿产进行相关的岩石物理性质研究，对于现有的铝土矿的岩层性质进行总结与判定，得到了以下几点结论：

（1）岩石力学性能试验：根据对铝土矿现场岩石进行相应的力学性能测试，我们可以根据实验数据与结果发现，铝土矿对于含水率的敏感性较低，但是在雨水作用下，由于微风化岩的大量存在会使强度产生一定的衰减；随着开挖深度的增加，岩层中含泥量逐渐增加。岩层自身强度较高，所以在受到围岩压力作用下，岩层受到轴向压力破坏的可能性较小。

（2）围岩地质构造试验调查：根据具体实际施工条件，采用钻芯取样、摄影测量以及露面调查的方法对铝土矿围岩进行综合的围岩地质构造调查。对测试得到的数据以及结果进行数理分析，对数据进行数据拟合最终得到了围岩的大致构造。经过分析发现矿区内依次为炭质岩、黏土岩等。这些部分主要以倾斜结构面为主，整个矿体的岩体节理裂隙发育较为完整，围岩完整度较好。

（3）矿区围岩质量调查分析：为了在开采铝土矿时保证开采安全与施工质量，在进行矿体开采之前，先对矿区围岩质量进行相关的调查分析。针对调查分析结果对围岩进行相应的分级与判断，并根据围岩等级制定相应的施工方法与方式。针对围岩的评定标准主要依靠岩石的坚硬程度与围岩完整程度两个技术指标进行判定。根据调查结果可以判定围岩的完整系数较为优秀，围岩完整程度较为良好。但是由于围岩由于节理影响，导致了围岩初始应力较大，结合围岩整体结构我们可以断定围岩等级为V级。

2 铝土矿开采技术创新与应用

通过对铝土矿现场地质的调查与试验，得到了现今我国铝土矿实际的地质条件。通过对现有地质条件的仔细分析与研究，我们可以对原有的开采技术进行相应的改进与创新。对于现有的矿产开采技术引进相应的液压技术。一方面保证开采的安全性，另一方面保证再次开挖的可实现性。

针对我国现有的铝土矿开采方式以及方法，结合试验中关于围岩等级的评定，针对性的采用两种支护方式：液压支护以及保留矿柱。为了保证铝矿的开采以及后期二次开采的顺利进行，一定保证支护的刚性以及有效的伸缩性。根据常年施工经验以及有限元的模拟结果，可以采用液压支护的方式对铝土矿开采过程中的顶板进行支护。具体支护方式采用单液压杆支护。根据支护方式对以下几点数据进行监控与测量：

（1）支护系统的刚度系数：由于支护的下降程度决定了顶板的沉降系数。所以支护的刚度直接决定了支护是否可以有效的保证顶板稳定性。

（2）支护支撑力：单液压杆的支护支撑力等同于支撑杆的工作阻力。工作阻力直接决定了在进行开采过程中一旦出现塌方冒顶等紧急事故时，能否产生足够的阻力保证顶板的安全。

（3）支护数量以及支护密度：在保证支护的支撑力以及支撑系数的最低限值后，足够的支护数量以及合理的支护密度决定了支护效果。

为了保证对支护的有效管理与矿产开采过程中的有效的质量管理，对支护进行监控与量测。主要测量数据及指标为：初撑力的大小、工作阻力大小以及顶板应力与应变。

通过试验对提出的单液压支护技术进行相关的技术指标进行检测得到了以下几点结论：

（1）采用相关技术进行支护的铝土矿在开采过程中的顶板变形以及沉降明显小于传统方法；

（2）采用单液压支护系统进行相关支护后，在进行后期二次开采时不但有效的保证了有效工作面的空间并且降低了二次沉降的速率；

（3）进行单液压支护的技术采用可以有效的降低支护造价，大量的降低了工程造价。

3 结论

根据现有的技术条件，并针对我国相应的铝土矿的地质条件提出了采用单液压支护技术对铝土矿顶板进行支撑的技术，并通过实验的手段得到了单液压支护技术在开采技术中的积极作用。

【参考文献】

[1]崔萍萍，黄肇敏，周素莲.我国铝上矿资源综述[J].轻金属，2008（2）：6.

[2]郭金峰.我国复杂难采矿床开采的问题与对策[J].金属矿山，2005（12）：7.

[3]唐胜传，黄润秋，岩体质量分类[J].西南工学院学报，2001，16（4），40-43.

[4]李德友.岩体基本质量围岩分级方法介绍及评析[J].山西建筑，2008，34（15）： 84-85.

[5]陈伊清.岩石质量指标RQD的应用问题[J].水利科技，2002（1）：48-49.

[责任编辑：杨玉洁]