向元水，郭忠林

（1.昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650093；2.中國(guó)鋁業(yè)貴州分公司第一鋁礦，貴州 貴陽(yáng) 550209）

五龍寺東露天邊緣薄礦體開(kāi)采技術(shù)

Mining technology of edge thin ore body in Wulongsi east open-pit stope

向元水1,2，郭忠林1

（1.昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650093；2.中國(guó)鋁業(yè)貴州分公司第一鋁礦，貴州 貴陽(yáng) 550209）

五龍寺東露天邊緣薄礦體采用露天開(kāi)采與地下開(kāi)采、機(jī)械設(shè)備和人工作業(yè)相互結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了資源充分回收利用，生態(tài)環(huán)境保護(hù)良好，創(chuàng)造了高效率、低成本、安全的采礦模式。

邊緣薄礦體；資源；生態(tài)開(kāi)采

1 前言

中國(guó)鋁業(yè)貴州分公司第一鋁礦位于貴州省修文縣龍場(chǎng)鎮(zhèn)小山壩，礦區(qū)為淺海相化學(xué)沉積的一水硬鋁石緩傾斜鋁土礦床，礦體平均厚度2.0m，位于古生代黔中隆起邊緣。礦體在小山壩單斜構(gòu)造上出露有上寒武系、中石炭系以及下二迭系沉積巖層，其走向NW至NWW，傾角3°～25°，含礦系沉積于上寒武系與白云石灰?guī)r凸凹不平的侵蝕面上。地層由老至新分別為：上寒武系（C）：蘆山白云石灰?guī)r。中石炭系（C2）:①含礦組（；②煤系③黃龍灰?guī)r。下二迭系（p1）：①棲霞底煤系②棲霞灰?guī)r；③茅口灰?guī)r

小山壩礦區(qū)礦體賦存起伏變化大，鋁土礦平均厚度2～3m，最薄只有0.2m，且礦體分布受喀斯特巖溶漏斗、溶坑制約，因而形成大小不等、彼此不連續(xù)的礦段（礦體）。礦區(qū)包括五龍寺、九架爐、銀廠坡、豬壩腿、沈家溝等礦段，其中五龍寺礦段又分為東露天和西露天兩個(gè)露天采場(chǎng)，現(xiàn)西露天采場(chǎng)已閉坑；東露天尚在開(kāi)采，地質(zhì)儲(chǔ)量139萬(wàn)t，其中：主采場(chǎng)儲(chǔ)量98.96萬(wàn)t，東Ⅰ塊5.79萬(wàn)t，A/S=6.3；東Ⅱ塊儲(chǔ)量2.63萬(wàn)t，A/S=24.2;東Ⅲ塊9.97萬(wàn)t，A/S=4.7;采場(chǎng)邊緣礦體儲(chǔ)量7.95萬(wàn)t，A/S=5.1，礦體厚度0.2～1.2m，平均厚度小于0.5m。

2 邊緣薄礦體開(kāi)采生態(tài)要求

鋁礦石為氧化鋁生產(chǎn)的緊缺原料，隨著近年氧化鋁工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)鋁土礦尤其是高品位鋁礦石的需求逐年猛增，高鋁礦石將很快消耗殆盡成為稀缺資源。另一方面，鋁土礦山經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采，資源已基本枯竭，加上有些無(wú)序開(kāi)采，對(duì)不可再生的資源造成極大的破壞。面對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的強(qiáng)勁需求，鋁土礦資源的供應(yīng)卻顯得日益困窘，這就要求采取有效措施，提高采場(chǎng)礦石回采率，減少浪費(fèi)損失，確保鋁土資源盡可能回收利用。

五龍寺東露天邊緣薄礦體生態(tài)開(kāi)采技術(shù)要求：實(shí)現(xiàn)資源充分回收利用，開(kāi)采過(guò)程生態(tài)環(huán)境保護(hù)良好，保證破壞面積最小，盡可能保持地質(zhì)地形原貌，水土保持良好，礦區(qū)復(fù)墾率達(dá)到100%，創(chuàng)新開(kāi)采技術(shù)，開(kāi)采成本經(jīng)濟(jì)合理等。

3 五龍寺東露天邊緣薄礦體開(kāi)采條件

（1）五龍寺東露天采場(chǎng)設(shè)計(jì)剝采比為14，露天采場(chǎng)邊界可采厚度0.5m，地質(zhì)邊界品位A/S＞2.6。按照露天開(kāi)采的一般工藝，除了按正規(guī)設(shè)計(jì)開(kāi)采的主礦體外，因經(jīng)濟(jì)剝采比大，開(kāi)采條件復(fù)雜，開(kāi)采工藝單一等原因未列入露天開(kāi)采計(jì)劃，還殘留一些高品位邊緣小礦體、薄礦體，在進(jìn)行采礦生產(chǎn)中，這一部分礦石得不到回收利用。但是，根據(jù)當(dāng)前的資源緊張局勢(shì)和礦山的生存發(fā)展需要，應(yīng)根據(jù)各礦體的厚度、埋藏深度及周邊開(kāi)采條件的不同，選用相應(yīng)的回采技術(shù)方案，在確保安全環(huán)保的前提下，對(duì)這部分達(dá)不到經(jīng)濟(jì)剝采比要求或不具備常規(guī)開(kāi)采條件的礦石資源進(jìn)行最大限度地回收利用。

（2）五龍寺東露天邊緣薄礦體儲(chǔ)量約7.95萬(wàn)t，A/S=5.1，礦體厚度 0.2～1.2m，平均厚度小于 0.5m。主要分布在采場(chǎng)南東方向，為主礦體的山坡延伸帶，坡度較緩，一般為5°～15°，再往東邊與沈家溝礦體相連，中間為一平坦地帶，植被生長(zhǎng)良好，北面以東露天設(shè)計(jì)排土場(chǎng)為界，面積約30 000m2，該區(qū)域具有山坡露天，凹陷露天的特征，埋藏深度5～20m;上面為表土層、白云巖等，有一層粘土耐火礦層緊接鋁土礦之上，厚度一般0.3～1.0m，在鋁土礦地段，可能是寒武紀(jì)灰?guī)r，還有部分鐵礦，分布不均勻，厚度0.2～1.0m，含硫偏高，但有開(kāi)采價(jià)值。

（3）水文地質(zhì)條件較好，區(qū)域不存在山體滑坡、泥石流，也沒(méi)有重要水系及開(kāi)采作業(yè)影響周邊生活水系的破壞，無(wú)其他設(shè)備設(shè)施，公路、鐵路，居民區(qū)，爆破震動(dòng)，噪聲影響，開(kāi)采區(qū)域全部在一礦征撥范圍內(nèi)，采礦權(quán)屬于第一鋁礦，開(kāi)采完全合法。區(qū)域內(nèi)已有簡(jiǎn)易公路連通礦區(qū)主干線。

（4）坑內(nèi)開(kāi)采主要影響環(huán)境的因素為廢石、廢氣、廢水。廢石排放到專(zhuān)門(mén)的廢石堆場(chǎng)。由于坑內(nèi)幾乎沒(méi)有涌水，量不大，水質(zhì)一般較好，只是顆粒懸浮物較多，經(jīng)沉淀后可作生產(chǎn)用水。周?chē)鸁o(wú)自然保護(hù)區(qū)和無(wú)稀有珍貴的動(dòng)植物，大氣環(huán)境較好，納污和自?xún)艄δ軓?qiáng)，因此井下廢氣可自然排放。

4 邊緣薄礦體生態(tài)開(kāi)采技術(shù)

4.1 合理選取開(kāi)拓開(kāi)采方式

適合于該區(qū)域開(kāi)采的開(kāi)拓方式應(yīng)是采用公路汽車(chē)運(yùn)輸?shù)拈_(kāi)拓方式，將現(xiàn)有的簡(jiǎn)易公路適當(dāng)加寬至4m左右，路基壓實(shí)，路面填平后，便可作為開(kāi)采區(qū)域的開(kāi)拓公路。礦石從各采礦點(diǎn)出礦，通過(guò)一些簡(jiǎn)易運(yùn)輸方式，將礦石轉(zhuǎn)運(yùn)到相對(duì)平坦開(kāi)闊的公路邊臨時(shí)堆礦場(chǎng)，且按不同礦石品種、不同品級(jí)堆放，到一定量后，組織較大型機(jī)械設(shè)備將礦石裝運(yùn)至用礦點(diǎn)。

應(yīng)根據(jù)礦石賦存的深淺、礦體厚度、礦體產(chǎn)狀，選取相應(yīng)的開(kāi)采方式，基本的思路是總體可以采用公路直進(jìn)式塹溝開(kāi)拓，開(kāi)溝后，如果礦體上部以土層或松軟巖層為主，并且覆蓋層較薄，一般不超過(guò)10m，采用露天開(kāi)采。采用1.3m3挖掘機(jī)將表層揭開(kāi)，然后直接采礦，由于鋁土礦一般較為松軟，用1.3m3挖掘機(jī)剝離開(kāi)表土后，一般可以直接挖礦，可以節(jié)約相當(dāng)一部分火工材料、人工勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本，且生產(chǎn)出礦效率高。如果礦石較硬，或者對(duì)底部鐵礦石開(kāi)采，還是先打眼放炮，后鏟裝運(yùn)輸?shù)某龅V方式。對(duì)于礦體上部以堅(jiān)硬巖層為主，并且覆蓋層較厚，相對(duì)比較穩(wěn)固，厚度5m以上，礦體分布不集中，賦存條件不規(guī)則，以單獨(dú)小礦體，“雞窩狀”礦體居多，可以考慮采用地下開(kāi)采。應(yīng)合理布置開(kāi)拓、采準(zhǔn)、切割、回采、通風(fēng)排水、采空區(qū)處理等工程，科學(xué)地確定開(kāi)采單元，單循環(huán)進(jìn)尺、層（段）高度，礦柱間距大小等參數(shù)。

4.2 露天開(kāi)采與地下開(kāi)采相結(jié)合

由于礦體薄，分布不集中，如果大范圍剝離表土開(kāi)采，勢(shì)必造成表土破壞面積大，生態(tài)破壞嚴(yán)重，復(fù)墾難度大，工作量增加，成本也相應(yīng)增加。先從地面開(kāi)溝，再進(jìn)行溝底坑道開(kāi)采，將露天開(kāi)采與地下開(kāi)采結(jié)合，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、安全可靠的目的。

開(kāi)采區(qū)域?yàn)橹鞯V體向東的延伸段，礦體連續(xù)性較好，平均厚度0.5m左右，埋藏深度5～20m，其頂部為土層、泥夾石等，頂板不穩(wěn)固，不能掘進(jìn)大端面、長(zhǎng)距離巷道進(jìn)行地下開(kāi)采；采用露天開(kāi)采，經(jīng)濟(jì)不合算，況且薄礦脈，一旦被機(jī)械設(shè)備破壞，貧化率高，便失去利用價(jià)值。但該區(qū)的礦石品位相當(dāng)高，平均鋁硅比值10以上，是小山壩礦區(qū)少有的高品位鋁土礦，高鋁地質(zhì)儲(chǔ)量5萬(wàn)t以上。這部分礦石的回采，曾經(jīng)通過(guò)打豎井、挖坑道等方式，試圖接近礦體的中間位置，但由于地質(zhì)狀況、生產(chǎn)成本等原因都沒(méi)成功。后采取改進(jìn)方案，取得了比較滿(mǎn)意的效果。

（1）通過(guò)地質(zhì)資料，基本確定礦體的中心位置，然后分析中心位置帶的礦體埋藏深度等。結(jié)果查明礦體中心位置區(qū)埋藏深度10～12m，覆蓋層以土層為主。于是采取了中心開(kāi)花的方案：從地表開(kāi)挖一條開(kāi)段溝直接到達(dá)中心區(qū)域，然后在溝周邊合理布置人采坑道，達(dá)到了充分回收礦石的目的。

（2）開(kāi)段溝頂部與地表簡(jiǎn)易公路相連，底部進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)展，以便調(diào)車(chē)，堆放礦石。溝寬10m，坡度10%，農(nóng)用山地車(chē)可以載重爬行。

（3）人采坑道在溝底部擴(kuò)展場(chǎng)地布置，坑道寬1m，高1.8m，頂部采用坑木支護(hù)。

（4）在坑口布置小型空壓機(jī)，為7655式鑿巖機(jī)打眼提供動(dòng)力，采取壓入式通風(fēng)，確?？觾?nèi)作業(yè)通風(fēng)安全。電力利用五龍寺東露天采場(chǎng)電力網(wǎng)線供給。

（5）坑道支護(hù)及采空區(qū)的處理。①為防止頂板局部片落，以保證回采工作的正常進(jìn)行，采取木結(jié)構(gòu)支護(hù)。支柱直徑180mm，排距1m，間距1m。②采用回柱放頂，回采進(jìn)路采完后，立即崩落假頂；或當(dāng)采區(qū)礦石回采完畢，封閉采區(qū)，以自然方式放頂，以達(dá)放頂?shù)陌踩康摹?/p>

（6）從坑內(nèi)采出的礦石在坑口堆放，通過(guò)山地車(chē)運(yùn)輸交付。

通過(guò)以上開(kāi)采方式，在露天開(kāi)挖溝的面積不到500m2，可通過(guò)坑采方式對(duì)開(kāi)溝周邊10 000m2區(qū)域內(nèi)礦石進(jìn)行回采，一方面實(shí)現(xiàn)了礦石充分回采，另一方面地表植被破壞面積也降至最低，為建立生態(tài)礦山有著十分重要的意義。

4.3 減少?gòu)?fù)墾取土造成新的植被破壞

開(kāi)采區(qū)域表土層厚度大多在0.5～1.5m,為了使剝離過(guò)程中產(chǎn)生的表土能得到充分回收和利用,在兼顧采場(chǎng)生產(chǎn)效率的同時(shí)，重點(diǎn)回收剝離物中有限的泥土,選擇合適地點(diǎn)單獨(dú)存放，待廢石場(chǎng)終止服務(wù)或采空區(qū)形成后，用回收的剝離表土對(duì)采空區(qū)和廢石場(chǎng)進(jìn)行復(fù)土，減少因復(fù)墾取土造成新的植被破壞。充分回收和有效利用剝離表土，一方面可以減輕廢石場(chǎng)負(fù)載、延長(zhǎng)排土場(chǎng)服務(wù)年限、減少土地占用，更重要的是減少了礦山復(fù)墾取土造成新的植被破壞，由此產(chǎn)生的循環(huán)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益是顯而易見(jiàn)的。

4.4 減少土地占用和植被破壞

由于東露天剝離清頂工作已接近尾聲，到目前為止，其剝離清頂量已不足5萬(wàn)m3，根據(jù)最初設(shè)計(jì)，剩余的剝離清頂量可以在主采場(chǎng)采空區(qū)就近排放，而正規(guī)設(shè)計(jì)的排土場(chǎng)現(xiàn)已復(fù)墾完畢，主采場(chǎng)采空區(qū)離當(dāng)前邊緣礦開(kāi)采區(qū)距離又太遠(yuǎn)，采用的解決方案是因地制宜，實(shí)現(xiàn)采空區(qū)再利用，就近排土，在靠近簡(jiǎn)易公路的適當(dāng)位置，選取地形相對(duì)平坦或下陷的采空區(qū)和洼地，集中排土，根據(jù)排土數(shù)量，認(rèn)真測(cè)算，建立臨時(shí)排土場(chǎng)，土層和廢石分類(lèi)堆放，做好土層囤積，廢石堆放處應(yīng)為低洼區(qū)域的底層或邊角區(qū)，以便下一步的復(fù)墾取土和排土場(chǎng)覆土，這樣可以減少大量土地占用和植被破壞，同時(shí)也能保持復(fù)墾區(qū)相對(duì)平整，防止水土流失，便于水土保持和植被恢復(fù)生長(zhǎng)。

4.5 邊開(kāi)采邊復(fù)墾的生態(tài)開(kāi)采方式

近年來(lái)，第一鋁礦不斷創(chuàng)新資源開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)的工作思路，站在可持續(xù)發(fā)展的高度，堅(jiān)持“既要金山銀山、又要綠水青山，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、再造秀美山川”的科學(xué)發(fā)展思想，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開(kāi)采、復(fù)墾等各個(gè)工序入手，全方位加強(qiáng)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，探索出一條經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益共同發(fā)展的成功之路。就地取材，充分利用剝離表土，減少?gòu)?fù)墾取土造成新的植被破壞；敢于創(chuàng)新，因地制宜，實(shí)現(xiàn)采空區(qū)再利用，減少了土地占用和植被破壞；把提高資源回收率與礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合，科學(xué)規(guī)劃、綜合利用，采取靈活可行的開(kāi)采技術(shù)、管理手段，盡快回收邊殘礦體，及時(shí)對(duì)采空區(qū)和植被破壞帶進(jìn)行復(fù)墾綠化。

4.6 副產(chǎn)礦分類(lèi)開(kāi)采

開(kāi)采區(qū)域內(nèi)礦石包含有鋁礦、鐵礦、耐火礦，在開(kāi)采過(guò)程中，要求將現(xiàn)階段價(jià)值高的高品位鋁礦、鐵礦回收的同時(shí)，還必須將利用價(jià)值較低或具備一定潛在價(jià)值的低品位鋁礦、鐵礦和耐火礦完全回收。這樣一方面保證了不可再生資源的充分回收利用；另一方面從長(zhǎng)期來(lái)看，現(xiàn)在認(rèn)為價(jià)值不高的礦石產(chǎn)品，開(kāi)采后選取專(zhuān)門(mén)地點(diǎn)堆放，今后必定會(huì)體現(xiàn)其作為資源類(lèi)產(chǎn)品的特有價(jià)值，其經(jīng)濟(jì)效益是不可低估的；更重要的是現(xiàn)在一次性將礦石采干凈，就可以避免今后進(jìn)行重復(fù)性翻采的可能，能夠?qū)崿F(xiàn)永久性復(fù)墾，還可以從根本上杜絕亂采濫挖情況，確保復(fù)墾區(qū)生態(tài)保持良好。

4.7 清潔采礦

采用機(jī)械設(shè)備和人工作業(yè)相結(jié)合的非傳統(tǒng)采礦技術(shù)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，創(chuàng)造更高效率、更低成本和較安全的采礦方式，促進(jìn)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。努力實(shí)行無(wú)廢害采礦，最大限度地減少?gòu)U料的產(chǎn)出、排放，提高資源綜合利用率，推動(dòng)廢料資源化，將環(huán)境污染破壞程度降低到最低。

4.8 推行采空區(qū)及排土區(qū)多樣化復(fù)墾

在投入復(fù)墾資源有限、成本壓力不斷增大的情況下，組織礦山全員參與礦山生態(tài)環(huán)境建設(shè)；就地取材，充分利用剝離表土，減少?gòu)?fù)墾取土造成新的植被破壞，大幅度降低復(fù)墾成本；把提高資源回收率與礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合，科學(xué)規(guī)劃，綜合利用，采取靈活可行的開(kāi)采技術(shù)、管理手段，盡快回收邊殘礦體，及時(shí)對(duì)采空區(qū)和植被破壞帶進(jìn)行復(fù)墾綠化；敢于創(chuàng)新，因地制宜，實(shí)現(xiàn)采空區(qū)再利用，不僅減少了土地占用和植被破壞，還節(jié)約了巨額的建造成本；思路開(kāi)闊，充分利用現(xiàn)有資源的同時(shí)，大膽嘗試吸納社會(huì)力量，共建綠色礦山；加強(qiáng)礦區(qū)秩序治理，嚴(yán)禁偷采濫挖，避免植被破壞，保持礦區(qū)水土平衡。

5 結(jié)語(yǔ)

第一鋁礦有規(guī)劃地對(duì)露天采場(chǎng)殘留薄礦體進(jìn)行回采，開(kāi)采過(guò)程與生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和恢復(fù)緊密相連，在技術(shù)管理方面有了充分保證，這樣遏止了一些亂采濫挖的行為，生態(tài)系統(tǒng)步入良性循環(huán)，礦石資源得以充分回收利用，創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]李長(zhǎng)渠.露天鋁礦“一體化”復(fù)墾的技術(shù)研究與實(shí)踐[J].輕金屬,2000,(06).

[2]田澤軍.露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采前期關(guān)鍵技術(shù)措施研究[J].金屬礦山,2008,(7).

[3]向元水.露天采場(chǎng)殘留礦回收技術(shù)[J].中國(guó)礦山工程,2007,(4).

TD853.25+1

B

2010-05-14

向元水（1973-），男，湖南洞口人，采礦高級(jí)工程師，在讀礦業(yè)工程碩士研究生，主要從事礦山開(kāi)采技術(shù)、計(jì)劃管理工作。

Abstract:The way of combining open-pit mining and underground mining,mechanical mining and hand operating is adopted in the edge thin ore body of Wulongsi east open-pit stope,which achieves fully recovering of resources,protects good ecological envi?ronment and creates high-efficiency,low-cost and safety mining mode.

Key words:edge thin ore body;resource;ecological mining

1672-609X（2011）01-0008-03