摘 要：由于在我國(guó)鋁土礦區(qū)內(nèi)存有不少民采空硐和巷道，不僅對(duì)礦體原生結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重?fù)p壞，還威脅著礦山的安全生產(chǎn)工作。在民采中處于獲取更大開采利益的考慮，采空區(qū)被遺棄著大量貧礦和廢石，影響了大型設(shè)備的作業(yè)進(jìn)程。為此，本文首先對(duì)某鋁礦民采空區(qū)分布進(jìn)行了調(diào)查分析，論述了該鋁礦民采空區(qū)頂板安全臨界厚度和穩(wěn)定性，最后對(duì)鋁礦民采空區(qū)礦體高效綜合開采技術(shù)進(jìn)行了研究分析，以期促進(jìn)我國(guó)鋁礦開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鋁礦民采空區(qū)；安全高效；開采技術(shù)

在鋁礦民采過程中，存在采富棄貧、頂柱形狀不規(guī)則、礦主間隔尺度大等問題，并造成正規(guī)開采中的貧化率、礦石損失率處于相對(duì)較高的情況。在本文探討的某鋁礦民采空區(qū)內(nèi)，由于民采過程的破壞，挖掘機(jī)械在運(yùn)行中出現(xiàn)了陷落采空區(qū)的問題，并帶來人員和財(cái)物的嚴(yán)重?fù)p失。因此，對(duì)鋁礦民采空區(qū)礦體安全高效開采技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。為此，本文首先對(duì)某鋁礦民采空區(qū)分布進(jìn)行了調(diào)查分析，論述了該鋁礦民采空區(qū)頂板安全臨界厚度和穩(wěn)定性，最后對(duì)鋁礦民采空區(qū)礦體高效綜合開采技術(shù)進(jìn)行了研究分析，以期相關(guān)鋁礦民采空區(qū)安全開采工作提高一定的建議，并推動(dòng)鋁礦開采經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升。

1 鋁礦民采空區(qū)分布的調(diào)查分析

該鋁土民采空區(qū)位于我國(guó)山西省境內(nèi)，是當(dāng)前我國(guó)最大的露天鋁土礦區(qū)。經(jīng)過相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)該民采空區(qū)嚴(yán)重破壞了礦山結(jié)構(gòu)，在整個(gè)礦區(qū)內(nèi)，民采空區(qū)礦體的比重已經(jīng)超過30%。在民采空區(qū)的具體開采方式，該礦區(qū)存在多種方式，比如露天開采、斜井開拓、平硐開拓以及豎井開采等，其中最主要的開采方式就是平硐開拓，而且該方式對(duì)鋁土礦體造成的破壞力也是最大的。

2 鋁礦民采空區(qū)頂板安全臨界厚度分析

在影響礦山生產(chǎn)安全的因素中，采空區(qū)一直都是主要和常見的危險(xiǎn)來源。在鋁礦民采空區(qū)分布的調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，筆者又對(duì)其頂板安全臨界厚度進(jìn)行了分析。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，結(jié)合巖體力學(xué)方面的參數(shù)試驗(yàn)折減計(jì)算，本文對(duì)該鋁土民采空區(qū)創(chuàng)建圓形隧道力學(xué)模型，并借助于Reissner厚度理論進(jìn)而對(duì)地面超載、礦巖自重以及等效移動(dòng)在和等三種條件下的臨界厚度進(jìn)行分析，首先得出安全系數(shù)在1.0到1.3之間的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)巖體為頁(yè)巖、灰?guī)r、砂巖、鋁土礦等不同情況時(shí)，14.5、18.6、21.8m條件下的采空區(qū)頂板在安全臨界厚度上也存在一定差異，如圖1所示。所以在鋁土民采空區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中，可以依據(jù)鋁礦民采空區(qū)頂板在不同條件下的臨界厚度情況，從而為預(yù)防運(yùn)輸、采礦等機(jī)械陷落采空區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)提供重要根據(jù)。

3 鋁礦民采空區(qū)礦體穩(wěn)定性分析

根據(jù)以上分析，采空區(qū)對(duì)于鋁土礦山礦體的安全影響不言而喻。在該鋁土礦山內(nèi)存在不少采空區(qū)，這些民采空區(qū)不但對(duì)礦體原生結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重?fù)p壞，還威脅著礦山的安全生產(chǎn)工作，尤其是在礦石貧化率、損失率以及圍巖混入率上，民采空區(qū)都造成了極為不利的影響，這主要體系那再高品位礦鋁土礦石的難以回收上。所以，本文在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)民采空區(qū)的分析調(diào)查上，結(jié)合民采巷道的三位數(shù)值模型對(duì)鋁礦民采空區(qū)礦體穩(wěn)定性進(jìn)行了研究分析，并得出以下結(jié)果：

（1）在該民采雙體喊道采空區(qū)的頂部，尤其是頂板中部區(qū)存在著拉應(yīng)力聚集的情況，由于跨度較大的巷道頂板上拉應(yīng)力相對(duì)較大，造成其很容易出現(xiàn)拉伸損壞的問題；此外，間柱區(qū)域存在壓應(yīng)力相對(duì)較大的情況，而且壓應(yīng)力隨著間柱變薄而變大。

（2）在該民采空區(qū)的單體巷道中，空區(qū)的最大拉應(yīng)力和地表延伸的方向呈一致性。伴隨著跨度的增加，最大拉應(yīng)力也會(huì)相應(yīng)增大，在拉應(yīng)力向壓應(yīng)力轉(zhuǎn)化后，最大壓應(yīng)力呈現(xiàn)出先變小后變大的變化規(guī)律。究其緣由，主要因?yàn)閼?yīng)力的方向受到傾斜礦體形狀改變的影響，并且最大壓應(yīng)力也會(huì)受到高度和跨度的影響。

4 鋁礦民采空區(qū)礦體高效綜合開采技術(shù)研究

4.1 鋁礦高損失率和高貧化率的原因分析

由于民采空區(qū)的大量存在，嚴(yán)重提高了該鋁礦開采的損失率和貧化率，進(jìn)而成為鋁礦民采空區(qū)礦體高效綜合開采技術(shù)應(yīng)用最大阻礙。為此，本文首先對(duì)該鋁礦高損失率和高貧化率的原因進(jìn)行了分析，具體包括以下幾個(gè)方面：

（1）礦山地址工作相對(duì)薄弱。因?yàn)樵撲X礦開采地區(qū)為存在沉積型礦體帶有的復(fù)雜性，所以導(dǎo)致回采作業(yè)的難度比較大，在鋁土礦體礦體中，頂板、邊界以及底板的總比重約為90%。同時(shí)，在生產(chǎn)探礦中沒有給予充足的投入，造成開采工作不能全面掌握礦體品味分布狀況，直接影響到礦體再次圈定的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響鋁礦民采空區(qū)礦體高效綜合的開采。

（2）生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)不合理。在鋁礦開采中，大型化的生產(chǎn)設(shè)備不僅符合高效生產(chǎn)的理念，還有助于開采成本的降低。但是在對(duì)特殊形狀礦體進(jìn)行回采中，大型開采設(shè)備的應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致不少圍巖混入到產(chǎn)品中，進(jìn)而提高了鋁礦石的貧化率；另一方面，由于邊角礦體在開采中被遺漏，從而提高了礦石開采的損失率。所以在鋁礦民采空區(qū)礦體高效綜合開采中，不能一味運(yùn)用大型化設(shè)備，應(yīng)當(dāng)結(jié)合開采的實(shí)際需要對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置。

（3）露天清頂不夠徹底。在鋁礦露天開采的清頂作業(yè)中，大型機(jī)械往往不能對(duì)礦體上的圍巖實(shí)現(xiàn)一次性清除，還會(huì)在成大量圍巖在開采中混入到礦石產(chǎn)品內(nèi)，進(jìn)而給采礦的品質(zhì)帶來不利影響。

（4）露天穿孔爆破控制不佳。因?yàn)殇X土礦體的頂板界限不太顯著，起伏相對(duì)較大，因此在對(duì)堅(jiān)硬圍巖實(shí)行露天穿孔爆破時(shí)，炮孔超深、孔網(wǎng)參數(shù)、炮孔裝藥組成等參數(shù)和礦體變化不相適應(yīng)，從而引起礦石損失率和貧化率的提高。

（5）采礦方向不合理。因?yàn)殇X土礦體的變化不具有規(guī)律性，不能實(shí)現(xiàn)有效的控制，尤其是在上盤和下盤的確定上，通常在回采中只會(huì)選擇自上盤向下盤方向進(jìn)行的采礦流程，這種不合理的采礦方向不僅增加了剝離工作量，還導(dǎo)致了貧化損失率的居高不下。

4.2 高效綜合開采的技術(shù)對(duì)策

4.2.1 強(qiáng)化礦山生產(chǎn)地質(zhì)工作。注重鋁礦民采空區(qū)的日常地質(zhì)和生產(chǎn)勘查工作，充分運(yùn)用探采結(jié)合等措施，對(duì)采區(qū)的成礦水文條件和地質(zhì)條件進(jìn)行探明，通過增加采樣密度來掌握鋁土礦體的邊界情況，重視礦體的在此圈定工作。在對(duì)礦層厚度、區(qū)域以及延展趨勢(shì)進(jìn)行判斷依據(jù)工作臺(tái)階坡面地質(zhì)狀況。另外在爆破穿孔過程中，不僅要應(yīng)用鉆機(jī)來超前探礦，還要在判別礦體的產(chǎn)狀時(shí)結(jié)合過往的勘查工程資料。

4.2.2 嚴(yán)格執(zhí)行漏斗裝巖石的清除和露天清頂?shù)裙ぷ?。?duì)頂板的清理管控工作進(jìn)行強(qiáng)化，當(dāng)頂板廢石厚度超過1cm時(shí)，必須全部清除干凈，而且在進(jìn)行分采分運(yùn)中嚴(yán)格依據(jù)礦塊的品質(zhì)分布狀況，對(duì)于漏斗廢石的清除工作，應(yīng)當(dāng)選用中小型設(shè)備。

4.2.3 對(duì)采礦方向適當(dāng)改變。依據(jù)鋁土礦體的走向，選取適應(yīng)的采礦回采方向，合理選用下盤向上盤方向推進(jìn)和上盤朝下盤方向推進(jìn)的模式，并對(duì)剝離工作量進(jìn)行控制，從而在降低貧化率的基礎(chǔ)上提高礦石資源的回收效率。

4.2.4 改進(jìn)礦山質(zhì)量管控。對(duì)采場(chǎng)礦石的質(zhì)量管控進(jìn)行強(qiáng)化，尤其是在采礦工程的設(shè)計(jì)中注重施工質(zhì)量方面的監(jiān)督。同時(shí)，增強(qiáng)機(jī)械操作人員的專業(yè)素質(zhì)，特別是礦體特征的分辨能力。

4.2.5 提升作業(yè)人員的素養(yǎng)。對(duì)于地質(zhì)、檢驗(yàn)、測(cè)量等工程技術(shù)人員而言，需要具有實(shí)時(shí)提供采礦現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的能力，不僅要對(duì)鋁土礦體的產(chǎn)狀、品味、頂?shù)装宸纸缇€以及礦體階層石的分布予以明確，還需要及時(shí)傳導(dǎo)相關(guān)指令，促進(jìn)鋁礦民采空區(qū)礦體高效綜合開采的有效進(jìn)行。

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