论中国铝业公司铝土矿地下开采面临的技术难题

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  [摘要]中国铝业公司是全球第二大氧化铝供应商,是中国最大的氧化铝、原铝和铝加工生产商,公司的中长期发展战略是做强铝业,做优铜业,做精稀有稀土,建设最具成长性的世界一流矿业公司,要想做强矿业,必须建设属于自己的矿山。本文就以中国铝业公司所属的贵州分公司麦坝矿和猫场矿、中州分公司贾西矿和雷沟矿、山西华兴铝业黄辉头矿和奥家湾矿基建和开采中面临的一些技术难题进行论述和提出若干解决方法。
  [关键词]中国铝业公司 开采 技术难题
  [中图分类号] P618.45 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-5-68-1
  1背景
  中国铝土矿资源储量中等,2012年底总保有储量矿石38.2亿吨,居世界第7位。山西铝资源最多,占全国储量 41% ;贵州、广西 、河南次之,占17%。适合露天开采的铝土矿不到 34%,且有逐年下降的趋势,地下开采成为必然。
  中国铝业公司控制了国内11.2亿t铝土矿资源,占全国探明储量的28% 以上,分子公司遍布全国,中国铝业公司长期发展拥有坚实的资源基础,资源优势显著。
  中国铝业公司的矿山已经逐渐由露天转向井下,但在井下采矿作业活动中,遇到了一系列的技术难题。
  2面临的技术难题
  2.1开采技术条件
  变:矿体产状复杂多变 ,厚度薄(<1m)至厚大(>40m),倾角从<8°到>47°,工程布置难度大;
  缓:设计开采矿量低,放矿困难,出矿效率低,采切工程量大,采场支护难度大;
  水:地下水水量大,承压水、老窿水、裂隙水含量丰富,且多与地表水系相通,井下突水涌泥风险大;
  空:井下采空区增长速度快,连通性强,稳定性差,地压问题突出;
  碎:矿岩破碎,自稳能力差,矿体为铝土矿,顶底板为粘土岩、炭质页岩、铁质页岩,较破碎,易风化崩解;
  煤:矿山多涉煤,采矿安全风险大,按煤矿标准建设要求高,成本居高不下。
  2.2多为缓倾斜薄-中厚矿体,采矿方法要求高
  矿体倾角从3-5°到>40°,厚度从10-20cm变化到30-40m,属典型难采矿体。
  采切:矿体薄,采切比高,采切工程量大;
  放矿:缓倾斜矿体采场放矿困难;
  出矿:陡矿体 (>30°),电耙不安全, 薄矿体,铲运机无法用,采矿效率低;
  地压:采场水平面积大,地压问题突出;
  成本:铝土矿价值低,采矿成本要求高。
  2.3地下水问题突出
  2.3.1地下水丰富,承压水压力大,突水涌泥风险高
  铝土矿矿岩溶发育,补给条件好。中州分公司段村-雷沟矿承压水压力大,中州分公司段村-雷沟矿和贵州分公司猫场矿均为典型大水矿床。
  2.3.2民采老窿多,含水情况不清,突水灾害隐患高
  淹井:溶洞发育,地表水体与地下溶洞或暗河连通,降水入渗时易出现大量涌水、涌砂,造成淹井事故;
  垮塌:民采老窿数量多、分布杂、体积大,存在老窿突水及空区大规模垮塌风险;
  地压:老窿下采矿,易诱发灾害性冲击地压。
  2.4矿体及围岩软弱破碎,易垮塌
  矿体直接顶板多为炭质页岩或粘土岩,局部为煤层,直接底板为铁质页岩为主,易风化,遇水易泥化崩解;
  采切巷道及采场顶板广泛采用U型钢支架、浇灌砼、喷锚网、 锚杆等支护方法,支护率从设计的50%提高到100%,支护等级也提高,导致支护成本高。
  2.5矿石贫化损失严重
  造成贫化损失的原因:
  (1)矿岩破碎,垮塌引起的贫化;
  (2)矿体变薄,大采场造成的贫化;
  (3)护顶矿柱及间柱造成的永久损失。
  结果:山西华兴铝业黄辉头原矿地质品位A/S=8.67,出矿品位仅A/S=5左右;山西华兴铝业奥家湾2#矿原矿地质品位A/S=9.4,出矿品位仅A/S=4.5;出矿品位严重降低,进一步导致采下损失。
  2.6涉煤矿井,煤尘与瓦斯爆炸风险大
  中州分公司贾西矿和段村-雷沟矿(煤层压覆面积占矿面积10.9-18.1%)、山西华兴铝业公司奥家湾矿和辉头矿体上部均有煤层覆盖;
  中州分公司和山西华兴铝业矿山均按涉煤矿井进行设计和组织生产,要求安全等级高;
  涉煤矿山需防爆电气设备,爆破要求高,采矿成本高。
  3结语
  中国铝业公司在实现铝土矿从露天开采到地下开采的过程中,确实遇到了其他金属矿山未遇到的问题,但相信在现代高新科技的不断发展和铝行业逐渐回暖,上述所叙述难题,都会在不久的将来被克服,为中国铝业公司实现本质脱困奠定良好的基础。
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