山西式沉积型似层状铝士矿薄矿体分级分层综合开采技术

山西沉积型铝土矿总体上呈层状、似层状、漏斗状分布，矿体平均厚度为5m，矿体依上到下分别为粘土矿、铝土矿(内部又分为普铝、高铝、普铝)、铁矿。矿山过去主要采用混采的方式，一次性回采铝土矿，清顶过程中，粘土矿作为废渣直接外排至排土场，底板铁矿作为氧化铝生产的配料，开采量很小，大部分直接遗弃在采场，由于矿山采用内排土方式，大量废渣堆无法进行开采。

该技术在分级分层开采理论指导下，依靠可视化三维开采环境数据平台技术，利用中、小型设备分5层，逐序分级分层高效开采粘土矿、铝土矿(低、高、低A/S品位)和铁矿，实现资源综合利用效益最大化。

(二)关键技术

1.矿山三维开采环境数据平台建设与可视化模拟开采技术

针对沉积型铝土矿复杂成矿特征，研究构建沉积型铝土矿开采环境的三维数据平台的方法，为层状、似层状薄矿体开采的科学决策、设计和生产规划与管理提供支撑技术平台。针对矿山的地表地形和钻孔地质资料，研究建立沉积型露天矿山地表的DTM模型、地质钻孔数据库的方法;综合地质统计分析理论模型，进选地质钻孔组合样本的最佳长度值，估算Al203、Si02、Fe203、A/S的品位分布规律，研究沉积型铝土矿床的三维块段模型的手段;探究层状、似层状矿体的层位分界方法，构建层面间界限模糊的沉积型铝土矿岩(矿)体层面模型。

2.合理边际A/S品位动态分级控制和距离判别分层技术

基于沉积铝土矿的复杂成矿环境，探究支撑沉积铝土矿的分级分层开采理论模型，指导矿山规模化高效开采。应用微观经济学边际理论方法，构建沉积型铝土矿的动态边际品位分级控制理论模型，探寻不同约束条件下铝土矿石开采的分级规律;基于马氏距离判别法，综合分析影响损失率、贫化率、围岩混人率的各要素特征，研究多指标的分层判别函数关系，实证分析所建模型的优良性，探索沉积型铝土矿的规模化、高效开采的支撑理论框架。

3.露天条带式开采工艺流程优化技术

基于分级分层理论和三维数据平台技术，研究影响薄矿体分级分层开采的关键技术参数和工艺方法，指导沉积型铝土矿的规模化高效开采。研究沉积型铝土矿开采的合理工艺参数，明确夹石的剔除合理厚度、围岩清除标准，通过与普通混采工艺开采的技术经济对比，分析分级分层开采理论的适用性和工艺技术的可靠度，指导沉积型铝土矿山高强度开采。

4.内排土条件下采场端帮边坡角优化技术

根据孝义铝矿生产的整体安全，建立了内排条件下铝土矿山三维临界边坡设计计算模型。在确保开采期间及闭坑后边坡安全的前提下，利用内排土，孝义铝矿的边坡角可以由原来设计的45°增加到48.3°，端帮最终边坡角提高7.5%以上;每米端帮边坡减少剥离量为5138.4m3，占端帮剥离量的6.4%。

5.”剥离—排土—采矿—复垦”一体化生态开采技术

基于三维开采环境数据平台，研究矿山生态复垦理论和技术，探寻沉积型矿山”剥离一采矿一排土一复垦”一体化生态开采技术。减少复垦工程成本和能耗，缩短土地占用周期;遴选培肥的优良植株，迅速恢复矿山区域生态环境，从源头上解决沉积型铝土矿山高效开采耗地量大的难题，实现矿山生态环境的和谐发展。

（三）工艺流程

剥离主要为”铲运机一汽车”和”松土机一前装机一汽车”工艺;清顶主要采用”松土机一前装机一汽车”工艺结合”反铲一汽车”工艺进行;对于局部围岩坚硬地段辅助松土机、前装机、汽车作业。三角矿带的清顶主要以松土机、前装机、汽车为主，局部辅助反铲一汽车。

2.伴生铁矿回收率由原来的0%，提高到86%;

3.伴生粘土矿回采率由原来的0%，提高到86%。

孝义铝矿西河底矿区，建设规模50万吨/年，投资额2300万元，建立了沉积型铝土矿三维开采环境数据平台，实现可视化指导下的精细开采;优化改造生产工艺流程，增加分级分层开采控制工艺，实现资源利用效率最大化;利用部分采空区，改造为堆矿场及简易破碎场，减少征地面积;新建地磅及附属设施，建设周期2年，投资回收期0.5年。实施后投产后，粘土矿的回采率由0提高到86.03%;伴生铁矿矿回收率平均为86%;伴生粘土矿平均回采率为86%，年增加经济效益2000一3000万元。

该技术可以为孝义铝矿西河底伴生资源铁矿1865.2万t，粘土矿1502.1万t的开采提供技术支持。同时，山西式沉积型铝土矿储量占约全国资源储量的21.76%，约10亿吨，该类铝土矿矿床普遍伴生有粘土、山西式铁矿，一般没有达到规模化开采技术标准，没有列入大型矿山的开采初步设计范围内。在当前市场条件下，开采此类伴生资源，经济效益显著。山西式沉积型铝土矿床为该技术的应用推广提供了广阔的空间。