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。