基于FLAC3D的煤系地层覆盖下铝土矿采场结构参数优化研究

张圆堂,朱建军,王晓军,李 刚,黄 丹

(1.江西理工大学,江西 赣州 341000;2.山西华兴铝业有限公司,山西 吕梁 033000;3.江西离子型稀土工程技术研究有限公司,江西 赣州 341000;4.矿冶科技集团有限公司,北京 100160)

随着国内位于浅地表的铝土矿储量消耗殆尽,地下铝土矿特别是煤下铝开采成为铝资源开发的必然选择和发展趋势[1-2]。煤系地层下铝土矿资源储量极大[3],但其开采复杂性突出,需要解决克服地下铝土矿开采的诸多问题[4],同时增大了铝土矿地下开采的难度和危险性,而且需要考虑煤矿与铝土矿协同开采,最大程度地开发不可再生的自然资源。

国内外煤系地层覆盖下铝土矿资源鲜有开发案例,由于其特殊的资源赋存条件、安全生产技术问题及政策等限制,煤下铝土矿资源直到近年才得到认识和重视,煤系地层覆盖下的铝土矿资源一直没有得到有效利用,其开采技术研究尚数空白,煤下铝的开发缺乏统一的规划,实现我国煤及煤下铝资源统筹兼顾、综合利用,迫切需要研究、探索新的采矿方法和工艺。

1 工程概况

某铝土矿位于山西省吕梁境内,矿体形态呈层状、似层状,分布较连续。矿体厚度0.80～7.49 m,平均2.89 m,东厚西薄,中、南部厚北部薄,向西倾斜,倾角10～18°,一般15°左右。开拓工程采用脉内布置,开拓运输方案选用主平硐+斜坡道+卡车运输,基建和生产工作并行,采矿方法采用留矿护顶房柱法。一期设计开采标高1120～1060 m,不受煤层影响。二期开采1060 m以下煤层压覆铝土矿。随着一期开采的结束,矿山即将开启二期开采即煤下铝的开采,然而原有的采场结构参数已不再适用于煤下铝的开采方式,需对二期采场结构参数进行优化,保障煤、铝资源的有效回收。……