鋁土礦山井下刻槽取樣技術(shù)的研究

伍紹寬

摘要：大竹園鋁土礦和瓦廠坪鋁土礦，是我國有色礦山行業(yè)中第一個可以成功運用綜合機械化掘進(jìn)的案例，其選用平硐與斜井聯(lián)合開拓方法，通過綜合機械化采礦工藝，達(dá)到長壁后退式采礦的效果。隨著我們對新技術(shù)的不斷運用，在礦山建設(shè)中取得了較大的成績，并獲得多項科技成果。

Abstract： Dazhuyuan bauxite mine and Wachangping bauxite mine are the first cases in China's non-ferrous mining industry that can successfully use integrated mechanized excavation. They adopt the joint development method of flat and inclined wells to achieve the effect of longwall retreat mining through comprehensive mechanized mining process. With the continuous use of new technologies， we have made great achievements in mine construction and obtained many scientific and technological achievements.

關(guān)鍵詞：鋁土礦山；井下刻槽；取樣技術(shù)；應(yīng)用情況

Key words： bauxite mine；underground groove；sampling technology；application

中圖分類號：TD17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0256-02

0 引言

固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘測其中包括了《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》當(dāng)中所區(qū)分的預(yù)查、普查、詳查以及到勘查這四個時段勘測工作，以及預(yù)查以前時段所進(jìn)行的礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)研（下面我們簡稱礦調(diào)）工作，其中包含了中國當(dāng)前施行礦產(chǎn)地質(zhì)工作的整體經(jīng)過。礦化地質(zhì)體泛指擁有礦化，不一定需要實現(xiàn)工業(yè)品位需求的地質(zhì)體，其中包含礦體以及沒有實現(xiàn)工業(yè)品位的含礦地質(zhì)體。

1 背景研究

當(dāng)前地質(zhì)勘探機構(gòu)與礦山公司普遍運用人工鑿巖刻槽方式采取樣品，而比較先進(jìn)的方式是運用單片分割機先進(jìn)行分割槽邊，再讓人工運用鑿子撬樣完成采取樣品。這樣采取樣品的方式作業(yè)規(guī)范、操作性非常強，適合在不同類型的固體礦產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用。而且礦產(chǎn)地質(zhì)工作中不同時段以及生產(chǎn)礦山當(dāng)中都可以普遍運用，可是由于受到人力因素的約束，致使工作時間非常長，一般三十分鐘才能完成一米的單件。

然而，隨著采礦工藝的不斷更新，采樣工藝的效率已經(jīng)跟不上實際工作需求。以礦井綜合機械化回采工藝要求為例，該工藝要求生產(chǎn)班必須在16h內(nèi)保質(zhì)保量回采礦石，確保實現(xiàn)100wt/a的產(chǎn)能。想要達(dá)到這樣的產(chǎn)能目標(biāo)，在滿足其他工序環(huán)節(jié)保留必要時間的前提下，采樣作業(yè)必須在2h內(nèi)完成30件（暫定）刻槽樣品，做到30min內(nèi)完成一組樣槽采集（分層樣槽和綜合樣槽），才能實現(xiàn)采礦公司快速采樣的目標(biāo)，傳統(tǒng)人工刻槽完全達(dá)不到這個要求和標(biāo)準(zhǔn)。因此，科研人員開始探究用機械刻槽來取代人工刻槽，只有擁有更加先進(jìn)的快速采樣技術(shù)，才能夠有效提高采樣技術(shù)。

2 刻槽取樣技術(shù)的注意事項

2.1 刻槽樣斷面規(guī)格的合理選取 因為自然界當(dāng)中的地質(zhì)體物質(zhì)組分從空間上面分散狀態(tài)不均勻，因此致使樣品體積較大，同時代表性相對而言也更大。就刻槽來說，樣品斷面越大，那么其體積也就越大，同時代表性也更大?？墒菑默F(xiàn)實工作當(dāng)中由于遭受樣品加工成本因素的影響，無法沒有限制的增加刻槽樣品截面，因此選取合適的斷面規(guī)格是提升樣品品質(zhì)的主要方式。因為不一樣的礦藏從巖石當(dāng)中分散的形態(tài)不一樣，所以在選取樣品斷面規(guī)格的時候一定要依照礦種以及礦化的類型，選擇適合的樣槽規(guī)格。選取刻槽樣斷面規(guī)格的兩種重要因素是：巖礦石的組織構(gòu)造特點以及其分散的均勻性。

2.2 樣品重量誤差控制分析 樣品當(dāng)作解析、檢驗的對象，要避免由于受到外界因素影響從而致使解析結(jié)果和現(xiàn)實狀況不相符的現(xiàn)象產(chǎn)生。采取樣品經(jīng)過當(dāng)中一定要防止外界物質(zhì)的進(jìn)入，以防樣品組成發(fā)生轉(zhuǎn)變，同時還應(yīng)嚴(yán)格抑制樣品原來重量，讓它可以滿足樣品解析檢驗的技術(shù)需求。在此過程中，樣品總體重量損耗率一定要掌控在百分之五之內(nèi)，而每次縮分偏差要掌控在百分之三之內(nèi)。

2.3 樣品布設(shè)位置的合理性分析 其中可以影響到刻槽樣采樣品質(zhì)的一個主要因素是采取樣品位置。除了要依照礦體厚度方向以及物質(zhì)組分最大轉(zhuǎn)變方向來采取樣品之外，還應(yīng)當(dāng)依照詳細(xì)狀況合理安排采取樣品位置，不但要抑制采取樣品的成本，而且還應(yīng)當(dāng)維持采取樣品的持續(xù)性以及有效性。

2.4 地質(zhì)勘查工作程度對樣槽規(guī)格的要求 不僅要思考巖礦石足夠以及有效組分均勻等因素，還應(yīng)當(dāng)要思考礦產(chǎn)地質(zhì)勘探工作程度的區(qū)別對于樣槽規(guī)格的需求。盡管從地質(zhì)勘探規(guī)范當(dāng)中并沒這個層面的確切說明，但以理論為基礎(chǔ)，完成實踐極為重要，也是不可以忽略的技術(shù)需求。

從各個時段的礦產(chǎn)地質(zhì)勘探當(dāng)中，對于礦化種類、礦床種類、巖礦石的物質(zhì)組分以及有效礦物構(gòu)造等層面的鉆研程度也不相同。從礦石調(diào)研、預(yù)查、普查等工作時段當(dāng)中，在巖礦石有效組分的組構(gòu)以及分散特點等層面上依然沒有詳細(xì)的資料，乃至對有效組分依然沒有掌握，因此從這些工作當(dāng)中，很難進(jìn)行選取精準(zhǔn)的樣槽規(guī)格。唯有進(jìn)到詳查和勘查時段中，才可以對礦體物質(zhì)組分與礦物構(gòu)造擁有更多的了解，進(jìn)而精準(zhǔn)的選取刻槽樣規(guī)格。

在礦石調(diào)研、預(yù)查以及普查等工作時段中，因為缺少選擇較小規(guī)格樣槽的必要性以及充足的根據(jù)，所以要選擇比較大規(guī)格的斷面采集刻槽樣。盡可能運用各種礦種勘探規(guī)范需求當(dāng)中最大的斷面規(guī)格，大部分礦種所選擇的斷面是10cm×5cm。若樣槽斷面太過小，那么就會減少樣品的代表性，從工作程度過低的勘探時段中，通常不適合運用較小規(guī)格斷面來實行刻槽取樣。

3 鋁土礦山井下刻槽取樣技術(shù)應(yīng)用情況

3.1 采用乳化液動力鉆磨取樣 乳化液動力鉆以高壓乳化液能為動力源，該動力源能夠在礦山現(xiàn)場獲得：液壓支架用于回采工作面支護(hù)，每個支架均由獨立的進(jìn)回液系統(tǒng)，若加工三通接頭連接進(jìn)液支管，通過多路閥操作控制，可以取得獨立的液壓能動源，且管路敷設(shè)距離短，較為方便。運用工作面液壓支架系統(tǒng)高壓乳化液推動乳化液馬達(dá)，然后搭配經(jīng)常用到的鉆具或者是自制鉆頭，就可以起到旋轉(zhuǎn)鉆磨采取樣品的效用。

通過微型液壓立柱，進(jìn)行內(nèi)外圓套管加工，讓其可以滿足1.5m～3m的撐持高度，運用立柱撐持聯(lián)合滑軌形式進(jìn)行動力裝置加固，固定好高度之后進(jìn)行前進(jìn)后退鉆入，這樣可以實現(xiàn)鉆屑取得樣品的目的。

運用微型液壓立柱和圓鋼套管，讓其滿足1.5～3m撐持高度，裝置齒軌，進(jìn)行動力鉆具擊鼓，滿足鉆具從垂直方向上進(jìn)行刻槽取樣。

從距取樣工旋轉(zhuǎn)機具3～5m范疇內(nèi)進(jìn)行人工操作，利用液壓原理自己制作多路閥操作臺，盡可能輕量化，通過多路閥掌控高壓液體，使動力以及齒軌裝置進(jìn)行工作，從而實現(xiàn)鉆入或者是刻槽取樣的目的。

輕量化程度不高，滿足動力需求的乳化液馬達(dá)，重量過重，不方便輸送，增多了運送人力成本。經(jīng)過單體支柱的工作，滿足了高范疇之內(nèi)的采取樣品，能夠避免人工登梯進(jìn)行工作。人工能夠運用原理設(shè)施進(jìn)行安全區(qū)工作，這樣從很大程度上提高了安全性。不用長間距鋪設(shè)電纜、風(fēng)水管等，僅需要高壓管近間距與高壓乳化液相連。

3.2 手持電鉆鉆芯取樣 手持電鉆以電為動力源，井下供電一般分動力電源和照明電源，也就是說，礦山現(xiàn)場連接取電比較方便。動力電壓一般有1140V、660V及380V，照明電壓一般為127V，《規(guī)程》規(guī)定“手持式電氣設(shè)備電壓，應(yīng)不超過127V?！?/p>

鉆芯取樣方式：用手持鉆機從采取樣品地方的上面或者是下面，斜切礦壁分割開口，深度差不多在100mm左右，而且要清理掉套筒中的碎屑，之后再將鉆機調(diào)直進(jìn)行往上或者是往下鉆芯取樣，每當(dāng)鉆入200mm深的時候，才能夠取芯套管當(dāng)中去除樣品放入收納袋中，一直到單件樣品的完成，從礦壁上面留下圓弧或者是圓柱形的樣槽。

其優(yōu)點：輕量化好，便于攜帶，非常安全，不用進(jìn)行人工鑿巖或者是二次收納處置。

其缺點：鉆芯和分割片相比速度會慢很多。（詳見表1）

3.3 內(nèi)燃機動切割取樣 重要特征：刻槽機采取樣品速度非?？臁⑿屎芨?、操作起來非常便捷，不需要與電纜和風(fēng)水管路相連，而且適應(yīng)能力強、方便攜帶，尤其適合運用在野外地面的刻槽取樣當(dāng)中。

其預(yù)測效果優(yōu)點：不需要和線路相連，動力來自于本身的內(nèi)燃機，攜帶性非常高，便于操作，對于多個位置的采取樣品能力很強。

其缺點：井下通風(fēng)環(huán)境非常重要，盡管金屬礦山對于通風(fēng)要求并不是很高，從滿足風(fēng)量的狀況下，能夠使用油動設(shè)施進(jìn)行操作，但即便如此也會帶給回風(fēng)巷道工作環(huán)境很多污染。（詳見表2）

4 結(jié)語

固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘探要依照勘探程度、采取樣品目的、礦化地質(zhì)體類型、巖礦石構(gòu)造以及物質(zhì)組分分散均勻性等要素，合理選擇基礎(chǔ)解析樣品的采取方式，科學(xué)選擇刻槽樣斷面規(guī)格，準(zhǔn)確安排樣品位置，而且要掌控好樣品原料總量以及加工品質(zhì)，確?；A(chǔ)解析樣品擁有足夠代表性，取得真實的解析測驗數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)劃分礦體，估計礦產(chǎn)資源儲存數(shù)量。

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