平果鋁土礦為巖溶堆積型鋁土礦，礦床類型獨特，采用露天平面推進型開采，占地速率高，平均采坑在5m左右，到2007年止，礦山已有近267hm2采空區，而平果縣當地土資源貧缺，根據平果鋁土礦采礦用地所具有的臨時性和可恢復性的特點，為彌補采礦活動對土地資源造成的破壞，通過采礦－復墾聯合工藝的應用與研究，采取高效、有力的手段，用盡可能少的投入，快速、有效的恢復土地生產力，保持耕地的動態平衡，對平果鋁礦山的生存和發展有著重大意義。
一、礦山開采特點
（一）礦山地質特點
礦層覆蓋層：礦體埋藏淺，覆蓋層厚度一般為0～3m，最厚為11.2m，平均為0.8m，其中礦層直接裸露于地表的礦體占26.53%。
礦體構成：主要由粒度≥1mm的礦石和粒度＜1mm的粘土組成，含礦層具有典型的三元結構特征（即：上部為粘土層，中間為堆積鋁土礦層，下層為紫紅色膠泥或灰巖）。
1、礦體分布。分布在地表中巖溶洼地、谷地和坡地上，具有點多面廣的特點。
2、礦體形態。礦體形態受地形控制明顯，礦體底板起伏不平。
3、礦體底板。礦體直接底板為粘土或灰巖底板，兩種類型約各占50%。
4、礦體厚度。礦體厚度一般中厚邊薄，變化較大，首采那豆礦區由0.53～10.59m不等，平均厚度為4.48m。
（二）采礦特點
由于平果鋁土礦類型獨特，在采礦組織、管理方面與國內其它鋁礦相比具有以下特點。
1、采用無爆破、機械直接鏟裝礦石的采礦新工藝，在國內首次將大型鏟運機直接用于回采礦石，并在國內首次采用電動平車定點卸礦的新技術。
2、根據巖溶堆積型鋁土礦床礦體分布特點和埋藏條件，采用平面拓展型露天機械開采的開采方式，公路－汽車開拓，推進速度快，占地速率高，礦山目前一、二期開采那豆礦區，平均每年用地40～53hm2，三期投產后，礦山的總用地量將達到80～100hm2/a。
3、礦山生產任務繁重，每年需保證195萬t的鋁土礦生產量，為適應礦體多變的賦存條件，在地質品位變化不一的情況下達到產量、品位的均衡穩定，實行定點定量按計劃開采，采用多種機型、多工作面、多種采礦工藝和采礦方法聯合回采。
4、礦山生產的客觀要求是，年開采占地面給與年復墾面積要基本平衡，意味著復墾形成較大規模的同時，還必須在時間上跟上開采占地的速率，基本上要求當年完成當年形成的采空區復墾，復墾施工采用與采礦相同的采運設備，復墾時間短，采空區底板起伏不平，石牙交錯出露，復墾工程量大。
二、采礦－復墾聯合工藝的應用與實施
根據礦床的賦存條件和生產作業特點，采礦－復墾聯合工藝系統主要步驟為：開拓→采準→回采→復墾。在實施過程中，貫徹“占一、墾一，當年形成采空區當年完成復墾”的工作指導思想，實現聯合工藝每個步驟周期最短，成本最低，效果最好，最終達到整體效果最好的目的，具體組織方式為：
（一）開拓過程
開拓工作包括修筑通往各采場的固定公路和彩霞的剝離，固定公路在采場剝離前已經完成，開拓階段工作主要為采場剝離，采場剝離則是揭露礦體，把礦體表面的剝離土及雜物清除并按規定的地點堆置的過程。
1、剝離方式
根據剝離技術條件和設備剝離效率，礦山目前主要采用鏟運機剝離（B－1）和推土機剝離（B－3）兩種剝離方式；
（1）推土機剝離作業采場，采取推土機－反鏟－汽車作業流程。剝離土推運距離≤70m時，剝離土進行集中堆置，推運距離＞70m，地形不適合鏟運機剝離作業時，采用分堆堆置，堆置的位置要結合地形及后續回采的要求確定。剝離完成后，由反鏟裝車運至采空區進行鋪墊，使剝離、復墾形成一體化流程。
（2）推運距離＞70m，當剝離土賦存連續，地形平整時，采用鏟運機剝離，松土機助推鏟運機鏟裝表土，由鏟運機將剝離土運輸至采空區進行“鋪灑式”卸載，使表土剝離和復墾墊土同時完成。
2、一體化作業
采用剝離土作為復墾地的再造耕層，可以以較少的投入迅速達到培肥目的，較好地節約復墾成本，但由于各采場剝離土厚薄不一，特別在礦山二期，采空區工程復墾的地基層、耕作層以及嵌縫補平用土量平均厚度達到0.7m。礦體平均覆蓋土層厚度僅為0.35m，為滿足采空區工程復墾用土需求，在剝離過程中加強了對現有的采場剝離土保護和充分利用，并且統計各采場剝離土方量，統一調配各個采場剝離土，補充剝離土欠缺采場，達到經濟、均衡向各復墾區域分配復墾用土目的，真正達到一體化作業的要求。
（二）采準、回采過程
采準、回采作為一體化流程中的重要一環，在該階段要求修筑采場臨時公路以及準備出各采礦工藝的作業平臺，采用多機型、多工作面、多種采礦工藝聯合回采，合理快速、經濟有效地完成采礦工序，縮短采礦占地周期，從而縮短整個用地周期。
1、以采場五年規劃為依據編制采剝年計劃，并逐月分解到月度計劃，確定每月產量和配礦鋁硅比目標，綜合考慮采場含礦率、鋁硅比和采礦技術條件等因素，安排符合生產條件采場投入生產，在一段時間內固定2～3個采場定點定量按計劃強化回采，以有效縮短采空區形成時間。
2、平果鋁礦體在垂直方向上具有含礦率和鋁硅比中上部高、下部低的特點，采至礦體底板礦時洗礦、配礦難度加大，因此做好底板礦的回收，是強化回采，縮短采場結束時間的有效手段。采場底板礦回收關鍵是控制好采場最后一層回采厚度，目的是為了回采時能較好地處理底板起伏變化，降低礦石的貧化程度。
由于礦體底板起伏變化大，在底板礦回采過程中，需加強現場控制，依據采場現狀圖和采場每天現狀，預判隨采場回采進度礦體厚度和底板的變化，及時調整挖掘深度及范圍，并依照底板礦膠結程度調整洗礦流程參數，提高采場產出效率。
底板起伏不大并且是粘土底板的采場采用鏟運機工藝回采，最后一層礦體厚度留取≥2.5m，選取適當的部位采空（稱為拉槽），以該槽作為鏟運機回采作業進行變坡運行及轉彎的平臺，將中上部礦石和底板難洗礦石一次性地混合采裝，使采場產量、鋁硅比均衡、穩定，確保采場生產處于高效、可近代狀態下進行。
采用反鏟回采工藝采場，當礦體厚度小于2m時，反鏟容易超挖，膠泥混入，降低洗礦效率。當回采深度大于4.5m時，反鏟回采效率明顯下降。所以采掘帶高度應滿足2～4.5m，以便于反鏟控制采掘深度，適應底板起伏變化。當礦體厚度大于4.5m時，應分層回采，每層回采厚度保證大于2m。
（三）復墾過程
平果鋁土礦采用干式復墾技術，分工程復墾和生物復墾兩部分，其中工程復墾又根據粘土和灰巖兩種底板類型，在實施的具體環節而有所不同。最終按土地復墾技術標準的要求，形成每年復墾20ha土地的能力，實現“占一、墾一”的良性循環，礦山復墾率在80%以上，達到世界先進國家指標。
1、粘土底板采空區的工程復墾技術
采用大型松土機依據縝密設計的工程復墾施工圖對底板進行平整，再用松土犁進行鉤板，鉤深在0.5～1m左右，然后采用汽車或鏟運機鋪設30cm以上剝離土作耕作層，用平地機進行平整，最后進行路、排水溝、邊坡及耕作層大塊清理的綜合整治，平地坡度在3%～5%，坡地坡度在25%以下，該類型底板復墾工藝流程如圖1所示。
圖1 粘土底板采空區的復墾工藝流程
2、灰巖底板采空區的工程復墾技術
灰巖底板采空區石牙深度多在0～2m之間，工程復墾實施時需先對石牙進行處理，對不是連體的孤石牙或風化石牙采用松土機松動并推平，否則采用常規爆破方法進行處理。石牙處理完后按設計要求對場地進行平整，由于石牙底板無法保存水份，平整后底板需覆蓋一層1m以上墊層，起保水作用，墊層采用尾礦干法處理后的濾餅。墊層覆蓋完后再鋪設耕作層。其復墾工藝流程如圖2所示。
圖2 灰巖底板采空區的復墾工藝流程
3、生物復墾技術
在生物復墾過程中，實現平臺耕地改變耕作層的土壤結構，培肥熟化土壤，增強蓄水、保水、保肥、供肥的能力，創造適合農作物正常生長發育的適宜土壤環境，為復墾迅速形成生產能力創造條件。
（1）復墾地緩坡地種植經科學試驗篩選出的適宜其立地條件、具有固土封坡和水土保持能力的優良先鋒植被品種，同時采用小臺階植被工藝，快速實現立體郁閉。
（2）平臺耕地通過采用添加粉煤灰、壓青培肥、增加有機肥料等手段，配合真菌菌根技術進行強化培肥，加速生土熟化，縮短復墾周期。
（3）選用優良的抗逆作物品位，并采用先進的栽培技術，提高復墾地的單產水平，滿足復墾地的主導利用方向－農業用地的要求。
（4）采用生態學、農學、林學、工程學多學科綜合技術，快速重建礦區生態系統。
三、采礦－復墾聯合工藝實施效果評價
2002～2007年，平果鋁土礦經采礦－復墾聯合工藝的應用與實施，已相繼完成近90個采場采空區的土地復墾，復墾總面積累計已達223.9839hm2，耕地面積169.371hm2，詳見表1。
表1 平果鋁土礦歷年復墾驗收合格土地情況 hm2
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年度
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征地面積
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復墾面積
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原有耕地
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復墾后耕地
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復墾率/%
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復地率/%
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2002
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38.5540
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36.1747
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26.9167
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35.7313
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93.83
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132.75
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2003
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38.8498
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36.5785
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36.5785
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27.3950
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94.15
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74.89
|
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2004
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33.3597
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33.0226
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22.0047
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23.9090
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98.99
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108.65
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2005
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58.1414
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47.8285
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47.6759
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28.7772
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82.26
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60.36
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2006
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36.5290
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36.5287
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28.7001
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29.7461
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99
|
103.64
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合計
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205.4339
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190.133
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161.8759
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145.5586
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92.55
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89.92
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其中2007年用地面積35.0667hm2，完成復墾面積33.8509hm2，耙地面積23.8124hm2，未進行驗收，不列入表1。
（一）從上表可見，驗收合格土地中年復墾率（對應采場完成復墾面積與采礦占地面積之比）最低82.26%，最高99%，平均92.55%；其中復墾成本7.86萬元/hm2，復墾周期1.5～3a，達到了“占一、墾一，當年形成采空區當年完成復墾”，成本低、效率好的復墾要求。
（二）從復墾地試驗情況看，平臺耕地經過1～2a土壤培肥，復墾地耕層土壤迅速熟化，土壤肥力已達到或超過當地同類農田地力水平，復墾地種植的農作物產量也達到當地同類型耙地的產單產水平。
（三）坡地一年生與多年生作物混播，其重建的人工植被群落，植被覆蓋度達95%以上，實現了坡地立體郁閉，覆蓋度超過采礦前的植被覆蓋度水平，有效控制了水土流失。
四、結論
（一）根據采場生產周期的特點，在采礦前出臺開拓、采準方案，將剝離土的剝離、堆放以及倒運和采場回采順序、采礦工藝的選取等作業內容結合起來，避免剝離土的多次倒運，減少剝離土的浪費，達到充分利用剝離土和使采礦周期最短的目的。
（二）開展工程復墾施工設計，根據采空區實際情況，按照復墾地利用方向的總體要求，平衡土石方挖填工程量，布置平臺地或緩坡地及必要的防洪、拓澇工程，確定各地段的最終標高與坡度，有效指導工程復墾施工。
（三）在平果鋁多年的復墾實踐中，形成以復墾為最終目的，整體統籌安排、合理規劃的采礦－復墾聯合生產組織方式，采礦各個環節高效完成，并且每個環節注重為其它環節創造有利條件，整個作業流程融為一體，確保了4a內完成采礦－復墾周期，實現“采礦占地、洗礦還泥、復墾還田”的良性循環，為平果鋁礦山用地方式由征地向臨時用地方式的轉變創造了可能性，對礦山的可持續發展有重要意義。
