某磷矿缓倾斜薄矿体采矿方法研究.pdf

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６０７Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０１９现代矿业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６０７期２０１９年１１月第１１期郝学冉（１９７１），男，高级工程师，２４３０００安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路６６６号。某磷矿缓倾斜薄矿体采矿方法研究郝学冉１，２（１．中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；２．金属矿山安全与健康国家重点实验室）摘要某磷矿缓倾斜薄矿体，部分围岩稳固性较差。为探讨该矿的采矿方法，通过对影响采矿方法选择的主要因素的分析，提出采用房柱法采矿嗣后充填法和进路回采充填法，对采矿方法的采场布置、采切工程、回采工艺进行了论述。选择的采矿方法对该矿山采矿生产具有指导意义，也可应用于相似地质条件的矿山。关键词缓倾斜薄矿体房柱法采矿嗣后充填法进路回采充填法回采工艺ＤＯＩ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４  ６０８２．２０１９．１１．０３８ＳｔｕｄｙｏｎＭｉｎｉｎｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒａＧｅｎｔｌｙＩｎｃｌｉｎｅｄＴｈｉｎＯｒｅＢｏｄｙｉｎａＰｈｏｓｐｈａｔｅＭｉｎｅＨａｏＸｕｅｒａｎ１，２（１．ＳｉｎｏｓｔｅｅｌＭａａｎｓｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｏ．，Ｌｔｄ．；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＨｅａｌｔｈｆｏｒＭｅｔａｌＭｉｎｅ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｍｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｓｉｎａｇｅｎｔｌｙｉｎｃｌｉｎｅｄｔｈｉｎｏｒｅｂｏｄｙｏｆａｐｈｏｓｐｈａｔｅｍｉｎｅｉｓｐｏｏｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｉｓｍｉｎｅ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｒｏｏｍａｎｄｐｉｌｌａｒｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｆｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｕｐｗａｒｄｄｒｉｆｔｆｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｓｔｏｐｅｌａｙｏｕｔ，ｍｉｎｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｈａｓｇｕｉｄｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｍｉｎｅ，ａｎｄｃａｎａｌｓｏｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｍｉｎｅｓｗｉｔｈｓｉｍｉｌａｒｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＧｅｎｔｌｙｉｎｃｌｉｎｅｄｔｈｉｎｏｒｅｂｏｄｙ，Ｒｏｏｍａｎｄｐｉｌｌａｒｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｆｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，Ｕｐｗａｒｄｄｒｉｆｔｆｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，Ｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ磷矿主要用于生产磷肥及含磷复合肥，属于典型的不可再生资源。我国现有储量开采年限远低于世界平均水平，可开采磷资源或在几十年内耗尽。国家已将磷矿列入战略性矿产名录，磷矿价值将受到重视。为降低剩余资源量的开采成本，对不同磷矿应选择技术可行、经济合理的采矿方法。本研究结合某矿山实例，分析影响采矿方法选择的主要因素，最终确定适合矿山实际的采矿方法［１］。１矿山概况该矿位于扬子地台北部边缘，与华北地台相邻，地处郯庐断裂带东侧。矿区基底地层为海州群锦屏组和云台组，其上广泛覆盖第四系和第三系。主矿体赋存在海州群锦屏组第一段第四层和第三段第一层的碳酸盐岩和碎屑岩交互带之中。矿体为隐伏矿体，矿体距地表５０～６５ｍ，一般为５０ｍ。矿体总体走向ＮＷ３１０～３４０，走向长约１５００ｍ，倾向ＮＥ，倾角６～３０，平均厚度３．８６ｍ。矿体矿石主要为细粒磷灰岩，少量云母磷灰岩、锰质磷灰岩。矿石细粒变晶结构，块状、片状构造。矿区范围内３３１＋３３２＋３３３磷矿石资源量１９９０．３９万ｔ，Ｐ２Ｏ５平均品位１９．０８％。２矿山开采技术条件２．１水文地质条件矿体埋藏在侵蚀基准面以下，被厚度为４４．９５～６０．２５ｍ的松散层覆盖，其矿体顶板与新第三系孔隙承压含水层直接接触，而上第三系孔隙承压含水层又与第四系中、下更新统孔隙承压含水层水力联系密切，第四系中、下更新统孔隙承压含水层与矿区西侧河水通过采砂天窗相互沟通。按矿床水文地质勘探复杂程度划分，属于水文地质条件复杂类型。１３１２．２工程地质条件矿体顶底板围岩为白云质大理岩、斜长绿泥片麻岩、混合岩化斜长片麻岩等。白云质大理岩、块状构造，ｆ＝８～１５，性脆，ＲＱＤ为１２％～５０％，节理裂隙发育，岩石完整性差或较差。斜长绿泥片麻岩，新鲜岩石，致密块状，ｆ＝５～８，ＲＱＤ为５５％～７９％，岩体稳固性较好。混合岩化斜长片麻岩，ｆ＝６～７，ＲＱＤ多小于２５％，岩体稳固性差。开采矿体顶、底板围岩在－１８０ｍ以下，岩石质量中等（ Ⅲ、 Ⅱ类），岩体中等完整，稳固性较好。而部分－１８０ｍ以上矿体顶、底板岩石质量为劣或极劣（ Ⅳ、 Ⅴ类），岩体完整性差或岩体破碎，稳固性较差或极差。３采矿方法３．１采矿方法选择该矿矿体主要为缓倾斜薄矿体，矿石主要为细粒磷灰岩，矿体稳固性较差。矿体围岩在－１８０ｍ以下为中等稳固，－１８０ｍ以上除个别地段外，稳固性较差或差。根据矿体赋存条件及矿岩岩性，可供选择的采矿方法基本有３种，即空场法、崩落法、充填法。崩落法开采矿石损失贫化大，采切比大，同时地表崩落可能引发一系列生态问题，因此可以排除。采用空场法空区处理困难，开采安全性较差，遗留采空区存在安全隐患。初步选择适合该矿的采矿方法为房柱法采矿嗣后充填法和进路回采充填法［２  ４］。房柱法采矿嗣后充填法用于矿体围岩中等稳固的矿体，即－１８０ｍ以下的矿体。进路回采充填法用于矿体围岩稳固性差的矿体，即－１８０ｍ以上的矿体。两种采矿方法，回采工艺基本相同，以房柱法采矿嗣后充填法进行采矿方法论述。房柱法采矿嗣后充填法见图１。图１房柱法采矿嗣后充填法（单位ｍ）１阶段运输巷道；２斜天井；３溜矿井；４天井、充填巷联络巷；５电耙硐室；６切割平巷；７切割天井；８回风、充填平巷３．２矿块布置及采矿方法构成要素矿块沿走向布置，阶段高４０ｍ，矿块宽５０ｍ，矿块斜长１０２ｍ，间柱宽６ｍ，顶、底柱斜长８ｍ。由于受电耙耙运距离限制，按倾斜方向分为２个采场，采场斜长５１．２ｍ。沿矿块走向划为５个区间，区间宽８．８ｍ，区间边界布置间断临时矿柱，每个区间为独立出矿单元。３．３采切工程阶段运输平巷沿矿体走向布置于矿体底盘脉外，每隔９ｍ掘进放矿溜井，与切割平巷衔接。切割上山自切割平巷与回风平巷联接，作为回采的自由面和采场通风。电耙硐室布置在切割上山下端部的上盘内。根据需要还布置有斜天井、天井联络道等。３．４回采工作３．４．１回采顺序阶段内采用后退式回采，矿块内分两个采场，自下而上回采，采场内从一侧向另一侧回采。３．４．２凿岩爆破凿岩采用ＹＴ  ２７型风动凿岩机，配ＦＭ １４０Ｂ型气腿，孔径为４０ｍｍ，孔深２～２．５ｍ，排间距０．７～１．０ｍ，孔距为０．８～１．２ｍ，每次推进距离为２ｍ。爆破采用乳化炸药，人工装填卷状炸药，导爆管微差起爆。爆破时，以切割平巷和切割上山为自由面，两侧依次向中央落矿。２３１总第６０７期现代矿业２０１９年１１月第１１期３．４．３出矿矿体产状为缓倾斜，采场内矿石运搬采用２ＤＰＪ  ５５型电耙出矿，电耙耙运矿石至溜矿井，溜矿井底部设ＦＺＣ２．５／１．２  ４振动放矿机，向１．２ｍ３矿车放矿。３．４．４主要技术指标（表１）房柱法采矿嗣后充填采矿法主要技术指标见表１。表１主要技术指标矿块生产能力／（ｔ／ｄ）采切比／（ｍ／ｋｔ）矿石回收率／％废石混入率／％炸药单耗／（ｋｇ／ｔ）３３０２９．７８０．１８．６％０．５１３．５采场通风凿岩工作面采用ＪＫ５８  １ＮＯ４局扇配合自然通风，电耙硐室位于风流的上风侧。爆破后，新鲜风流从阶段运输巷道经天井联络道进入采场工作面，污风由切割上山经回风平巷排出。３．６矿柱回收与采空区处理矿块矿房回采后，回采部分矿房中临时矿柱、间柱及顶、底柱（但间柱、顶底柱仍需连续完整），然后封闭矿块的阶段运输平巷的通道。封闭工作完成后，采空区采用全尾砂胶结，充填料的灰沙比可以取１ ∶ １２。充填完成后再封闭矿块的充填巷道。３．７进路回采充填法回采－１８０ｍ以上矿体，顶底板围岩不稳固时，可采用进路回采充填法。采矿方法的实质，为房柱法演变而成，将区间变成进路，回采进路间隔回采，进路回采后立即充填，采用全尾砂胶结充填，充填料的灰沙比可取１ ∶ ６。４结语围岩中等稳固的矿体采用房柱法采矿嗣后充填法，对围岩不稳固的矿体采用进路回采充填法，对矿山采矿生产具有指导意义，对其他类似矿山具有一定的参考价值。矿山实际生产过程中需要根据实际情况，调整矿山生产各项技术参数，最终满足矿山安全高效生产的需要。参考文献［１］采矿设计手册编委会．采矿设计手册［Ｍ］．北京中国建筑工业出版社，１９８７．［２］赵永峰．红泥坡铜矿缓倾斜薄矿体采矿方法的选择［Ｊ］．采矿技术，２０１３，１３（１）１  ３．［３］董凯程，陈何，黄丹，等．缓倾斜多层复杂沉积型磷块岩矿体采矿方法研究［Ｊ］．中国矿业，２０１４，２３（Ｓ）１７８  １８１．［４］董凯程，杨小聪，田云飞，等．缓倾斜薄至中厚矿体采矿方法研究［Ｊ］．矿业研究与开发，２０１６，３６（５）１１  １３．（收稿日期２０１９  ０９  ２８责任编辑徐志宏櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）（上接第７０页）最大压应力和相应安全系数，在隔一采一情况下，和睦山后观音山矿段近顶柱上向进路充填采矿法的采场结构参数为 ①相对稳定盘区，采场进路宽度为３．０ｍ，高度为４．０～５．０ｍ，并加强支护； ②相对破碎盘区，采场进路宽度为３．０ｍ，高度为３．０～４．０ｍ，并加强支护； ③其他矿岩稳定性不明的盘区，可根据采掘过程实际条件，参考上述推荐参数进行选择。必要时，降低分层高度为３．０ｍ，并加强支护。图８现场勘查情况３展望考虑现场工况复杂，矿岩节理裂隙发育，有必要对和睦山铁矿进路形状及回采顺序作进一步优化。参考文献［１］古德生，李夕兵．现代金属矿床开采科学技术［Ｍ］．北京冶金工业出版社，２００６．［２］解世俊．金属矿床地下开采［Ｍ］．北京冶金工业出版社，１９８６．［３］白复锌，姜顺鹏，林承恩，等．复杂顶柱高效回采综合技术的研究与应用［Ｊ］．采矿技术，２０１１，１１（３）３４  ３７．［４］周伟永．阿舍勒铜矿深部矿体采场结构参数优化和稳定性研究［Ｄ］．赣州江西理工大学，２０１３．［５］毛勇，李叶敏．井下残矿资源安全回采探讨［Ｊ］．中国有色金属，２０１７（Ｓ２）３９７  ４００．［６］刘洪强．大面积充填体下采场盘区矿柱留设方案优化及地压监测研究［Ｄ］．长沙中南大学，２０１１．（收稿日期２０１９  ０９  ２３责任编辑徐志宏）３３１郝学冉某磷矿缓倾斜薄矿体采矿方法研究２０１９年１１月第１１期