樟村坪磷矿采矿方法的探讨.pdf

厂、． f l u』 ／ 第 1 9卷第 4期 V 武汉化工学院学报 Vo [ ． 1 9 N o ． 4 1 9 9 7年 1 2月J OURNAL OF WUHAN I NS T I T UTE O F C HE MI C AL T E C HN OL OG Y D e c 1 9 9 7 j 摘要 关键词 分类号 樟村坪磷矿采矿方法的探讨 金小田 资源 I程 系 瓣◇ 报据对樟村坪磷矿 现用采矿方法利弊的分析 ， 阐述 了全面采矿法 的改革设 想 樟 村 坪 ； 墨 2 变 革 塑 堡 TD 8 S 3 ． 3 2；TD 8 7 1 0 引 言 宜 昌磷矿区位 于鄂西南宜 昌地区， 是我国重要的磷矿石生产基地． 已探 明地质储量约 1 1 亿吨． 地处长江和焦枝铁路的交汇处， 水陆交通便利． 在全国磷矿石生产中其产量和规模效益 居中等水平． 宜 昌磷矿区现有各级各类采矿点上百处 ， 其中樟村 坪磷矿是 由化工部连云港化工 矿山设计研究院设计的省属 中型矿 山． 由于其标准的设计 ， 较高的机械化程 度和正规的管理 ， 对宜昌磷矿 区众多县、 乡小矿 山起到较好的示范作用， 具有典型的代表性． 樟村坪磷矿的设计规模是年产矿石 3 O万吨 ， 已于 1 9 9 5年达 产． 截至 1 9 9 5年底总共采 出 矿石 1 0 0多万吨 ， 对国家作出了巨大贡献． 然而， 樟村坪磷矿设计及现用采矿方 法仍存在着采 掘 比过大的问题． 这不仅影响采掘技术经济指标的优化和矿山的经济效益 ， 而且直接影响到矿 山三级矿量的平衡和采掘队伍结构的合理性． 因此 ， 研究樟村坪磷矿 的采矿方法并加以改进 ， 既利于樟村坪磷矿的发展， 对宜昌磷矿区众多小矿采矿方法的改进也有很大的指导意义． 1 矿床开采技术条件 宜昌磷矿区为沉积型磷酸盐矿床， 属第一勘探类型． 矿体赋存要素稳定． 樟村坪磷矿矿体 南北走向， 倾 向东和东南． 矿体沿走向长约 1 4 0 0 m， 沿倾斜延深 1 5 0 0 n1 6 0 0 m． 矿体赋存标 高 9 2 0 n1 0 8 0 m． 地表地形切割厉害． 相对高差达 2 0 0 n4 1 3 m． 矿体位于当地浸蚀基准面以 上， 水文条件简单． 矿体底板等高线因产状的变化而表现为在走向与倾斜上的波状起伏． 矿体倾角为 5 n2 7 。 ， 一般为 6 n1 2 。 ． 樟村坪磷矿的开采对象是中富矿层和上贫矿层． 中富 矿层的品位为 3 O ． 6 2 ～3 6 ． 5 4 ， 平均为 3 3 ． 1 9 ； 上贫矿层的品位为 8 ． 1 5 ～2 9 ． 3 5 ， 平 均 1 9 ． O 3 ， 总平均 品位大于 0 ． 下贫矿层的品位 8 ． 5 3 ～2 1 ． O 8 ， 平均为 1 4 ． 1 2 ， 困品 位太低 ， 目前没有开采． 上贫矿和 中富矿两层合采的总厚 度为 O n3 ． 6 3 m． 其中中富矿层的厚 度为 O ～3 ． 6 3 m， 平均为 1 ． 5 m； 上贫矿的厚度为 O ～2 ． 4 5 m， 平均为 0 ． 9 2 m． 总平均厚度为 2 ． 5 9 m， 最小可采厚度为 1 m． 中富矿层的矿石为致密磷块岩． 上贫矿层的矿石为白云质磷块岩． 矿石坚硬， 性脆易碎． 坚 固性 系数 ， 一1 0 ～1 1 ． 矿体顶板为厚层白云岩． 裂隙发育 ． 但多为方解石脉所充填． 顶板岩石的 坚固性系数f 8 ril 1 ． 除个别地段外． 顶板整体稳固性好， 允许的暴露面积为 S O O n1 0 0 0 m 以上． 矿体底板为下贫矿层 ， 岩石稳固． 收稿 日期 1 9 9 6 1 O 一 1 O 维普资讯 第 4期 金 小田 樟村坪磷矿采矿方 法的探讨 3 7 矿石体重为 3 t ／ m 。 ． 围岩体重为 2 ． 6 t ／ m。 ； 矿石的松散系数为 1 ． 6 --1 ． 7 ； 自然安息角为 3 矿石含泥量少、 不结块、 不 自燃 ． 地表允许崩落． 由于矿石主要是磷肥原料 ． 固而价格低廉． 2 矿床开拓 1 9 8 3年， 化工部连云港矿山设计院设计定樟村坪磷矿采用平硐溜井开拓 ． 主平硐位于矿 体南端 ， 标高 9 8 7 m． 第一期开采 9 8 7 m 标高以上矿体 ， 即 1 0 2 8 、 1 0 1 0和 9 8 7三个阶段． 平峒 溜井均位于矿体底板脉外． 因矿体产状平缓 ． 每个阶段矿体斜长太大， 故在每个阶段 内沿矿体 倾向每 5 0 m设一分段． 由于倾角变化 ， 每个阶段约有 2 ～5 个分段． 在阶段运输平巷内， 每隔 1 0 6 m 划为一个采区并开掘穿脉运输平巷 ； 在穿脉运输平巷 内每隔一定距离 约 5 0 m 向每个 分段 开掘人行通风天井和矿石溜井通达矿体． 矿石溜井深度一般 1 0 ～2 0 m． 开拓系统如图 1 、 3 采矿方法 圉 l 开拓系坑 囤 1 ． 1 0 1 0平硐 I 2 ． 9 8 7平硐 I 3 ． 穿脉平巷 4 ． 矿石溜井 4 5 ． 矿体 根据连云港化工矿山设} ‘ 院设计 ， 建矿 以来 ， 一直沿 用房柱采矿法． 原设计的采矿结构参数为 分段斜长 5 O m； 沿矿 体走 向长 1 0 6 ； 每个采 区划分为 7个矿房 ， 矿 房宽度为 1 2 m． 采区之 间留连续矿柱、 矿房内留 3 m4 m 的间隔矿柱 和 4 m 宽底柱． 采矿方法结 构如 图 2所 示． 采准工作顺 序为 由阶段穿脉运输平巷 向采区边界 连续矿柱处 掘人行通风天井和矿石溜井． 人行通风天 井掘至矿体 以后， 在矿体 内沿走 向掘进一条连络道以连 接各矿房的上山． 溜矿井掘至见矿体以后 ， 沿采区走向掘 进一条主电扒道 ， 在联络巷 ， 主电扒道相对于每个矿房的 中间位置从联络巷向上掘切割上 山直通上部联络巷． 这 样 ， 采场中就形成了完整的运输、 通风、 行人系统． 回采工 作 从矿房上部的上山和联络道交 口处开始 ， 打上向倾斜 图2 原设计采矿方法 炮孔． 使上山两侧的回采工作面形成喇叭口 见图 2 ． 这 1 ． 阶 段 巷 道 2 ． 人 行 通 风 天 井【 3 _ 联 络 巷； 种结构的主要优点是便于扒矿、 安垒性较好．4 ． 矿石溜井 5 ． 主电耙道； 6 ． 上山- - _ 矿拄 这种采场结构虽然安垒性较好 ． 有一定的机动性 ． 但采切比较大 ， 回采率偏低． 设计的开拓 工瑶量为 1 9 ． 4 8 m／ 万t ， 采准工程量为8 4 ． 1 8 m／ 7 ／t ， 切割工程量为 8 9 ． 6 m／ 万t ， 总掘进工程 ①化工部连云港化学矿山设计研究院． 樟村坪磷地下开采初步设计． 1 9 8 3 3 维普资讯 3 8 武汉化工学院学 报 第 1 9 卷 量为 1 9 3 ． 2 6 m／ 万 t ， 回采率为 7 6 4 矿山对采矿方法的改进 ] 经过 实践 ， 樟村 坪磷矿对原设计采场结构 进行 了改进． 把采 场下部的联络平巷和主电扒道合二为一， 即取消了联络平巷及其 与 阶段 穿脉平 巷 相连 的 人行 通风 天 井， 使 采准 工 程量 减 少 了 5 o ， 总掘进工程量减少到 1 5 1 ． 1 7 m／ 万 t ． 改进后， 原联络平巷及 人行通风天井的功能可以由相邻采区的主电扒道和溜井承担． 另外 ， 改进方案把采场 内的规则矿柱改 为棱形布置． 其优点 首 先在于可 减少爆 破的钳制性 ； 其次 ， 它 有利于扒矿并在一定 程度上改 善了矿柱的 受力状况． 且仍然是下 向回采 ， 但落矿采用 垂 直于上 山的平行炮孔形成 阶梯式 回采． 落矿较为集中 ， 有效扒 矿的范围大大缩小， 且较利于各工序之间的接替 图 3 ． 总的看来， 原设计和樟村坪磷矿的改进方案 尚有两点不足． 其一， 两种方案的矿房宽度均为 1 2 m， 每个矿房一条上山， 6 个 3 m4 m 的规则矿柱． 虽然采场的安全性、 通风条件较好 ， 生 产管理方便 ， 但作为薄矿 体， 这 种结 构造成的采切 比比较大是 显 而 易见的， 技术经济指标尚不是最优． 圉 3 矿 山改 进采 矿方法 1 ． 矿石榴井 I 2 主电耙道 3 ． 阶段 巷道 I 4上 山 5电 耙硐室 { 6 ． 矿拄 其二 ， 回采顺 序不好． 两种方案均采用下向回采， 这种 回采顺 序的 目的是为 了防止采空区 顶板垮落而造成矿房 内未采矿石的丢失 ， 也可以使副电耙道 即上山 的扒矿设备固定 ， 减 少移 动工作量． 但这种 回采顺 序落矿时的爆炸能不能充分利用 ， 空区内崩落的散落矿石不便于 回收 扒矿、 不利 于各工序的交叉作业． 5 采矿方法改革的设想 我 们对矿 山 4 O多个采区的 2 O万 m 采空区进行 了调 查． 这 4 O多个采空区空顶 时间最少 半年 ， 最 多的八年． 除个别有局部 冒落外 ， 大多都完好无损． 局部 冒落地段先是几平方 米， 再逐 步扩大， 发展缓慢． 因为矿体的倾角很缓， 因而冒落没有移动现象， 也未产生冲击渡． 以 2 8 0 1 采 场空 区为倒 ， 采场尺寸为 1 6 ． 5 m6 3 I T I ， 采 空四年 多来一直完好． 上部受 弱风化影响尚且如 此 ， 下部 的稳固程度会更好一些． 因此 ， 我们认 为樟村坪磷矿顶板的稳固程度大概可 以划分为 三类 允许暴露面积1 0 0 0 m ； 允许暴露面积 7 0 0 1 0 0 0 m 和允许暴露面积5 0 0 mz ． 总 之 ， 顶板允许的连续暴露面积都在 5 0 0 m 以上． 根据以上结论和矿 山几年来的生产情况， 考虑 到矿山已形成的开拓 系统结构， 我 们建设 ． 对现用采矿方法进行改进． 即变房柱法为全面采矿 法、 把下 向回采改为上向梯段式回采， 沿走向推进、 具体参见图 4说 明如下． a ． 新方案把原来的房柱采矿法改为全面采矿法、 目前的开拓 系统结构 ， 每隔 1 0 6 m 一条穿 脉巷把阶段划分为采 区． 采区内把 阶段斜长用矿石溜井和主电耙道控制 ， 每 5 0 m 形成一个矿 块 即分段斜长为 5 O m 、 每个矿块尺寸为 1 0 6 m5 O m． 前两种采矿方法 中， 每个矿块叉分为 7 个 矿房 ， 每个矿房一条切割上 山． 采用全面采矿法 以后， 一个矿块只需开掘一条切割上山， 甚 至几个矿块 只打一条切割上山， 则切割工程量将减少 6 ／ 7 ， 即 由原设计的 8 9 ． 6 m／ 万 t 减到 l 2 、 8 m／ 万 t ， 减少了 7 6 、 8 m、 加上 采准工程减少的 5 o 4 2 ． 0 9 m／ 万 t 总掘进工程量将减少到 7 4 ． 4 m／ 万 t ， 效益十分显著、 维普资讯 第 4 期 金 小 田 樟村 坪磷 矿采 矿方法的探讨 新方法也不会影响生产能力． 因为原设计每个矿块 一条溜矿 井． 采用全 面采矿法虽然减少了上 山数 目， 但溜井未变 出矿能力 不受影响． b ． 可 以大大改善采掘 比重， 缓解 由于采掘 比过大而形成的三 级矿量失衡的被动局面 见表 1 ． 从以上分析计算可知， 全面采矿法将使采掘队伍的结构更加 合理． 因而也提高了三级矿量的保证程度 改善了经济指标． 人员 构成 的结构性变化也使生产人员趋于减少． c ． 变下向回采为上 向回采 ． 以切割上山为工作空间， 以主 电耙 道为补偿空间 把切割上山的一个壁面划分为三个工作台阶 由下 向上 依次 回采 ， 沿走 向推进． 这 样 同一个长壁面的三个台阶可 以 从下往上同时出矿和凿岩， 增加了平行作业空间和交叉作业的灵 p p j 固 0 p 活性 这种情况在前两种设计中难于实现 这种落矿方法如果严格 圈4 建议采用的全面法 控制炮孔质量， 则崩落矿石相对集中t 还可充分利用爆力运搬 石， 1 ．矿石溜井 主电耙道 。 降低 出矿成本． 3 阶段巷道； 4 矿拄{ 5 j 山 d ． 改规则矿柱为不规则矿柱． 矿柱的大小和位置可相机处理． 既机动灵活， 针对性又强． e ． 新方案对矿石回采率有所提高． f ． 新方案不涉及开拓和采准系统， 可以随时启动． 全面法和原设计方法及矿山改进后的方法的有关指标列于表 2 ． 表 1 采切比指标对照 直接工教 ．， 年工作 日 来切 比 】 果切工人比 7 ． 5 t ．1 I 0 2 9 m／ I 表 2 有关 指标 对照 珂 目 设计指标 政 琏后指标 全 面洼指 标 开拓 比 f m 【 t 卜 采准 比 ， m t 卜 切青 I 比,,era t 卜 总采 掘比 回果串 I 参考文献 1 沈 怕康 主编 采矿设 计手册矿床开采卷 下册 北京 建工出版社 ， 1 9 8 9 Ex pl o r i ng t h e M i ni ng M e t h o d Us e d i n t h e Ph o s p ha t e M i ne o f Zh a ng Cu npi n J i n xi 4 o t i a n Ab 。 t c t I “t h i s p a p e ， b a e d o n a n a l y s i s o f t h e mi n i “ g me t h o d f o r p h o a p h a t e o r e s i n Z h a “ g Cu n p i n， a n o v e r a l l mi n i g me t h o d i s p r e s e n t e d Ke y wo r d s Ph o r p h a t e o r e i n Z h a n g Cu n p i n M i n i n g I mp r o v e me n t ； Ov e r a l l mi n i n g me t h o d ** 樟村坪磷矿 1 9 9 6 年 采掘技术计划鄂 昌化樟 1 9 9 5 6 3号 维普资讯