興隆磷礦兩步驟回采嗣后充填采礦方法應(yīng)用實踐

周 磊，王湖鑫，蔡桂生，李 慧，胡建軍

（1.湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司，湖北 宜昌443000；2.北京礦冶研究總院，北京 100160）

興隆磷礦兩步驟回采嗣后充填采礦方法應(yīng)用實踐

周 磊1，王湖鑫2，蔡桂生1，李 慧1，胡建軍2

（1.湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司，湖北 宜昌443000；2.北京礦冶研究總院，北京 100160）

房柱法為興隆磷礦現(xiàn)使用的采礦方法，該采礦方法在回采過程中需要留設(shè)大量的礦柱，導(dǎo)致礦石回收率低，而且后期采空區(qū)處理工程復(fù)雜、安全管理壓力大。結(jié)合礦山開采技術(shù)條件及礦山現(xiàn)狀，研究采用礦房、礦柱兩步回采嗣后充填采礦法進(jìn)行回采。淺孔落礦，二步驟回采，先采礦柱，采用高強(qiáng)度膠結(jié)充填；后采礦房，礦房采用尾砂非膠結(jié)或者廢石充填，無大面積采空區(qū)暴露。該采礦方法有利于礦山地壓管理，同時可提高礦石資源的回收率，減少尾砂廢石排放對地表環(huán)境產(chǎn)生的污染，改善礦區(qū)環(huán)境的同時減輕攔渣壩防洪壓力。

房柱法；礦房；礦柱；嗣后充填

1 礦山概況

興隆磷礦年產(chǎn)礦石40萬t，采用房柱采礦法開采，礦塊沿走向布置，長為60m，階段高為10m，礦塊斜長為57m，礦房寬15m，礦房間留4m×4m的間柱。礦塊間留4m寬的連續(xù)礦柱和3m寬的頂、底柱。礦房回采結(jié)束后，礦房間柱以及頂?shù)字M(jìn)行殘礦回采，間柱及頂?shù)字纬刹贿B續(xù)點柱維持空區(qū)穩(wěn)定。

如按原有采礦方法進(jìn)行采礦，形成采空區(qū)將逐漸增多，給礦山的安全生產(chǎn)帶來巨大的威脅。同時，礦山采用房柱法進(jìn)行開采時，留設(shè)的礦柱造成了較多的資源無法回收，對企業(yè)可持續(xù)發(fā)展及國家資源保障都造成較大影響。

2 開采技術(shù)條件

興隆磷礦區(qū)共見磷塊巖礦層三層：即Ph11、Ph21和Ph31。Ph31（上礦層）：賦存于陡山沱組第三巖段，為興隆磷礦主要工業(yè)礦層，其礦層主要特征如下所示。

磷礦層在礦段內(nèi)呈層狀連續(xù)產(chǎn)出，走向NE50～60°—SW230～240°，西北部略有變化，為 NE70～90°—SW250～270°，總體傾向南東，傾角8～16°，為單一緩傾斜礦層。厚度為1.35～11.81 m，平均8.21m，P2O5含量14.95%～26.52%，平均22.27%。礦層總體變化趨勢是東南部厚，往西北部變薄，品位降低，乃至于不可采。礦層沿走向變化較小。

Ph31直接頂板為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)白云巖，層位穩(wěn)定，厚度變化較大，厚0～2.01m。礦層直接底板為黑色粉砂質(zhì)泥巖，薄層狀構(gòu)造，厚0～16.2m。

3 采礦方法概述

礦房礦柱兩步回采嗣后充填采礦法如圖1所示。每個礦塊由2個采場組成，沿礦體走向或傾向依次劃分礦房礦柱采場。中段間預(yù)留底柱，寬度為5m。采場偽傾斜布置，傾斜角度為6°，采場斜長62m，首采采場寬度為5m，二步驟采場寬度為8m。礦塊中部不留設(shè)礦柱，礦柱、混凝土條柱及局部廢石充填維持采空區(qū)總體穩(wěn)定。

圖1 兩步回采嗣后充填采礦法

采場采取“隔一采一”的回采方式，中段間由上至下，由西向東回采。一步驟回采礦柱，采空區(qū)底部采用柔性擋墻或者混凝土墻封閉，采用高強(qiáng)度膠結(jié)充填，二步驟采空區(qū)采用廢石部分充填。

采用YT28氣腿式鑿巖機(jī)鑿巖落礦，炮孔直徑Φ43mm。先采a層礦，b層礦滯后a層礦10m回采，以便于兩層礦體實現(xiàn)分采分運(yùn)。爆破過后根據(jù)采場頂板穩(wěn)固性狀況采取合理的支護(hù)方式，局部采用錨桿－錨網(wǎng)的方式，遇到大斷層或者極破碎區(qū)域應(yīng)采用錨桿－注漿錨索—錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式，錨索長度6～12m。崩落礦石通過鏟運(yùn)機(jī)鏟至礦用運(yùn)輸汽車沿運(yùn)輸平巷運(yùn)至中段平巷口溜礦槽中。采場通風(fēng)采用局部抽出式的方式，安全技術(shù)人員要注意監(jiān)測炮煙濃度，防止炮煙中毒事故的發(fā)生。采礦結(jié)束后對采空區(qū)進(jìn)行局部廢石充填，每2～4個礦塊充填一個采場，利用運(yùn)輸汽車將廢石倒入采空區(qū)內(nèi)，利用挖機(jī)將廢石堆高至3.5～3.8m。

4 試驗采場回采

4.1 試驗采場的選擇

根據(jù)興隆磷礦生產(chǎn)現(xiàn)狀，以及盡量減少對現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，試驗采場選擇1160～1140中段之間。試驗采場布置圖見圖2。試驗采場的選擇同時考慮到充填站的選址與充填料的運(yùn)輸。采場面積7473.8m2，采場礦量9.55萬t。

4.2 采準(zhǔn)工程布置

試驗采場充分利用現(xiàn)有工程。試驗采場上部為1160中段平巷，部分巷道在回采充填過程中作為廢石充填運(yùn)輸通道，原巷道斷面為2m×2m，需要擴(kuò)幫，擴(kuò)幫后斷面3.5m×3m。擴(kuò)幫巷道長度110m，體積702m3。1140～1160斜坡道局部改造，使坡度滿足廢石運(yùn)輸車輛重車行駛。重車上坡運(yùn)輸?shù)榔露鹊陀?.6°，工程量約1100m3。

4.3 回采工藝

4.3.1 回采順序

總體回采順序為I→II?？紤]到礦山實際開采情況和設(shè)備坡度要求，兩步驟回采嗣后充填采礦試驗采場礦房礦柱沿礦體走向布置。采場沿礦體走向方向偽傾斜布置，傾斜角度為5°，先采礦柱，寬度為5m，膠結(jié)充填。再采礦房，寬度8m，廢石充填。

KZI－1、KZI－2、KZII－1待試驗采場西部礦區(qū)回采結(jié)束后再回采，KZI－3、KZII－2待試驗采場下部區(qū)域回采結(jié)束后再行回采。

1）回采I－1、I－2、I－3、I－4，體積0.8萬 m3，礦量2.33萬t。

2）膠結(jié)充填上一步回采形成的空區(qū)。在膠充的同時，回采II－1、II－2、II－3，體積0.3萬 m3，礦量0.9萬t。

3）回采I－5、I－6、I－7、II－4，礦量3.30萬t，空區(qū)體積11.38萬 m3。

4）廢石充填第三步形成的空區(qū)。

5）回采II－5，先回采II－5－1～3并膠充。礦量0.26萬t，空區(qū)體積890m3。再回采II－5－4，廢石充填剩余空區(qū)。

整個回采過程約需8個月。

4.3.2 鑿巖爆破

采用DD311鑿巖臺車。爆破采用光面爆破技術(shù)，使用2＃巖石乳化炸藥，電起爆器引爆，非電導(dǎo)爆雷管分段起爆。

4.3.3 通風(fēng)

新鮮風(fēng)流從中段進(jìn)入采場，清洗工作面的污風(fēng)從上1260m水平平巷進(jìn)入風(fēng)井、回風(fēng)巷，由風(fēng)機(jī)抽出地表。

掘進(jìn)工作面安裝局扇，壓入式通風(fēng)。壓入式通風(fēng)具有風(fēng)機(jī)及電氣設(shè)備都布置在新鮮風(fēng)流中，污風(fēng)不通過風(fēng)機(jī)，安全；有效射程遠(yuǎn)，工作面風(fēng)速較大，工作面迎頭區(qū)排煙效果好；可使用柔性風(fēng)筒，使用方便；風(fēng)筒內(nèi)壓力高于風(fēng)筒外，漏風(fēng)的新風(fēng)對排除污風(fēng)有一定的作用等優(yōu)點。

圖2 試驗采場布置圖

掘進(jìn)通風(fēng)對風(fēng)機(jī)的要求是：體積小、風(fēng)壓高、效率高、噪聲低、風(fēng)量可調(diào)、堅固、防爆。局部通風(fēng)機(jī)有軸流式和離心式等。前者體積小，效率高，方便使用，巷道掘進(jìn)中廣泛應(yīng)用：而此風(fēng)機(jī)噪聲大，需配置消聲裝置。

實施綜合防塵，采用濕式鑿巖和放炮后噴霧灑水以降低粉塵濃度。

4.3.4 出礦

使用扒渣機(jī)NWY－100L、NWY－120L型扒礦機(jī)出礦，礦石通過卡車直接運(yùn)輸至1120m平硐口。

4.3.5 采場支護(hù)

采用控制爆破技術(shù)，盡量減小頂板的破壞。要求兩幫光滑平整，頂板略呈拱形。根據(jù)采場頂板穩(wěn)固情況分為三級，一級穩(wěn)固型頂板不用支護(hù)。二級不穩(wěn)固型頂板支護(hù)方案：采用縫管式錨桿，掛網(wǎng)臨時支護(hù)。三級破碎型頂板支護(hù)方案：首先采用縫管式錨桿，掛網(wǎng)臨時支護(hù)。然后采用錨索永久支護(hù)，錨索采取梅花形布置。

4.3.6 充填

采用井下移動式泵送充填系統(tǒng)，試驗盤區(qū)膠結(jié)充填采場共7個，充填灰砂比為1∶2～1∶6。I－1～I(xiàn)－4、II－1、II－2采場灰砂比為1∶4，II－5采場灰砂比為1∶2，II－3采場灰砂比為1∶6.充填管路從1160m水平巷道引入采場。充填水排至中段（分段）大巷水溝，直接或經(jīng)措施井匯至中段水倉。

興隆磷礦試驗盤區(qū)二步驟采場設(shè)計采用廢石充填，廢石充填料經(jīng)汽車托運(yùn)至試驗采場，通過鏟運(yùn)機(jī)推運(yùn)充填空區(qū)充填，充填可采用砂漿澆面，以保證接頂。

4.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

采場礦量：9.55萬t。

礦塊綜合生產(chǎn)能力：250～300t/d。

采掘千噸比：18.9m3/kt。

貧化率：無設(shè)計貧化。

損失率：1.74%（臨時礦柱回采）；19.53%（臨時礦柱不回采）。

5 結(jié)論

興隆磷礦兩步驟回采嗣后充填采礦，將極大的提高資源利用率，實現(xiàn)無廢開采，確?；夭砂踩?，推進(jìn)礦山的可持續(xù)發(fā)展。項目符合國家綠色礦山發(fā)展要求，形成的成套充填采礦、安全監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)，可為湖北省乃至全國同類礦山做出技術(shù)示范，具有極大的經(jīng)濟(jì)社會效益。

［1］《采礦設(shè)計手冊》編委會，采礦設(shè)計手冊（4）：礦山機(jī)械卷［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988.

［2］解世俊.金屬礦床地下開采［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1986.

［3］周愛民.礦山廢料膠結(jié)充填［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

Study on subsequent－filling mining method in Xinglong phosphate mine

ZHOU Lei1，WANG Hu－xin2，CAI Gui－sheng1，LI Hui1，HU Jian－jun2
（1.Hubei Xingfa Chemicals Group Co.，Ltd.，Yichang 443000，China；2.Beijing General Research Institute of Mining ＆ Metallurgy，Beijing 100160，China）

Room and pillar mining method is being used by Xinglong phosphate mine，which needs a large number of pillars in mining process.It led to low recovery rate of ore，and disposal goaf engineering complexly.Safety management is more stressful.The combination of present situation and mining conditions，research use the room and pillar subsequent filling method in two steps，Shallow blasting，two steps mining.First，we stope pillars，using high－strength cement filling；second，stope rooms，using noncemented mine tailings or waste rock filling，there is no large goaf exposed.This mining method is good to increase the recovery rate of ore resources；at the same time，reduce tailings waste pollution caused by emissions on the earth′s surface environment，while，improve the environment in mining area，and reduce slag dam flood control pressure to stop.

room－and－pillar method；room；pillar；subsequent－filling mining method

“中低品位磷礦清潔充填與加工關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項目資助（編號：2013BAB07B03）；國家十二五科技支撐計劃“深部金屬礦床開采過程充填材料與工藝優(yōu)化技術(shù)”資助（編號：2013BAB02B02）

TD853.32

A

1004－4051（2014）S2－0182－03

2014－10－12