王集磷礦Ph1礦層-80 m中段采礦實(shí)踐

陳松巍 卜繼霞

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司）

王集磷礦隸屬于湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，該公司開采時(shí)間較長，王集磷礦的面積是2.254 km2，礦區(qū)范圍則是4個(gè)拐點(diǎn)圈定，該礦的開采深度是+300～-146 m[1]。礦區(qū)范圍拐點(diǎn)坐標(biāo)見表1。

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1 王集磷礦開采背景

在王集磷礦的礦區(qū)范圍內(nèi)，該磷礦礦體呈現(xiàn)層狀產(chǎn)出，該礦分布情況穩(wěn)定。礦體平均走向?yàn)?46°，傾向?yàn)槟衔?，平均傾角為32°。Ph1礦層已控制礦體長為2 600 m，礦層底板出露最高高程為+270 m，出露最低高程為+129 m，最深控制高程為-146 m，最大勘探垂深為416 m。平均控制斜深為463 m，最大控制斜深為664 m。礦層南、北兩端分別被3個(gè)橫斷層破壞，礦層發(fā)生錯(cuò)斷位移。

該礦層厚度變化在13.47～3.37 m，礦體沿傾向上的厚度比走向大，在-30 m以上，斜深400 m左右范圍內(nèi)，礦體厚度尚較穩(wěn)定，但在-30 m以下礦體厚度變化大，穩(wěn)定性差，其最大者為220線，在-94 m標(biāo)高尖滅，228線及212線亦有類似的變薄趨勢。礦層P2O5含量是22.24%～31.98%，P2O5的平均含量是25.44%，屬中等品位，礦石以Ⅱ級品為主。

2 礦山開拓運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王集磷礦當(dāng)前采用的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)是箕斗斜井提升運(yùn)輸系統(tǒng)，使用有軌電機(jī)車在礦井中段進(jìn)行運(yùn)輸。王集磷礦各采場的礦石用電耙耙運(yùn)到放礦溜井，裝進(jìn)2.5 m3側(cè)卸式礦車內(nèi)，使用架線式電機(jī)車通過中段運(yùn)輸巷道與運(yùn)礦石門裝入主溜礦井，通過主溜井下部的裝礦計(jì)量硐室卸入主斜井箕斗，由箕斗斜井提升運(yùn)輸系統(tǒng)提升到地面，再用電機(jī)車運(yùn)輸?shù)降孛嫔系倪x礦廠原礦倉。礦山開拓運(yùn)輸系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

2.1 主斜井（箕斗斜井）

硐口坐標(biāo)：X=3 485 105.06 m，Y=37 617 301.01 m，Z=+142 m，方位角α=260°22'36"。主斜井布置在礦段中部太陽山附近。主斜井布置在Ph1礦層的底板，凈斷面積為14.31 m2，傾角為30°。斜井井口段采用鋼筋混凝土支護(hù)，其他部分采用噴混凝土支護(hù)。目前主斜井已掘進(jìn)至-142 m，斜井箕斗裝載點(diǎn)標(biāo)高為-115 m和-130 m，主要負(fù)責(zé)-80 m水平以上的礦體的提升運(yùn)輸。

2.2 副斜井

副斜井口布置在Ph1礦層的底板W219號勘探線附近，硐口坐標(biāo)：X＝3 484 975.68 m,Y＝37 617 300.27 m，Z＝+149 m；方位角α=242°30'00"。副斜井凈斷面積為8.59 m2，斜井傾角為28°，現(xiàn)已掘至掘至-80 m中段，作為提升人員、材料、廢石和進(jìn)風(fēng)及鋪設(shè)管纜兼提升部分礦石用。

2.3 輔助斜井

井口布置在Ph1礦層礦體的下盤W218號勘探線附近。硐口坐標(biāo)：X=3 484 844.58 m,Y=37 617 252.26 m,Z=+137 m；方位角α=260°22′36”。輔助斜井凈斷面積為8.59 m2，斜井傾角為27°40′，現(xiàn)已掘至Ph1礦層-50 m中段。

2.4 南風(fēng)井

南斜風(fēng)井布置在W206～W207線，現(xiàn)已掘至-80 m，通過石門與各中段相連，作為回風(fēng)和安全出口。硐口坐標(biāo)：X＝3 483 722.01 m，Y＝37 617 675.51 m，Z＝+183 m；方位角α＝277°。其凈斷面積為6.15 m2。

2.5 北風(fēng)井

北風(fēng)井布置在Ph1礦層的底板W231勘探線附近，現(xiàn)已掘至-80 m，通過石門與各中段相連，作為回風(fēng)和安全出口，其坐標(biāo)：X＝3 486 073.26 m，Y＝37 616 813.71 m，Z＝+127 m；方位角α為249°。其凈斷面積為6.15 m2。

2.6 南進(jìn)風(fēng)井

南進(jìn)風(fēng)井主要負(fù)責(zé)南采區(qū)進(jìn)風(fēng)的通道，利用原南區(qū)135 m平硐，其井口坐標(biāo)：X＝3 484 647.63 m，Y＝37 617 302.11，Z＝+140 m，其凈斷面積為7.1 m2。

2.7 措施斜坡道

措施斜坡道利用原南采區(qū)斜坡道，其井口坐標(biāo)：X＝3 484 573.38 m，Y＝37 617 280.19 m，Z＝+141 m。設(shè)計(jì)凈斷面尺寸為3 m×2.8 m，巷道大部分圍巖穩(wěn)定性較好，采用噴混凝土和不支護(hù)型式，目前已掘進(jìn)至-65 m水平，坡度為15%，部分地段達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行刷幫和降坡度以滿足設(shè)計(jì)要求；本次設(shè)計(jì)將其和下部延伸斜坡道進(jìn)行連接，只作為無軌設(shè)備下放通道兼做安全出口。

2.8 廢石場及其防洪排水

基建期總廢石量約為1.24萬m3，生產(chǎn)期廢石量約為0.11萬m3/a?；◤U石裝車后經(jīng)副斜井運(yùn)出地表，而后通過汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至副斜井東南側(cè)附近的太極埡廢石場，太極埡廢石場原設(shè)計(jì)庫容為68萬m3，占地面積約為2.8萬m3，攔碴壩長為85.3 m，并有截洪溝等設(shè)施，防止發(fā)生泥石流。近年來，當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)大量利用廢石場內(nèi)原有堆存廢石作為建筑砂石料，目前廢石場內(nèi)已基本無廢石，可以滿足項(xiàng)目基建期廢石的堆存。生產(chǎn)期廢石量很少，就近充填采空區(qū)。

3 采礦方法的確定

礦山保有儲量的礦體厚度不大，其中Ph1礦層礦體平均厚度約為6 m，根據(jù)礦床開采技術(shù)條件，結(jié)合荊襄地區(qū)磷礦生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及本礦的實(shí)際情況，原設(shè)計(jì)的采礦方法為淺孔（分層）房柱采礦方法，采場均為電耙出礦。礦山實(shí)際采礦生產(chǎn)過程中，電耙出礦效率較低，因此將采礦方法調(diào)整為分段空場淺孔（分層）房柱采礦法，盤區(qū)鏟運(yùn)機(jī)出礦見圖1。

該礦對礦體厚度小于3.5 m的礦體，采用全厚一次性回采；對礦體厚度大于3.5 m的礦體實(shí)施分層開采，因此，王集磷礦確定了淺孔房柱采礦方法及淺孔分層房柱法進(jìn)行采礦，而且這2種采礦方法已在王集磷礦使用多年，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

4 采礦工藝

4.1 盤區(qū)構(gòu)成要素

順著礦體朝向每次間隔444 m布設(shè)盤區(qū)，盤區(qū)高度是30 m，與中段高度相同；每次間隔20 m左右設(shè)置1個(gè)礦塊，礦房跨度是10～15 m，礦房間設(shè)置間柱尺寸是（8～6）m×6 m，留設(shè)10 m寬連續(xù)礦柱在盤區(qū)間。盤區(qū)內(nèi)順著走向設(shè)置2條脈內(nèi)分段巷道，分段高度分別是9、10 m。盤區(qū)中部設(shè)置1條脈內(nèi)盤區(qū)輔助斜坡道，坡度是15%，中段運(yùn)輸巷道與各分段和巷道脈內(nèi)斜坡道（高度為11 m）相連[2]。盤區(qū)內(nèi)的礦塊切割工作完畢后，順著切割方向從上山到下山方向進(jìn)行回采。3 m左右的薄礦體單層一次性進(jìn)行爆破回采；6 m左右的礦體則使用分層爆破進(jìn)行回采，要求每個(gè)分層3 m左右，從上而下分層回采。盤區(qū)的水平方向由南北兩側(cè)向盤區(qū)斜坡道方向進(jìn)行退采。

4.2 采準(zhǔn)切割

盤區(qū)內(nèi)沿走向方向布置2條脈內(nèi)分段巷道，盤區(qū)中部布置1條脈內(nèi)盤區(qū)輔助斜坡道，坡度為15%，脈內(nèi)斜坡道同中段運(yùn)輸巷道及各分段巷道相連，設(shè)置2條2.5 m×2.5 m溜井在盤區(qū)中部，分別通過頂板穿脈巷道與2條脈內(nèi)分段巷道相連。另外，在盤區(qū)連續(xù)間柱中間布置1條人行通風(fēng)天井與上中段相連通，當(dāng)作盤區(qū)回風(fēng)通道和安全出口。每個(gè)礦塊中部掘開1條切割上山，并且在上山的下部進(jìn)行切割。采用HT81型鑿巖臺車或YT-28型淺孔鑿巖機(jī)進(jìn)行鑿巖采準(zhǔn)工作，采用YT-28型、YSP45型淺孔鑿巖機(jī)進(jìn)行鑿巖切割[3]。

4.3 回采工藝

盤區(qū)內(nèi)礦塊切割工作完成后，沿切割上山自下而上回采。3 m左右的薄礦體單層一次爆破回采；6 m左右的礦體采用分層爆破回采工藝，每個(gè)分層3 m左右，先回采上分層，再回采下分層，如遇頂板不穩(wěn)固情況，需先將頂板加網(wǎng)錨固，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)度為200 mm×200 mm，錨桿網(wǎng)度為1 m×1 m，根據(jù)工程類比法，礦山選用長度為1.8 m，直徑為3 mm縫管式錨桿，錨固力不小于60 kN，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際探礦情況調(diào)整錨桿長度，保證錨桿插入穩(wěn)定巖層的深度大于0.5 m。

采用YT-28型淺孔鑿巖機(jī)和YSP45型上向式淺孔鑿巖機(jī)鑿巖作為礦房，直徑是38～42 mm的炮孔。用2＃巖石乳化炸藥進(jìn)行非電起爆系統(tǒng)起爆，爆破工作完成后，將礦體爆落至分段巷道內(nèi)，出礦塊度要求不大于400 mm。然后在分段巷道內(nèi)通過鏟運(yùn)機(jī)（盤區(qū)運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)，可考慮用扒渣機(jī)配合井下汽車進(jìn)行出礦）將爆落的礦石鏟運(yùn)至盤區(qū)溜井，再通過溜井底部振動(dòng)放礦機(jī)卸入汽車（Ph1礦層-80 m以下各中段）。采場用貫穿風(fēng)流通風(fēng)。新鮮風(fēng)從盤區(qū)輔助斜坡道或人行通風(fēng)天井進(jìn)入分段巷道，采場爆破后采用局部扇加強(qiáng)通風(fēng)，沖洗工作面后，進(jìn)入上中段回風(fēng)巷道。

4.4 礦柱回采及頂板管理

大多數(shù)采場礦柱不回收。中段生產(chǎn)完成時(shí)，根據(jù)礦房頂板穩(wěn)定情況對部分沿脈平巷底柱進(jìn)行回收。每次爆破后要及時(shí)處理頂板的浮石，施工人員不能進(jìn)入采空區(qū)，確保采場回采安全。使用現(xiàn)有的地壓監(jiān)測系統(tǒng)，積極安裝相應(yīng)的地壓監(jiān)測儀器，對下部礦柱與井巷的地壓情況進(jìn)行監(jiān)測，在采空區(qū)的頂板布置若干個(gè)測點(diǎn)，對頂板的下沉情況進(jìn)行觀測，在下部一層礦已經(jīng)開采的區(qū)域需要布置多個(gè)觀測點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)信號或者安全隱患，應(yīng)要及時(shí)進(jìn)行處理，保證安全生產(chǎn)[4]。

4.5 采空區(qū)處理

從礦山生產(chǎn)情況觀察，礦層與頂板有很好的穩(wěn)固性，當(dāng)前，大多采空區(qū)穩(wěn)固性較好。實(shí)踐證明，采空區(qū)的礦柱尺寸合適，礦柱強(qiáng)度高，能維持采空區(qū)較長時(shí)間的穩(wěn)定狀態(tài)。所以，在合適的開采深度內(nèi)，用礦柱支撐采空區(qū)是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)適用并且行之有效的辦法[5]。

所以，王集磷礦主要采用及時(shí)封閉采空區(qū)的辦法對采空區(qū)進(jìn)行處理，并且用生產(chǎn)期的廢石充填采空區(qū)，將來在條件適當(dāng)?shù)那闆r下采用尾砂填充采空區(qū)，可以達(dá)到更好的穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié) 語

通過對王集磷礦開采條件分析，確定了礦山開拓運(yùn)輸系統(tǒng)和回采工藝，確定了淺孔房柱采礦方法及淺孔分層房柱法。更好地為王集磷礦Ph1礦層的開采服務(wù)。