CN114718571A - 一种适用于近距离多层磷矿的采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采矿技术领域，特别涉及一种适用于近距离多层磷矿的采矿方法，其中所述多层磷矿包括自上而下储存有上磷矿层(Ph₃)、中磷矿层(Ph₂)和下磷矿层(Ph₁)三层矿体，所述上磷矿层由结核状磷块岩构成，所述中磷矿层为磷夹石层，所述下磷矿层由致密块状硅质磷矿岩构成；开采时，将上磷矿层、中磷矿层和下磷矿层视为整体一次采全高，在所述上磷矿层中布置中段运输巷。本发明的方法避免了Ph₁磷矿层出现超前开采，形成空区；充分利用了Ph₃磷矿层顶板围岩稳固性较好的特点，保证采场稳定的情况下减少了顶板支护的成本，同时全采避免了Ph₂软弱夹石层作为Ph₁磷矿层顶板的情况发生，提高了采矿安全性。

Description

一种适用于近距离多层磷矿的采矿方法

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，特别涉及一种适用于近距离多层磷矿的采矿方法。

背景技术

磷矿石具有“储量大、富矿少”的特点。一般而言，磷矿自下而上储存有Ph₁～Ph₃三层矿体，且各矿层间垂直距离普遍较小，在分层开采的过程中难免相互影响，产生安全隐患。再者，长期以来在“采富弃贫”的思想下，大多数磷矿山以“中富矿”的Ph₁矿层为主体进行开采，此时顶板为普遍较为松散的Ph₂夹石层，极易发生顶板冒落事故，回采风险大、资源损失率高。为实现近距离多层磷矿的同步安全高效开采，亟需开发一种生产效率高、安全性好、矿产回采率高的磷矿体开采方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种适用于近距离多层磷矿的采矿方法，具有生产效率高、安全性好、矿产回采率高的优点。

具体地，本发明采取如下技术方案：

一种适用于近距离多层磷矿的采矿方法，所述多层磷矿包括自上而下储存有上磷矿层(Ph₃)、中磷矿层(Ph₂)和下磷矿层(Ph₁)三层矿体，所述上磷矿层由结核状磷块岩构成，所述中磷矿层为磷夹石层，所述下磷矿层由(致密块状)硅质磷矿岩构成；开采时，将上磷矿层、中磷矿层和下磷矿层视为整体一次采全高，在所述上磷矿层中布置中段运输巷。

本发明将Ph₁～Ph₃三层矿体视为整体一次采全高，简化了开采工艺，避免了Ph₁磷矿层出现超前开采，形成空区；中段运输巷沿矿体走向布置于Ph₃内，既采准矿体，又作为矿石运输巷道，充分利用了Ph₃磷矿层顶板围岩稳固性较好的特点，保证采场稳定的情况下减少了顶板支护的成本，同时全采避免了Ph₂软弱夹石层作为Ph₁磷矿层顶板的情况发生，提高了采矿安全性；而且磷矿石回采率可达90％以上，提高了矿山的经济效益。

在本发明的一些实例中，所述中段运输巷的断面初始尺寸规格为(4～6)m×(3～5)m。

在本发明的一些实例中，开采时沿矿体垂直高度每隔35～40m设置一个中段。

在本发明的一些实例中，开采时沿沿矿体走向方向布置若干盘区。

在本发明的一些实例中，每个盘区的上部预留顶柱，下部预留底柱，相邻盘区之间预留连续间柱，盘区内矿房矿柱交替布置。所述顶柱宽4～8m，底柱宽7～10m，连续间柱宽12～18m。矿房宽度7～10m，矿柱宽度10～15m。

在本发明的一些实例中，所述盘区内回采顺序为沿矿体走向从一侧向另一侧推进，采用“隔一采一”的方式回采。

在本发明的一些实例中，所述矿房内采用分层开采。

在本发明的一些实例中，所述矿房内的开采作业先进行切顶工作，切顶上山之后进行顶板支护，以保证顶板稳定。

在本发明的一些实例中，所述顶板支护采用锚杆加锚索联合支护。顶锚长度2～4m，锚杆间排距0.5～2m，锚索长度4～8m，排距2～4m，间距1～3m。锚杆采用Φ15～30，30～50Mn螺纹钢，锚索采用5～10股Φ3～9mm的钢绞线锚索。锚杆加锚索联合支护过程中并挂钢筋网片喷射混凝土。

在本发明的一些实例中，开采时，每层矿房或矿柱的中心施工一条凿岩巷道，在盘区底柱内正对每个矿房的凿岩巷道位置施工一条出矿巷道，在盘区顶柱内正对每层矿房的凿岩巷道位置施工一条回风兼充填巷道。

在本发明的一些实例中，完成所述切顶工作及凿岩巷道施工后，回采所述矿房的下部矿层。所述回采方法采用垂直中深孔爆破，人工装药爆破，矿房内回采顺序为分层自上而下回采，层与层的矿房回采工作面之间的超前距离大于15m。

所述垂直中深孔爆破前，为提供爆破补偿空间，需在矿体一侧端部沿矿体倾斜方向向上掘进切割槽，切割槽高度小于分段高度，切割槽的设计为后续爆破后的岩石提供补偿空间。

所述垂直中深孔爆破采用1～5段半秒(HS)非电导爆管雷管起爆，分别以掏槽眼、辅助眼、帮眼、顶眼、底眼为序分段起爆。

在本发明的一些实例中，所述矿房出矿结束后，在矿房采空区的底部构筑充填挡墙，对采空的矿房进行充填。在充填前，在所述矿柱的中磷矿层内打入锚杆，所述锚杆打入矿体0.5～2m，锚杆露头0.5～2m，以提升锚杆与充填体胶结效果，固定破碎的中磷矿层，为矿柱回采创造稳定安全的作业环境。所述锚杆可选用40～50Mn螺纹钢树脂锚杆，杆体长度为1～3m，直径15～20mm。

在本发明的一些实例中，待矿房内的充填体达到设计强度后，对矿柱进行回采。矿柱回采时留设护顶矿柱及护壁矿柱。其他的具体回采过程与矿房回采一致。所述矿柱回采过程留设的护顶矿柱厚为2～3m，护壁矿柱厚为1～2m。

在本发明的一些实例中，开采中的矿体开拓方式采用平硐开拓、斜坡道开拓或平硐、斜坡道联合开拓方法。

在本发明的一些实例中，所述中磷矿层回采结束后，矿石不运输至地面，留置于旁边空区用以后续充填。

在本发明的一些实例中，所述采矿方法包括如下步骤：

步骤1：沿矿体垂直高度每隔35～40m设置一个中段，并布置中段运输巷道，沿矿体走向方向布置若干盘区，依据矿体岩性特征，每个盘区需在上部预留顶柱，下部预留底柱，相邻盘区之间预留连续间柱，盘区内矿房矿柱交替布置；

步骤2：盘区内回采顺序为沿矿体走向从一侧向另一侧推进，采用“隔一采一”的方式回采；矿房内视矿房高度分层开采，先进行切顶工作，切顶上山之后进行顶板支护；在每层矿房或矿柱的中心施工一条凿岩巷道，在盘区底柱内正对每个矿房的凿岩巷道位置施工一条出矿巷道，在盘区顶柱内正对每层矿房的凿岩巷道位置施工一条回风兼充填巷道；

步骤3：完成切顶工作及凿岩巷道施工后，接着回采矿房下部矿层，回采过程采用垂直中深孔爆破，人工装药爆破，矿房内回采顺序为自上而下，层与层的矿房回采工作面之间超前距离大于15m；

步骤4：矿房出矿结束后，在矿房底部构筑充填挡墙，每个矿房按照充填挡墙承载力分多步骤充填；矿房胶结充填前，在中磷矿层矿柱内打入锚杆，提升锚杆与充填体胶结效果，固定破碎的中磷矿层；

步骤5：待矿房的充填体达到设计强度后，对矿柱进行回采，矿柱回采时留护顶矿柱及护壁矿柱。其他具体回采过程与矿房回采一致。

在本发明的一些实例中，所述采矿方法为地下开采。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

应用本发明的技术方案，一次采全高简化了开采工艺，避免了Ph₁磷矿层出现超前开采，形成空区；充分利用了Ph₃磷矿层顶板围岩稳固性较好的特点，保证采场稳定的情况下减少了顶板支护的成本，同时全采避免了Ph₂软弱夹石层作为Ph₁磷矿层顶板的情况发生，提高了采矿安全性；Ph₂夹石层不运至地面，用于后续空区充填，降低了运输和充填成本。该方法在保证安全性的同时，磷矿石回采率可达90％以上，进一步提高了矿山的经济效益。

附图说明

图1为采矿流程示意图；

图2为采矿状态俯视示意图；

图3为采矿状态侧视示意图；

图4为采矿状态正视示意图；

其中：1-Ph₁矿层；2-Ph₂矿层；3-Ph₃矿层；4-中段运输巷；5-出矿巷道；6-充填挡墙；7-盘区斜坡道；8-护壁矿柱；9-回风及充填巷道；10-充填体；11-切割巷道；12-护顶矿柱；13-护壁锚杆。

具体实施方式

以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。以下实施例中所用的原料，如无特殊说明，均可从常规商业途径得到；所采用的工艺，如无特殊说明，均采用本领域的常规工艺。

一种适用于近距离多层磷矿的采矿方法，其中磷矿体自下而上储存有Ph₁矿层1、Ph₂矿层2、Ph₃矿层3三层矿体，本发明的采矿方法将Ph₁～Ph₃三层矿体视为整体一次采全高，包括开拓、采准、切割、回采等流程，采矿流程示意图如图1所示，具体流程如下。

(1)开拓：采用平硐开拓、斜坡道开拓或平硐开拓、斜坡道联合开拓方法对地下磷矿体进行开拓。

(2)采准、切割：参看图2～4，沿垂直高度每隔40m设置一个中段，在Ph₃矿层3内沿矿体走向布置中段运输巷4，既采准矿体，又作为矿石运输巷道，中段运输巷4的断面初始尺寸规格4.5m×3.8m。随着后续矿房分层回采，中段运输巷4将会逐步下扩至Ph₃矿层3底部。

沿矿体走向方向每隔196m布置一个盘区，每个盘区伪倾斜长度276.84m，形成盘区斜坡道7。每个盘区在上部预留5m宽顶柱，下部留9m宽底柱，相邻盘区之间预留15m宽连续间柱。盘区内分别布置4个矿房3个矿柱，矿房与矿柱交替布置，矿房与矿体倾向方向偏斜25°进行伪倾斜布置，矿房宽度8m，矿柱宽度12m。

盘区内回采顺序为沿矿体走向从一侧向另一侧推进，采用“隔一采一”的方式回采矿房。每个矿房分四层回采，每层约5m，先进行切顶工作，切顶上山之后锚杆加锚索支护，顶锚长度2.5m，锚杆间排距1m，锚索长度6m，排距3m，间距2m。锚杆采用Φ22，45Mn螺纹钢，锚索采用7股Φ5mm的钢绞线锚索，并挂钢筋网片喷射混凝土。

采准工作完成后，在每层矿房或矿柱的中心施工一条凿岩巷道，在盘区底柱内正对每个矿房的凿岩巷道位置施工一条出矿巷道5，在盘区顶柱内正对每层矿房的凿岩巷道位置施工一条回风兼充填巷道9。

采准切割工作采用掘进凿岩台车凿岩，矿用装载机出渣。

(3)回采：完成切顶工作及凿岩巷道施工后，接着回采下部矿层。回采过程采用垂直中深孔爆破，人工装药爆破，采用1～5段半秒(HS)非电导爆管雷管起爆，分别以掏槽眼、辅助眼、帮眼、顶眼、底眼为序分段起爆。垂直中深孔爆破前，为提供爆破补偿空间，需在矿体一侧端部沿矿体倾斜方向向上掘进切割槽(即切割巷道11)，切割槽高度小于分段高度，切割槽的设计为后续爆破后的岩石提供补偿空间。

回采包括回采矿房和回采矿柱。回采矿房时采用分层自上而下回采，层与层的矿房回采工作面之间超前距离大于15m。回采矿柱时留2m护顶，1m护壁矿柱。采场内大块用风镐等人工破碎，出矿块度要求小于300mm。采场除主通风机通风外还用局扇加强通风，并采用湿式凿岩和喷雾洒水以降低粉尘浓度。当开采矿房到Ph₂矿层2这一岩体松软、夹石层时，选用45Mn螺纹钢树脂锚杆(即护壁锚杆13)，杆体长度为2m，直径18mm，在侧向巷道壁中打入1m深，锚杆出露1m，后期充填矿房时锚杆出露部分与充填料固结，加固护壁矿柱的Ph₂矿层2，为矿柱回采创造稳定安全的作业环境。Ph₂矿层2回采结束后，矿石不运输至地面，留置于旁边空区用以后续充填。

矿房出矿结束后，在矿房采空区底部构筑充填挡墙6，每个矿房按照充填挡墙6承载力分多步骤充填。矿房长度为242.5m，为了便于充填料浆的流动，按照每个矿房分13步进行充填，每次充填约18.5m长度。采场首次充填时，浆体液面距挡墙最低点不超过2m。矿房填充完后形成填充体10。

待充填体10达到设计强度后，对矿柱进行回采，具体回采过程与矿房回采一致，但需留护顶矿柱12及护壁矿柱8。其中护顶矿柱12厚为2m，护壁矿柱8厚为1m。

经计算，采用该采矿方法的各项经济指标(参数如下表所示)：

回采率(％)	92.5
		贫化率(％)	2.7
生产能力(t/d)	231
		出矿品位(％)	20.94
采切比(m/kt)	1.75
		采矿成本(元/t)	107.14

因此，采用本发明的方案对多层磷矿进行开采，具有生产效率高、安全性好、矿产回采率高的优点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于近距离多层磷矿的采矿方法，其特征在于：所述多层磷矿包括自上而下储存有上磷矿层、中磷矿层和下磷矿层三层矿体，所述上磷矿层由结核状磷块岩构成，所述中磷矿层为磷夹石层，所述下磷矿层由硅质磷矿岩构成；开采时，将上磷矿层、中磷矿层和下磷矿层视为整体一次采全高，在所述上磷矿层中布置中段运输巷。

2.根据权利要求1所述采矿方法，其特征在于：开采时沿矿体垂直高度每隔35～40m设置一个中段；开采时沿矿体走向方向布置若干盘区。

3.根据权利要求2所述采矿方法，其特征在于：每个盘区的上部预留顶柱，下部预留底柱，相邻盘区之间预留连续间柱，盘区内矿房矿柱交替布置。

4.根据权利要求3所述采矿方法，其特征在于：所述顶柱宽4～8m，底柱宽7～10m，连续间柱宽12～18m。

5.根据权利要求3所述采矿方法，其特征在于：所述盘区内回采顺序为沿矿体走向从一侧向另一侧推进，采用“隔一采一”的方式回采。

6.根据权利要求3所述采矿方法，其特征在于：所述矿房内采用分层开采。

7.根据权利要求6所述采矿方法，其特征在于：开采时，每层矿房或矿柱的中心施工一条凿岩巷道，在盘区底柱内正对每个矿房的凿岩巷道位置施工一条出矿巷道，在盘区顶柱内正对每层矿房的凿岩巷道位置施工一条回风兼充填巷道。

8.根据权利要求7所述采矿方法，其特征在于：所述矿房出矿结束后，在矿房采空区的底部构筑充填挡墙，对采空的矿房进行充填，在充填前，在所述矿柱的中磷矿层内打入锚杆，所述锚杆打入矿体0.5～2m，锚杆露头0.5～2m。

9.根据权利要求8所述采矿方法，其特征在于：待矿房内的充填体达到设计强度后，对矿柱进行回采，矿柱回采时留设护顶矿柱及护壁矿柱。

10.根据权利要求1～9任一项所述采矿方法，其特征在于：所述中磷矿层回采结束后，矿石不运输至地面，留置于旁边空区用以后续充填。

Images