磷石膏充填采矿法在马路坪矿段的应用＊
2010-11-17何忠国龙再显黎正强
姚 华,何忠国,龙再显,黎正强
(贵州开磷集团矿业总公司, 贵州贵阳 550302)
磷石膏充填采矿法在马路坪矿段的应用＊
姚 华,何忠国,龙再显,黎正强
(贵州开磷集团矿业总公司, 贵州贵阳 550302)
贵州开磷集团公司马路坪矿段成功的应用了磷石膏充填采矿法。上行式磷石膏充填采矿法能提高矿石回收率、降低贫化率,同时实现了磷石膏废料的减量化、资源化、效益化处理,既符合国家循环经济政策,又提高了企业的经济效益。
阶段空场嗣后充填采矿法;采场结构参数;回采工艺;磷石膏
开磷集团马路坪矿是一座中型磷矿石矿山,先后选用了留矿法、崩落法、端部退采锚杆护顶空场法等采矿方法。现阶段转入深部开采,地质变化趋于复杂,采场地压大,矿石回收率下降,贫化率上升。同时开磷集团磷矿石深加工产生了大量磷石膏废料,堆积于地表造成安全隐患,因此开磷集团从2004年开始进行磷石膏充填采矿。
1 矿床开采技术条件
1.1 地质概况
马路坪矿段位于磷矿区中部,洋水背斜东翼,呈东倾,南北走向,北起F210断层,南至E15线,走向长度3200m,矿体受F41、F43逆断裂作用,矿体被逆推重叠为上、下两盘矿。矿体平均厚度约5m,上盘矿平均倾角在25°～30°,下盘矿平均倾角在35°～45°,P2O5含量32%左右,是全国少有的高品位磷矿区。矿岩节理发育,断层多,假顶厚,稳定性差。
1.2 开拓系统
矿段开拓系统由斜巷、中段运输平巷、盘区斜坡道、采场溜井、主溜井、胶带斜井等组成。目前750,700中段采矿,640中段开拓。材料、人员由斜巷无轨运输运至井下,矿石通过主溜井、胶带斜井运至地面。
2 上行式磷石膏充填采矿法
2.1 盘区划分及采场结构参数
上行式磷石膏充填采矿法如图1所示。将矿段划分为中段→盘区→分层→采场,实施阶段上行开采,即从中段开始,按盘区斜坡道、分层脉外平巷、采矿径路、采准平巷的开采顺序由下向上开采。各分层按25～30m划分为矿房,第一步开采1,3,5等单号矿房,嗣后磷石膏充填矿房,第二步在单号矿房磷石膏胶结体达到设计强度后,开采2,4,6等双号矿房。按此顺序交替开采,交替充填每个矿房,在下分层开采完后开采上分层,至中段开采结束后再转入下一中段。
中段按50m划分,每个中段划分为4个分层,每个分层12.5m高,每分层按30m划分矿房。分层平巷布置在脉外,距矿体20m,巷道断面为4.2m×3.6m。
2.2 回采工作
第1步,从采矿径路向南北采用AXERA5-126凿岩台车施工采准平巷,南北各15m,总长30m。第2步,用SANDRIKDD310-5中深孔台车施工采矿中深孔,排距2m,孔底距1.5～1.8m,中深孔径Φ50mm。第3步,采准平巷施工到位后,在采准平巷的端部用7655凿岩机施工2.5m×2.5m的切割槽,为采矿爆破形成自由面。第4步,采场爆破,然后用ST1020柴油铲运机出矿。
2.3 采场充填
2.3.1 充填站
马路坪矿段磷石膏胶结充填站主要由磷石膏和粉煤灰供料线、水泥输送线、供水线、充填料浆制备及其输送线4条生产线组成,工艺流程见图2。
充填工作开始时,磷石膏和粉煤灰混合物料装入1#料仓,通过1#振动放料机均匀把物料放入1#皮带运输机运到打散机,物料经过打散机打散后落到振动筛上,大于30cm物料落入手推车中需二次打散,小于30cm物料进入2#料仓,通过2#振动放料机把物料放入2#皮带运输机运到双轴搅拌机和其它物料进行搅拌。水泥从水泥仓中经螺旋给料机运到螺旋计量称,然后进入双轴搅拌机内和其它物料进行搅拌混合。水通过电磁阀调节经过电磁流量计进入双轴搅拌机。
图1 上行式磷石膏充填采矿法
图2 充填站工艺流程
磷石膏、粉煤灰、水泥、水按照充填配比进入双轴搅拌机内进行混合搅拌,然后进入强力合化搅拌机进行二次搅拌,然后进入混凝土泵车内进行三次搅拌。按水泥∶粉煤灰∶磷石膏为1∶1∶4比例搅拌成的磷石膏膏体,在重力和辅助泵力作用下,经充填管道输送至井下充填采场。
2.3.2 采场充填
矿房矿石采完形成充填采场,首先在采矿径路施工充填体的挡墙,挡墙必须施工在采矿径路稳定段,挡墙材料为圆木、木板、脱水布(一般用麻袋)。在挡墙施工完后,在挡墙与径路接壤处喷射混凝土保证磷石膏膏体不从缝隙流出,挡墙必须有足够的强度和稳定性,抵抗来自磷石膏膏体的侧压力。安装脱水管,脱水管采用Φ90mmPE型管,在管子上使用电钻钻Φ12mm的脱水孔,为了保证脱水效果,脱水管需安装两根。准备工作结束,从上分层采矿径路向充填采场充填磷石膏充填料膏体。在充填过程中必须在充填挡墙、进料口、地表充填站安装联系电话,派专人监护,保证充填过程的安全。当发现挡墙压力太大或其它不安全因素时,应及时通知地表充填站停止充填。
2.4 技术经济指标
马路坪矿段2009年在750中段4#盘区755、765分层实施充填采矿已经取得了很好的效果,采出矿量5.8万t,充填磷石膏3.2万t。矿石回收率从70%提高到81.2%,贫化率从6%下降到4%。充填采矿的实施提高了矿石的回收率,延长了矿山的服务年限,有效的消耗了磷石膏废料,创造了很好的经济效益和社会效益。
3 结 论
(1)马路坪矿段750中段充填采矿的良好效果,为在700中段推广实施充填采矿打下了很好的基础。
(2)充填采矿改变了采矿方式,从下行式开采改为上行式开采,避免了下行式开采需要预留隔废矿层和矿柱,减少了矿石的损失。同时避免了预留隔废层在自重和顶板压力下破坏,使上分层的废石冲至采矿分层,造成矿石的损失、贫化率的上升。
(3)上行式充填采矿改变了地压的分布,减少了地压的传递。充填采矿地压主要来源于矿房采矿过程中应力释放和顶板自重,由于地压来源少,在采矿过程中不易发生冒顶事故,能很好的保证采矿人员和设备的安全。
(4)充填采矿在脉外巷道中施工采矿径路,各个矿房独立,增加了采矿工作面,大大提高了采矿能力,避免了端部退采只有一个工作面采矿的不足。
(5)磷石膏充填采矿能有效的消耗磷石膏,减少磷石膏对自然环境的破坏,符合国家废物资源化、减量化的产业政策。
(6)充填采矿不足之处是在下分层采矿中,为了保证下一步上分层采矿安全需在上分层留底板三角矿,降底了矿石的回收率。
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国家科技支撑计划课题(2007BA08B01).
2010-02-07)
姚 华(1973-),男,贵州德江人,工程师,主要从事矿山测量、地质、采矿、工程设计、数字化矿山等技术研究与管理方面的工作。
