昆阳磷矿极薄矿脉露天开采技术

何勤理 王孟来 廖永波

（云南磷化集团有限公司研发中心）

近年来，磷矿资源危机日益加重，资源节约与综合利用的呼声逐渐增多［1］。为节约国家有限的磷矿资源，减小开采损失，对极薄矿体回收技术的研究成为必然。此外，矿山先进设备的更新以及矿石价格的不断攀升，为此类矿产开发利用提供了优越的装备条件与市场氛围。就极薄矿体露天开采工艺技术而言，已有学者开展过锰、铝等有色金属极薄矿体的开采技术研究［2-3］，但暂未发现针对类似薄磷矿等低价值矿种回收技术的探讨。

昆阳磷矿的矿床为稳定的层状，赋存有2层矿体，上层矿平均厚度为5.64 m，P2O5平均含量21.23%，比较稳定；中间有一层平均厚度为2.0 m的泥质粉砂岩夹层，易风化，遇水极易泥化；下层矿平均厚度为2.11 m，P2O5平均含量27.89%，受地质作用影响较大，底板产生不均匀起伏，局部下层矿体出现尖灭现象，为矿石的回采工作带来了很大的难度。昆阳磷矿经过40多年的开采，大部分区域已进入深部，下层矿不可采区域逐渐增多，其中存在大范围厚度在1.0 m以下的极薄矿体。由于过去地质报告、初步设计、开发利用方案均未对该类矿体进行开采设计，且开采成本较高，未进行开发利用。初步估算，仅二采区和四采区东采场此类矿石就达4万余吨，P2O5含量为29.0%～23.5%，有很高的利用价值。

昆阳磷矿计划对二采区和四采区东采场下层矿出现的大范围厚度在1.0 m以下的极薄矿体进行开采，重点对开采过程中如何降低损失率、提高回收率进行探讨，为类似矿山极薄矿体的回收利用提供参考。

1 昆阳磷矿下层极薄矿体开采条件

昆阳磷矿通过对二采区和四采区东采场极薄矿体进行现场考察后，制定了勘探方案，确定开采对象为二采区19#～27#勘探线、2 020～2 080 m水平范围内与四采区东采场43#～47#勘探线、2 180～2 240 m水平范围内赋存的极薄矿体，圈定10个极薄矿块，有4个面积小于1 000 m2。其中，二采区下层矿7个矿块，四采区东采场下层3个矿块。

经过对夹层厚度、夹层物理性质、矿石物理性质等进行详细的经济效益分析后，确定对于厚度1.0 m以下的夹层采用CATD9型推土机机械破碎后开采，对于厚度在0.4 m以上、1.0 m以下的矿体采用爆破法破碎后开采，而对于厚度在0.4 m以下的矿体，考虑到开采过程中不可避免的底板废石混入导致贫化以及开采成本问题，该部分矿体根据现场矿石硬度及风化情况，进行人工回收。

2 开采方案设计

2.1 开采方案选择

方案设计充分利用现有高效、机动灵活的开采设备，对原长壁式采矿方法进行拓展细化，以期降低成本，实现磷矿极薄矿体高效、经济回收。

由于此部分矿体均为下层矿，夹层、矿石厚度分布不均，因此，确定对于需要爆破的夹层采用102 mm孔径的Ranger700型潜孔钻机进行穿孔，装入2#岩石乳化炸药爆破，对于需要爆破的矿石采用手风钻穿孔，小药卷装药爆破［4］。为有效发挥大型铲装设备功效，根据设备有效工作范围，以回采区域面积和爆堆高度确定不同的铲装运输方式。

对于夹层废石，根据夹层极易风化、遇水泥化快的特性，在圈定的矿块中，面积小于1 000 m2、厚度小于2.0 m的，挖机可直接松动翻倒至采空区。夹层厚度2.0～4.0 m时，由于爆破后爆堆隆起高度不够，且废石量较少，采用2 m3斗容的PC400型反铲挖机翻倒的方式直接排弃至采空区，1个台班可完成；夹层厚度大于4.0 m时，爆破后采用PC400型反铲挖机直接装车运至就近内排土场，小推土机清理矿面，2个台班可完成装运；对于开采范围1 000 m2以上的大矿块，夹层厚度小于4.0 m的，爆破后先采用CATD9型推土机集堆，并清理矿面，PC400型反铲挖机装车运至内排土场，推土机1个台班、挖机2个台班可完成装运。

对于面积在1 000 m2以内的小矿块，采用人工回收的方式进行开采；对于面积在1 000 m2以上的大矿块，矿石厚度0.4～1.0 m时，采用手风钻打眼爆破，推土机堆集，反铲小挖机装车，底板上残留矿由人工回收；矿石厚度0.40 m以下的，视矿石强度以及夹层厚度等情况，采用人工选择性回收。

在生产的过程中，根据矿岩性质，对孔网参数作适当调整，夹层爆破采用3.5 m×3.5 m孔网布置，超深10%；矿石孔网参数调整为1.0 m×1.0 m，超深15%［5］。

2.2 保障措施

为保障下层极薄矿体开采安全、顺利施工，应遵循如下保障措施：①勘探工作细致到位，加强取样代表性，保证经济效益；②加强夹层清理，减小贫化率；③加强布孔、验孔工作，保证钻孔的均匀度、深度；④加强现场管理，确保爆破安全；⑤加强技术人员的培训工作，提高技术人员的设计水平及现场应变能力；⑥加强人工回收管理，提高矿石回收率。

3 方案实施

3.1 夹层、矿石处理

对二采区和四采区东采场中的10个极薄矿块进行回收，方案实施过程中，夹层及矿石处理方式汇总见表1。

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3.2 应用情况

通过项目的实施，在圈定的10个极薄矿块范围内，实现回收矿石4.15万t，其中加工原料矿3.62万t，浮选原料矿0.53万t；剥离岩土12.38万m3，其中运输岩土7.46万m3，挖机直接翻倒4.92万m3。采出矿石情况见表2。

方案实施过程中，实际岩土剥离工艺成本13.53元/m3，矿石开采工艺成本30.34元/t，费用共计293.40万元（表3），折算到矿石单位直接成本为70.76元/t。

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通过项目的实施，回收矿石41 465.06 t，其中P2O5含量27.50%以上的高品质矿36 117.11 t，浮选原料矿5 347.95 t，按目前市场价格高品质矿石180元/t，浮选矿80元/t计算，经济效益达到399.48万元。此外，通过开采极薄矿体，对夹层进行了规划处理，提高了昆阳磷矿内排土场的安全性，安全效益明显。

4 结语

（1）利用现有高效、机动灵活的开采设备，对原露天长壁式采矿方法进行拓展细化，突破基于常规工艺和设备配套的设计理念，对不同型号的铲装运排以及穿孔设备优化组合，实现下层极薄矿体的有效、经济开采，总体技术经济效果显著。

（2）通过开采下层极薄矿体，锻炼了采矿技术人员的现场应变能力，能够更加合理地调配采矿资源。

（3）该极薄矿体开采技术提高了矿产资源的回采利用率，符合资源保护政策，经济和社会效益良好，项目的实施有利于矿山经济可持续发展。

（4）矿山现有设备较多，为发挥各设备的最大生产能力，计划在今后的开采中，合理的布置采场工作面，并针对各设备的性能，合理设置采场工作面参数。