王集磷矿Ph1矿层-80 m中段采矿实践

2021-12-17陈松巍卜继霞

现代矿业 2021年11期

陈松巍卜继霞

（湖北大峪口化工有限责任公司）

王集磷矿隶属于湖北大峪口化工有限责任公司，该公司开采时间较长，王集磷矿的面积是2.254 km2，矿区范围则是4个拐点圈定，该矿的开采深度是+300～-146 m[1]。矿区范围拐点坐标见表1。

1 王集磷矿开采背景

在王集磷矿的矿区范围内，该磷矿矿体呈现层状产出，该矿分布情况稳定。矿体平均走向为346°，倾向为南西，平均倾角为32°。Ph1矿层已控制矿体长为2 600 m，矿层底板出露最高高程为+270 m，出露最低高程为+129 m，最深控制高程为-146 m，最大勘探垂深为416 m。平均控制斜深为463 m，最大控制斜深为664 m。矿层南、北两端分别被3个横断层破坏，矿层发生错断位移。

该矿层厚度变化在13.47～3.37 m，矿体沿倾向上的厚度比走向大，在-30 m以上，斜深400 m左右范围内，矿体厚度尚较稳定，但在-30 m以下矿体厚度变化大，稳定性差，其最大者为220线，在-94 m标高尖灭，228线及212线亦有类似的变薄趋势。矿层P2O5含量是22.24%～31.98%，P2O5的平均含量是25.44%，属中等品位，矿石以Ⅱ级品为主。

2 矿山开拓运输系统设计

王集磷矿当前采用的开拓运输系统是箕斗斜井提升运输系统，使用有轨电机车在矿井中段进行运输。王集磷矿各采场的矿石用电耙耙运到放矿溜井，装进2.5 m3侧卸式矿车内，使用架线式电机车通过中段运输巷道与运矿石门装入主溜矿井，通过主溜井下部的装矿计量硐室卸入主斜井箕斗，由箕斗斜井提升运输系统提升到地面，再用电机车运输到地面上的选矿厂原矿仓。矿山开拓运输系统示意图如图1所示。

2.1 主斜井（箕斗斜井）

硐口坐标：X=3 485 105.06 m，Y=37 617 301.01 m，Z=+142 m，方位角α=260°22'36"。主斜井布置在矿段中部太阳山附近。主斜井布置在Ph1矿层的底板，净断面积为14.31 m2，倾角为30°。斜井井口段采用钢筋混凝土支护，其他部分采用喷混凝土支护。目前主斜井已掘进至-142 m，斜井箕斗装载点标高为-115 m和-130 m，主要负责-80 m水平以上的矿体的提升运输。

2.2 副斜井

副斜井口布置在Ph1矿层的底板W219号勘探线附近，硐口坐标：X＝3 484 975.68 m,Y＝37 617 300.27 m，Z＝+149 m；方位角α=242°30'00"。副斜井净断面积为8.59 m2，斜井倾角为28°，现已掘至掘至-80 m中段，作为提升人员、材料、废石和进风及铺设管缆兼提升部分矿石用。

2.3 辅助斜井

井口布置在Ph1矿层矿体的下盘W218号勘探线附近。硐口坐标：X=3 484 844.58 m,Y=37 617 252.26 m,Z=+137 m；方位角α=260°22′36”。辅助斜井净断面积为8.59 m2，斜井倾角为27°40′，现已掘至Ph1矿层-50 m中段。

2.4 南风井

南斜风井布置在W206～W207线，现已掘至-80 m，通过石门与各中段相连，作为回风和安全出口。硐口坐标：X＝3 483 722.01 m，Y＝37 617 675.51 m，Z＝+183 m；方位角α＝277°。其净断面积为6.15 m2。

2.5 北风井

北风井布置在Ph1矿层的底板W231勘探线附近，现已掘至-80 m，通过石门与各中段相连，作为回风和安全出口，其坐标：X＝3 486 073.26 m，Y＝37 616 813.71 m，Z＝+127 m；方位角α为249°。其净断面积为6.15 m2。

2.6 南进风井

南进风井主要负责南采区进风的通道，利用原南区135 m平硐，其井口坐标：X＝3 484 647.63 m，Y＝37 617 302.11，Z＝+140 m，其净断面积为7.1 m2。

2.7 措施斜坡道

措施斜坡道利用原南采区斜坡道，其井口坐标：X＝3 484 573.38 m，Y＝37 617 280.19 m，Z＝+141 m。设计净断面尺寸为3 m×2.8 m，巷道大部分围岩稳定性较好，采用喷混凝土和不支护型式，目前已掘进至-65 m水平，坡度为15%，部分地段达不到设计要求，需进行刷帮和降坡度以满足设计要求；本次设计将其和下部延伸斜坡道进行连接，只作为无轨设备下放通道兼做安全出口。

2.8 废石场及其防洪排水

基建期总废石量约为1.24万m3，生产期废石量约为0.11万m3/a。基建废石装车后经副斜井运出地表，而后通过汽车转运至副斜井东南侧附近的太极垭废石场，太极垭废石场原设计库容为68万m3，占地面积约为2.8万m3，拦碴坝长为85.3 m，并有截洪沟等设施，防止发生泥石流。近年来，当地村镇大量利用废石场内原有堆存废石作为建筑砂石料，目前废石场内已基本无废石，可以满足项目基建期废石的堆存。生产期废石量很少，就近充填采空区。

3 采矿方法的确定

矿山保有储量的矿体厚度不大，其中Ph1矿层矿体平均厚度约为6 m，根据矿床开采技术条件，结合荆襄地区磷矿生产经验以及本矿的实际情况，原设计的采矿方法为浅孔（分层）房柱采矿方法，采场均为电耙出矿。矿山实际采矿生产过程中，电耙出矿效率较低，因此将采矿方法调整为分段空场浅孔（分层）房柱采矿法，盘区铲运机出矿见图1。

该矿对矿体厚度小于3.5 m的矿体，采用全厚一次性回采；对矿体厚度大于3.5 m的矿体实施分层开采，因此，王集磷矿确定了浅孔房柱采矿方法及浅孔分层房柱法进行采矿，而且这2种采矿方法已在王集磷矿使用多年，积累了丰富的经验。

4 采矿工艺

4.1 盘区构成要素

顺着矿体朝向每次间隔444 m布设盘区，盘区高度是30 m，与中段高度相同；每次间隔20 m左右设置1个矿块，矿房跨度是10～15 m，矿房间设置间柱尺寸是（8～6）m×6 m，留设10 m宽连续矿柱在盘区间。盘区内顺着走向设置2条脉内分段巷道，分段高度分别是9、10 m。盘区中部设置1条脉内盘区辅助斜坡道，坡度是15%，中段运输巷道与各分段和巷道脉内斜坡道（高度为11 m）相连[2]。盘区内的矿块切割工作完毕后，顺着切割方向从上山到下山方向进行回采。3 m左右的薄矿体单层一次性进行爆破回采；6 m左右的矿体则使用分层爆破进行回采，要求每个分层3 m左右，从上而下分层回采。盘区的水平方向由南北两侧向盘区斜坡道方向进行退采。

4.2 采准切割

盘区内沿走向方向布置2条脉内分段巷道，盘区中部布置1条脉内盘区辅助斜坡道，坡度为15%，脉内斜坡道同中段运输巷道及各分段巷道相连，设置2条2.5 m×2.5 m溜井在盘区中部，分别通过顶板穿脉巷道与2条脉内分段巷道相连。另外，在盘区连续间柱中间布置1条人行通风天井与上中段相连通，当作盘区回风通道和安全出口。每个矿块中部掘开1条切割上山，并且在上山的下部进行切割。采用HT81型凿岩台车或YT-28型浅孔凿岩机进行凿岩采准工作，采用YT-28型、YSP45型浅孔凿岩机进行凿岩切割[3]。

4.3 回采工艺

盘区内矿块切割工作完成后，沿切割上山自下而上回采。3 m左右的薄矿体单层一次爆破回采；6 m左右的矿体采用分层爆破回采工艺，每个分层3 m左右，先回采上分层，再回采下分层，如遇顶板不稳固情况，需先将顶板加网锚固，钢筋网网度为200 mm×200 mm，锚杆网度为1 m×1 m，根据工程类比法，矿山选用长度为1.8 m，直径为3 mm缝管式锚杆，锚固力不小于60 kN，实际生产时应根据实际探矿情况调整锚杆长度，保证锚杆插入稳定岩层的深度大于0.5 m。

采用YT-28型浅孔凿岩机和YSP45型上向式浅孔凿岩机凿岩作为矿房，直径是38～42 mm的炮孔。用2＃岩石乳化炸药进行非电起爆系统起爆，爆破工作完成后，将矿体爆落至分段巷道内，出矿块度要求不大于400 mm。然后在分段巷道内通过铲运机（盘区运距较远时，可考虑用扒渣机配合井下汽车进行出矿）将爆落的矿石铲运至盘区溜井，再通过溜井底部振动放矿机卸入汽车（Ph1矿层-80 m以下各中段）。采场用贯穿风流通风。新鲜风从盘区辅助斜坡道或人行通风天井进入分段巷道，采场爆破后采用局部扇加强通风，冲洗工作面后，进入上中段回风巷道。

4.4 矿柱回采及顶板管理

大多数采场矿柱不回收。中段生产完成时，根据矿房顶板稳定情况对部分沿脉平巷底柱进行回收。每次爆破后要及时处理顶板的浮石，施工人员不能进入采空区，确保采场回采安全。使用现有的地压监测系统，积极安装相应的地压监测仪器，对下部矿柱与井巷的地压情况进行监测，在采空区的顶板布置若干个测点，对顶板的下沉情况进行观测，在下部一层矿已经开采的区域需要布置多个观测点，如果发现危险信号或者安全隐患，应要及时进行处理，保证安全生产[4]。