王集磷礦Ph1礦層-80 m中段采礦實踐

陳松巍 卜繼霞

（湖北大峪口化工有限責任公司）

王集磷礦隸屬于湖北大峪口化工有限責任公司，該公司開采時間較長，王集磷礦的面積是2.254 km2，礦區范圍則是4個拐點圈定，該礦的開采深度是+300～-146 m[1]。礦區范圍拐點坐標見表1。

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1 王集磷礦開采背景

在王集磷礦的礦區范圍內，該磷礦礦體呈現層狀產出，該礦分布情況穩定。礦體平均走向為346°，傾向為南西，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個橫斷層破壞，礦層發生錯斷位移。

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，礦體厚度尚較穩定，但在-30 m以下礦體厚度變化大，穩定性差，其最大者為220線，在-94 m標高尖滅，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 礦山開拓運輸系統設計

王集磷礦當前采用的開拓運輸系統是箕斗斜井提升運輸系統，使用有軌電機車在礦井中段進行運輸。王集磷礦各采場的礦石用電耙耙運到放礦溜井，裝進2.5 m3側卸式礦車內，使用架線式電機車通過中段運輸巷道與運礦石門裝入主溜礦井，通過主溜井下部的裝礦計量硐室卸入主斜井箕斗，由箕斗斜井提升運輸系統提升到地面，再用電機車運輸到地面上的選礦廠原礦倉。礦山開拓運輸系統示意圖如圖1所示。

2.1 主斜井（箕斗斜井）

硐口坐標：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，其他部分采用噴混凝土支護。目前主斜井已掘進至-142 m，斜井箕斗裝載點標高為-115 m和-130 m，主要負責-80 m水平以上的礦體的提升運輸。

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：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°，現已掘至掘至-80 m中段，作為提升人員、材料、廢石和進風及鋪設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：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′，現已掘至Ph1礦層-50 m中段。

2.4 南風井

南斜風井布置在W206～W207線，現已掘至-80 m，通過石門與各中段相連，作為回風和安全出口。硐口坐標：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 北風井

北風井布置在Ph1礦層的底板W231勘探線附近，現已掘至-80 m，通過石門與各中段相連，作為回風和安全出口，其坐標：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 南進風井

南進風井主要負責南采區進風的通道，利用原南區135 m平硐，其井口坐標：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斜坡道，其井口坐標：X＝3 484 573.38 m，Y＝37 617 280.19 m，Z＝+141 m。設計凈斷面尺寸為3 m×2.8 m，巷道大部分圍巖穩定性較好，采用噴混凝土和不支護型式，目前已掘進至-65 m水平，坡度為15%，部分地段達不到設計要求，需進行刷幫和降坡度以滿足設計要求；本次設計將其和下部延伸斜坡道進行連接，只作為無軌設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，生產期廢石量約為0.11萬m3/a?；◤U石裝車后經副斜井運出地表，而后通過汽車轉運至副斜井東南側附近的太極埡廢石場，太極埡廢石場原設計庫容為68萬m3，占地面積約為2.8萬m3，攔碴壩長為85.3 m，并有截洪溝等設施，防止發生泥石流。近年來，當地村鎮大量利用廢石場內原有堆存廢石作為建筑砂石料，目前廢石場內已基本無廢石，可以滿足項目基建期廢石的堆存。生產期廢石量很少，就近充填采空區。

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，根據礦床開采技術條件，結合荊襄地區磷礦生產經驗以及本礦的實際情況，原設計的采礦方法為淺孔（分層）房柱采礦方法，采場均為電耙出礦。礦山實際采礦生產過程中，電耙出礦效率較低，因此將采礦方法調整為分段空場淺孔（分層）房柱采礦法，盤區鏟運機出礦見圖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，積累了豐富的經驗。

4 采礦工藝

4.1 盤區構成要素

順著礦體朝向每次間隔444 m布設盤區，盤區高度是30 m，與中段高度相同；每次間隔20 m左右設置1個礦塊，礦房跨度是10～15 m，礦房間設置間柱尺寸是（8～6）m×6 m，留設10 m寬連續礦柱在盤區間。盤區內順著走向設置2條脈內分段巷道，分段高度分別是9、10 m。盤區中部設置1條脈內盤區輔助斜坡道，坡度是15%，中段運輸巷道與各分段和巷道脈內斜坡道（高度為11 m）相連[2]。盤區內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行回采。3 m左右的薄礦體單層一次性進行爆破回采；6 m左右的礦體則使用分層爆破進行回采，要求每個分層3 m左右，從上而下分層回采。盤區的水平方向由南北兩側向盤區斜坡道方向進行退采。

4.2 采準切割

盤區內沿走向方向布置2條脈內分段巷道，盤區中部布置1條脈內盤區輔助斜坡道，坡度為15%，脈內斜坡道同中段運輸巷道及各分段巷道相連，設置2條2.5 m×2.5 m溜井在盤區中部，分別通過頂板穿脈巷道與2條脈內分段巷道相連。另外，在盤區連續間柱中間布置1條人行通風天井與上中段相連通，當作盤區回風通道和安全出口。每個礦塊中部掘開1條切割上山，并且在上山的下部進行切割。采用HT81型鑿巖臺車或YT-28型淺孔鑿巖機進行鑿巖采準工作，采用YT-28型、YSP45型淺孔鑿巖機進行鑿巖切割[3]。

4.3 回采工藝

盤區內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，每個分層3 m左右，先回采上分層，再回采下分層，如遇頂板不穩固情況，需先將頂板加網錨固，鋼筋網網度為200 mm×200 mm，錨桿網度為1 m×1 m，根據工程類比法，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，實際生產時應根據實際探礦情況調整錨桿長度，保證錨桿插入穩定巖層的深度大于0.5 m。

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

4.4 礦柱回采及頂板管理

大多數采場礦柱不回收。中段生產完成時，根據礦房頂板穩定情況對部分沿脈平巷底柱進行回收。每次爆破后要及時處理頂板的浮石，施工人員不能進入采空區，確保采場回采安全。使用現有的地壓監測系統，積極安裝相應的地壓監測儀器，對下部礦柱與井巷的地壓情況進行監測，在采空區的頂板布置若干個測點，對頂板的下沉情況進行觀測，在下部一層礦已經開采的區域需要布置多個觀測點，如果發現危險信號或者安全隱患，應要及時進行處理，保證安全生產[4]。

4.5 采空區處理

從礦山生產情況觀察，礦層與頂板有很好的穩固性，當前，大多采空區穩固性較好。實踐證明，采空區的礦柱尺寸合適，礦柱強度高，能維持采空區較長時間的穩定狀態。所以，在合適的開采深度內，用礦柱支撐采空區是當前經濟適用并且行之有效的辦法[5]。

所以，王集磷礦主要采用及時封閉采空區的辦法對采空區進行處理，并且用生產期的廢石充填采空區，將來在條件適當的情況下采用尾砂填充采空區，可以達到更好的穩定狀態。

5 結 語

通過對王集磷礦開采條件分析，確定了礦山開拓運輸系統和回采工藝，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。