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        復(fù)雜急傾斜中厚層狀磷礦床采礦方法分析

        2017-05-09 12:42:21舒淵
        速讀·中旬 2016年8期
        關(guān)鍵詞:磷礦

        舒淵

        摘 要:磷礦是磷酸鹽類礦物的總稱,在工業(yè)上主要用于生產(chǎn)磷系肥料,也可以用來制造黃磷、磷酸、磷化物及其他磷酸鹽類產(chǎn)品。磷的寶貴不言而喻。采礦方法的正確選擇對(duì)建設(shè)綠色礦山和促進(jìn)可持續(xù)性發(fā)展具有非常重要的作用。針對(duì)復(fù)雜急傾斜磷礦床的賦存條件,借鑒煤礦長(zhǎng)壁式開采思維,本文以貴州黔南大塘磷礦為實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)分析,提出了相應(yīng)的采礦法。

        關(guān)鍵詞:磷礦;急傾斜;采礦法

        礦體賦存情況:礦層產(chǎn)狀與巖層基本一致,傾角的變化較大,大致在35°~85°之間。呈層狀、單斜、陡傾。斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育且規(guī)模小,礦段內(nèi)有3條斷層,對(duì)礦體空間形態(tài)的完整性有輕微的破壞。礦體邊界平整、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、構(gòu)造破壞小、厚度變化小的大型磷塊巖礦床,屬急傾斜中厚至厚礦體。礦段水文地質(zhì)條件中等偏簡(jiǎn)單,地下水補(bǔ)給條件差,巖層富水性很不均勻,總體富水性較弱,巖溶發(fā)育微弱,以溶蝕裂隙充水為主。同時(shí)賦存a、b兩層礦,其中a礦層平均厚11.48m, f系數(shù)6~8;b礦層平均厚17.35m, f系數(shù)8~10。兩礦層都屬中等穩(wěn)固。兩礦層間有一穩(wěn)定夾層,由含磷白云巖和硅質(zhì)團(tuán)塊磷塊巖兩部分組成,總厚度1.38m~5.25m,平均厚度2.59m。礦層直接頂板為含磷硅質(zhì)團(tuán)塊白云巖,直接底板為含磷白云巖,f系數(shù)為11~13,穩(wěn)固性較好。

        一、開采規(guī)劃

        前期工程1060m以上采用無軌斜坡道開拓,井下專用卡車運(yùn)輸方案。在9~10勘探線間地表移動(dòng)界線之外設(shè)粗中碎站,分采的a、b礦石分別經(jīng)破碎后由大塘至穿巖洞膠帶運(yùn)到緩沖礦倉(cāng)并進(jìn)行配礦。各中段各采場(chǎng)分采出a和b層礦石,用鏟運(yùn)機(jī)分別鏟運(yùn)到a或b層礦溜井,經(jīng)中段運(yùn)輸巷道、斜坡道及地表粗中碎站a或b層礦的原礦倉(cāng)卸礦。

        二、礦塊劃分

        礦塊劃分要充分考慮礦體產(chǎn)狀、礦巖穩(wěn)固情況及擬使用的采礦方法等因素。大塘礦段屬急傾斜中厚至厚礦體,擬采用階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法回采,礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)可用類比方法初步確定。根據(jù)選礦工藝對(duì)礦石加工質(zhì)量的要求,采用階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法回采時(shí),回采方案主要考慮兩種情形:①a、b層礦混采方案;②a、b層礦分采分運(yùn)方案。a、b層礦混采時(shí),大塘礦段礦體為急傾斜厚大礦體,垂直礦體走向劃分礦塊,分礦房、礦柱兩步驟回采,夾石進(jìn)行預(yù)剔除;a、b層礦分采分運(yùn)時(shí),a、b層礦則為急傾斜中厚礦體,沿礦體走向布置礦塊,分礦房和間柱回采,中間夾石不剔除。

        通過與類似礦山礦巖力學(xué)參數(shù)、穩(wěn)固情況及所使用的采礦方法等比較,大塘礦段a、b層礦實(shí)行混采時(shí)礦塊寬度適宜為15m。選擇垂直礦體走向劃分礦塊,礦房、礦柱均按照15m垂直礦體走向依次布置,長(zhǎng)為礦體厚度(含夾層)。礦體分礦房、礦柱二步驟回采,礦房采后用尾砂膠結(jié)充填,礦柱用廢石或尾砂非膠結(jié)充填。大塘礦段a、b層礦實(shí)行分采時(shí),間柱寬度為8~10m,礦房長(zhǎng)約40m,礦房寬為a、b層礦水平厚度。先采間柱,間柱采后用尾砂膠結(jié)充填;其次回采礦房,礦房回采時(shí)先采a層礦,再采b層礦,礦房采后用廢石或尾砂非膠結(jié)充填。

        三、確定回采順序

        根據(jù)礦體賦存條件,大塘礦段初步設(shè)計(jì)開采規(guī)劃分前期工程、中期工程、后期工程,采用階段下行式開采方式。其優(yōu)點(diǎn)是開拓周期短,達(dá)產(chǎn)時(shí)間早,初期投資省,投資見效快;缺點(diǎn)是礦山必須修建廢石場(chǎng),占用農(nóng)田,造成環(huán)境污染等。由此可見安排合理的階段回采順序非常重要。

        結(jié)合礦山開采總體規(guī)劃、擬使用的采礦方法等,階段回采順序有兩種考慮:①將礦體劃分為三部分,前、中期工程各包含兩個(gè)中段,后期分為三個(gè)中段。采用階段下行式開采方式,中段間留有15m底柱。開采時(shí)從上中段采場(chǎng)向下中段依次開采,相鄰上下中段礦體全部回采完畢后,再進(jìn)行底柱殘礦回收;②分期工程內(nèi)采用階段上行式開采方式,其中首采中段留15m厚底柱。下部采場(chǎng)開采完畢后進(jìn)行充填,待充填體強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí),可連續(xù)回采上部采場(chǎng)。

        以前期工程為例,采用上行式開采方式時(shí),首采中段留15m厚底柱,實(shí)際回采高度為55m,上部采場(chǎng)可不留底柱。首采中段回采時(shí),上部采場(chǎng)可以進(jìn)行采切準(zhǔn)備工作,待首采中段回采結(jié)束后再對(duì)上部采場(chǎng)進(jìn)行回采。這樣,在分期工程內(nèi)實(shí)現(xiàn)了階段上行式開采,上部采場(chǎng)不留底柱,降低了底柱作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn);上部階段開拓和采準(zhǔn)產(chǎn)生的廢石可以方便地回填下部階段的采空區(qū),有利于實(shí)現(xiàn)無廢開采,節(jié)約廢石運(yùn)輸、提升和地表排放費(fèi)用,減少環(huán)境污染;上行式開采不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重地壓?jiǎn)栴}。

        兩種回采順序優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表3.1。結(jié)合開采規(guī)劃,前期為實(shí)現(xiàn)及早達(dá)產(chǎn)、回收投資等,推薦采用階段下行式開采順序,中期和后期主要考慮減少頂?shù)字吧a(chǎn)安全等因素,可考慮采用階段上行式回采順序。

        四、采礦方法

        考慮礦體形態(tài)以及地壓管理方式,大塘礦段坡底有一縣級(jí)公路穿過,崩落采礦法不適用大塘礦段的開采。上向水平分層充填采礦法回采成本較高,無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),因此上向水平分層充填采礦法也不適用。根據(jù)類似礦山生產(chǎn)情況以及大塘礦段礦體特征,初步選用階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法為主,結(jié)合礦體開采技術(shù)條件選用不同的采礦方法方案以及合理的礦塊結(jié)構(gòu)尺寸。急傾斜中厚至厚礦體采礦工藝相對(duì)較成熟,工藝的選擇與改進(jìn)和設(shè)備水平的提高是密不可分的。應(yīng)根據(jù)甕福磷礦礦山實(shí)際情況選取合理的結(jié)構(gòu)參數(shù),選用高效的進(jìn)口機(jī)械設(shè)備,適當(dāng)加大采場(chǎng)階段、分段高度,提高井下作業(yè)效率。

        根據(jù)大塘礦段礦體地質(zhì)特征和開采技術(shù)條件,國(guó)內(nèi)外類似礦體高效采礦技術(shù),以及選礦工藝對(duì)礦石加工質(zhì)量的要求,在技術(shù)上較適宜大塘礦段的采礦方法方案主要有:

        (1)大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法(垂直走向);

        (2)高分段中深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法(垂直走向);

        (3)沿走向高分段中深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法(分采分運(yùn))。

        其中大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法可細(xì)分為階段上行式和下行式開采兩種方案,高分段中深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法可細(xì)分為上向扇形孔和下向扇形孔兩種方案,沿走向高分段中深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法(分采分運(yùn))主要考慮下向扇形孔開采方案。垂直礦體走向布置礦塊時(shí),a、b層礦實(shí)行混采,采切工程量少,作業(yè)周期短,開采效率高,采礦成本低;沿礦體走向劃分礦塊時(shí),a、b層礦實(shí)行分采分運(yùn),損失和貧化率低,能夠更好滿足選礦工藝對(duì)礦石加工質(zhì)量的要求。這些采礦方法方案都有其優(yōu)劣點(diǎn),需要對(duì)采礦方案進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較分析,才能選出適合大塘礦段礦體的最佳采礦方案。

        五、小結(jié)

        通過對(duì)大塘磷礦礦體地質(zhì)特征和開采技術(shù)條件研究分析,主要從礦段采礦方法初選、礦塊劃分、采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及階段回采順序進(jìn)行了深入細(xì)致分析,得出以下結(jié)論:

        (1)回采方案主要考慮:①a、b層礦混采方案;②a、b層礦分采分運(yùn)方案。a、b層礦混采時(shí),垂直礦體走向劃分礦塊,分礦房、礦柱兩步驟回采;a、b層礦分采分運(yùn)時(shí),沿礦體走向布置礦塊,分礦房和間柱回采,中間夾石不剔除;

        (2)垂直走向劃分礦塊時(shí),礦塊寬15m,長(zhǎng)為礦體厚度(含夾層),階段高70m,底柱高15m。礦房空區(qū)用尾砂膠結(jié)充填,礦柱用廢石和尾砂非膠結(jié)充填。沿走向劃分礦塊時(shí),間柱寬8~10m,礦房長(zhǎng)約40m,礦房寬為a、b層礦水平厚度,底柱高15m。先采間柱,采后用尾砂膠結(jié)充填;其次回采礦房,回采時(shí)先采a層礦,再采b層礦,采后用廢石和尾砂非膠結(jié)充填;

        (3)采礦方案初步選擇大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法(垂直走向)、高分段中深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法(垂直走向)、沿走向高分段中深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法(分采分運(yùn))

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