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)）