兴隆磷矿两步骤回采嗣后充填采矿方法应用实践

周 磊，王湖鑫，蔡桂生，李 慧，胡建军

（1.湖北兴发化工集团股份有限公司，湖北 宜昌443000；2.北京矿冶研究总院，北京 100160）

兴隆磷矿两步骤回采嗣后充填采矿方法应用实践

周 磊1，王湖鑫2，蔡桂生1，李 慧1，胡建军2

（1.湖北兴发化工集团股份有限公司，湖北 宜昌443000；2.北京矿冶研究总院，北京 100160）

房柱法为兴隆磷矿现使用的采矿方法，该采矿方法在回采过程中需要留设大量的矿柱，导致矿石回收率低，而且后期采空区处理工程复杂、安全管理压力大。结合矿山开采技术条件及矿山现状，研究采用矿房、矿柱两步回采嗣后充填采矿法进行回采。浅孔落矿，二步骤回采，先采矿柱，采用高强度胶结充填；后采矿房，矿房采用尾砂非胶结或者废石充填，无大面积采空区暴露。该采矿方法有利于矿山地压管理，同时可提高矿石资源的回收率，减少尾砂废石排放对地表环境产生的污染，改善矿区环境的同时减轻拦渣坝防洪压力。

房柱法；矿房；矿柱；嗣后充填

1 矿山概况

兴隆磷矿年产矿石40万t，采用房柱采矿法开采，矿块沿走向布置，长为60m，阶段高为10m，矿块斜长为57m，矿房宽15m，矿房间留4m×4m的间柱。矿块间留4m宽的连续矿柱和3m宽的顶、底柱。矿房回采结束后，矿房间柱以及顶底柱进行残矿回采，间柱及顶底柱形成不连续点柱维持空区稳定。

如按原有采矿方法进行采矿，形成采空区将逐渐增多，给矿山的安全生产带来巨大的威胁。同时，矿山采用房柱法进行开采时，留设的矿柱造成了较多的资源无法回收，对企业可持续发展及国家资源保障都造成较大影响。

2 开采技术条件

兴隆磷矿区共见磷块岩矿层三层：即Ph11、Ph21和Ph31。Ph31（上矿层）：赋存于陡山沱组第三岩段，为兴隆磷矿主要工业矿层，其矿层主要特征如下所示。

磷矿层在矿段内呈层状连续产出，走向NE50～60°—SW230～240°，西北部略有变化，为 NE70～90°—SW250～270°，总体倾向南东，倾角8～16°，为单一缓倾斜矿层。厚度为1.35～11.81 m，平均8.21m，P2O5含量14.95%～26.52%，平均22.27%。矿层总体变化趋势是东南部厚，往西北部变薄，品位降低，乃至于不可采。矿层沿走向变化较小。

Ph31直接顶板为硅质岩、硅质白云岩，层位稳定，厚度变化较大，厚0～2.01m。矿层直接底板为黑色粉砂质泥岩，薄层状构造，厚0～16.2m。

3 采矿方法概述

矿房矿柱两步回采嗣后充填采矿法如图1所示。每个矿块由2个采场组成，沿矿体走向或倾向依次划分矿房矿柱采场。中段间预留底柱，宽度为5m。采场伪倾斜布置，倾斜角度为6°，采场斜长62m，首采采场宽度为5m，二步骤采场宽度为8m。矿块中部不留设矿柱，矿柱、混凝土条柱及局部废石充填维持采空区总体稳定。

图1 两步回采嗣后充填采矿法

采场采取“隔一采一”的回采方式，中段间由上至下，由西向东回采。一步骤回采矿柱，采空区底部采用柔性挡墙或者混凝土墙封闭，采用高强度胶结充填，二步骤采空区采用废石部分充填。

采用YT28气腿式凿岩机凿岩落矿，炮孔直径Φ43mm。先采a层矿，b层矿滞后a层矿10m回采，以便于两层矿体实现分采分运。爆破过后根据采场顶板稳固性状况采取合理的支护方式，局部采用锚杆－锚网的方式，遇到大断层或者极破碎区域应采用锚杆－注浆锚索—锚网联合支护方式，锚索长度6～12m。崩落矿石通过铲运机铲至矿用运输汽车沿运输平巷运至中段平巷口溜矿槽中。采场通风采用局部抽出式的方式，安全技术人员要注意监测炮烟浓度，防止炮烟中毒事故的发生。采矿结束后对采空区进行局部废石充填，每2～4个矿块充填一个采场，利用运输汽车将废石倒入采空区内，利用挖机将废石堆高至3.5～3.8m。

4 试验采场回采

4.1 试验采场的选择

根据兴隆磷矿生产现状，以及尽量减少对现有生产系统的影响，试验采场选择1160～1140中段之间。试验采场布置图见图2。试验采场的选择同时考虑到充填站的选址与充填料的运输。采场面积7473.8m2，采场矿量9.55万t。

4.2 采准工程布置

试验采场充分利用现有工程。试验采场上部为1160中段平巷，部分巷道在回采充填过程中作为废石充填运输通道，原巷道断面为2m×2m，需要扩帮，扩帮后断面3.5m×3m。扩帮巷道长度110m，体积702m3。1140～1160斜坡道局部改造，使坡度满足废石运输车辆重车行驶。重车上坡运输道坡度低于5.6°，工程量约1100m3。

4.3 回采工艺

4.3.1 回采顺序

总体回采顺序为I→II。考虑到矿山实际开采情况和设备坡度要求，两步骤回采嗣后充填采矿试验采场矿房矿柱沿矿体走向布置。采场沿矿体走向方向伪倾斜布置，倾斜角度为5°，先采矿柱，宽度为5m，胶结充填。再采矿房，宽度8m，废石充填。

KZI－1、KZI－2、KZII－1待试验采场西部矿区回采结束后再回采，KZI－3、KZII－2待试验采场下部区域回采结束后再行回采。

1）回采I－1、I－2、I－3、I－4，体积0.8万 m3，矿量2.33万t。

2）胶结充填上一步回采形成的空区。在胶充的同时，回采II－1、II－2、II－3，体积0.3万 m3，矿量0.9万t。

3）回采I－5、I－6、I－7、II－4，矿量3.30万t，空区体积11.38万 m3。

4）废石充填第三步形成的空区。

5）回采II－5，先回采II－5－1～3并胶充。矿量0.26万t，空区体积890m3。再回采II－5－4，废石充填剩余空区。

整个回采过程约需8个月。

4.3.2 凿岩爆破

采用DD311凿岩台车。爆破采用光面爆破技术，使用2＃岩石乳化炸药，电起爆器引爆，非电导爆雷管分段起爆。

4.3.3 通风

新鲜风流从中段进入采场，清洗工作面的污风从上1260m水平平巷进入风井、回风巷，由风机抽出地表。

掘进工作面安装局扇，压入式通风。压入式通风具有风机及电气设备都布置在新鲜风流中，污风不通过风机，安全；有效射程远，工作面风速较大，工作面迎头区排烟效果好；可使用柔性风筒，使用方便；风筒内压力高于风筒外，漏风的新风对排除污风有一定的作用等优点。

图2 试验采场布置图

掘进通风对风机的要求是：体积小、风压高、效率高、噪声低、风量可调、坚固、防爆。局部通风机有轴流式和离心式等。前者体积小，效率高，方便使用，巷道掘进中广泛应用：而此风机噪声大，需配置消声装置。

实施综合防尘，采用湿式凿岩和放炮后喷雾洒水以降低粉尘浓度。

4.3.4 出矿

使用扒渣机NWY－100L、NWY－120L型扒矿机出矿，矿石通过卡车直接运输至1120m平硐口。

4.3.5 采场支护

采用控制爆破技术，尽量减小顶板的破坏。要求两帮光滑平整，顶板略呈拱形。根据采场顶板稳固情况分为三级，一级稳固型顶板不用支护。二级不稳固型顶板支护方案：采用缝管式锚杆，挂网临时支护。三级破碎型顶板支护方案：首先采用缝管式锚杆，挂网临时支护。然后采用锚索永久支护，锚索采取梅花形布置。

4.3.6 充填

采用井下移动式泵送充填系统，试验盘区胶结充填采场共7个，充填灰砂比为1∶2～1∶6。I－1～I－4、II－1、II－2采场灰砂比为1∶4，II－5采场灰砂比为1∶2，II－3采场灰砂比为1∶6.充填管路从1160m水平巷道引入采场。充填水排至中段（分段）大巷水沟，直接或经措施井汇至中段水仓。

兴隆磷矿试验盘区二步骤采场设计采用废石充填，废石充填料经汽车托运至试验采场，通过铲运机推运充填空区充填，充填可采用砂浆浇面，以保证接顶。

4.4 技术经济指标

采场矿量：9.55万t。

矿块综合生产能力：250～300t/d。

采掘千吨比：18.9m3/kt。

贫化率：无设计贫化。

损失率：1.74%（临时矿柱回采）；19.53%（临时矿柱不回采）。

5 结论

兴隆磷矿两步骤回采嗣后充填采矿，将极大的提高资源利用率，实现无废开采，确保回采安全，推进矿山的可持续发展。项目符合国家绿色矿山发展要求，形成的成套充填采矿、安全监测技术系统，可为湖北省乃至全国同类矿山做出技术示范，具有极大的经济社会效益。

［1］《采矿设计手册》编委会，采矿设计手册（4）：矿山机械卷［M］.北京：中国建筑工业出版社，1988.

［2］解世俊.金属矿床地下开采［M］.北京：冶金工业出版社，1986.

［3］周爱民.矿山废料胶结充填［M］.北京：冶金工业出版社，2007.

Study on subsequent－filling mining method in Xinglong phosphate mine

ZHOU Lei1，WANG Hu－xin2，CAI Gui－sheng1，LI Hui1，HU Jian－jun2
（1.Hubei Xingfa Chemicals Group Co.，Ltd.，Yichang 443000，China；2.Beijing General Research Institute of Mining ＆ Metallurgy，Beijing 100160，China）

Room and pillar mining method is being used by Xinglong phosphate mine，which needs a large number of pillars in mining process.It led to low recovery rate of ore，and disposal goaf engineering complexly.Safety management is more stressful.The combination of present situation and mining conditions，research use the room and pillar subsequent filling method in two steps，Shallow blasting，two steps mining.First，we stope pillars，using high－strength cement filling；second，stope rooms，using noncemented mine tailings or waste rock filling，there is no large goaf exposed.This mining method is good to increase the recovery rate of ore resources；at the same time，reduce tailings waste pollution caused by emissions on the earth′s surface environment，while，improve the environment in mining area，and reduce slag dam flood control pressure to stop.

room－and－pillar method；room；pillar；subsequent－filling mining method

“中低品位磷矿清洁充填与加工关键技术研究及示范”项目资助（编号：2013BAB07B03）；国家十二五科技支撑计划“深部金属矿床开采过程充填材料与工艺优化技术”资助（编号：2013BAB02B02）

TD853.32

A

1004－4051（2014）S2－0182－03

2014－10－12