矾山磷矿上盘采动范围内超贫磁铁矿的开采方法

吕书平

(河北省矾山磷矿有限公司， 河北张家口市 075641)

矾山磷矿上盘采动范围内超贫磁铁矿的开采方法

吕书平

(河北省矾山磷矿有限公司， 河北张家口市 075641)

针对矾山磷矿主矿体上盘采动范围内CTⅠ号破碎超贫磁铁矿的开采技术条件，设计提出了采用一种点柱式上向水平分层充填采矿法。该采矿方法将矿体自下而上划分为分层进行回采，分层高度3m，分层间矿体划分为5m宽矿房和2m宽条柱。回采时只回采矿房，采空区采用低灰砂比尾砂胶结充填，利用永久条柱和充填体共同进行地压管理。生产实践取得了块综合生产能力450 t/d，矿石损失率23.33%，贫化率5%，原矿成本54.36元/t的良好技术经济指标。

超贫磁铁矿；采矿方法；采场结构；回采工艺

0 引 言

随着国民经济水平的提升、矿产资源利用范围的扩大及采选技术的进步，在以往开采技术经济条件下被视为低品位的矿石乃至围岩都具有了一定的开采利用价值。通常来说，这些潜在资源多数都位于原工业矿体的采动范围内，在目前开采技术条件下，在下盘侧矿体回采完毕后，受采动和岩石移动带影响，在上盘侧一定范围内形成了冒落、裂隙、变形现象，使采动范围内的矿体难以开采，安全高效地回采采动范围内的矿产资源就成为采矿技术前沿研究课题之一。

矾山磷矿CTⅠ矿体即为上述情况的典型案例。该矿体是矾山磷矿在区内通过生产勘探发现的3条层状超贫磁铁矿之一，开发利用前景较好。但其赋存于Ⅱ号主矿体的上盘，受下盘主矿体采动影响其后期回采难度较大。该矿采用条柱式上向水平分层充填采矿法成功地对该类矿体进行了回收利用，本文详细介绍了上述采矿方法在矾山磷矿的应用情况。

1 CTⅠ矿体赋存条件

河北省矾山磷矿通过生产勘探并结合对原始地质资料的综合研究分析，在区内发现了3条层状超贫磁铁矿体，均赋存于层状超基性辉石岩带中，顶底板均为黑云母辉石岩或磁铁磷辉石岩，矿体厚度变化不大，倾角一般在±30°。矿体岩浆岩成矿专属性明显，矿化与岩性直接相关。其中，CTⅠ矿体走向延长1800m，真厚度30～50m，平均40.93m；控制的内蕴经济资源量(332)12241.61万t，平均品位P2O53.34%，TFe15.02%，mFe7.49%，TiO22.36%。矿石和围岩中层理、节理和裂隙发育，稳固性较差。

2 采矿方法

2.1 采矿方法选择

采矿方法的选择原则:

(1)人员设备回采作业安全。

(2)地面不允许陷落，需严格保护地表。

(3)要求采矿方法有较大的生产能力，能够满足矿山生产能力的要求。

(4)矿石品位相对较低，所选采矿方法应具有较低的采矿、充填成本。

(5)能充分利用下盘柱矿体开采时的开拓采准工程。在下盘侧主矿体回采结束后，所选采矿方法应能充分利用现有开拓运输系统，借助下盘矿体采后充填体的支撑作用，布置适当的采切工程，实现对上盘矿体的回收利用。

综合考虑CTⅠ矿体赋存状况及开采技术经济条件，设计推荐采用条柱式上向水平分层充填采矿法回采CTⅠ矿体。该采矿方法将矿体自下而上划分为分层进行回采，分层高度3m，分层间矿体划分为5m宽矿房和2m宽条柱。回采时只回采矿房，采空区采用低灰砂比尾砂胶结充填，利用永久条柱和充填体共同进行地压管理，实际生产中可根据顶板稳固性调整条柱宽度及进路断面。其典型方案见图1。

图1 上向水平分层条柱充填采矿法典型方案

2.2 采场划分与采切工程布置

中段高度45m，矿块长度为60m，宽为矿体水平厚度。每个矿块布置8个矿房，宽度为5m，条柱宽2m。中段间留设6m高底柱，不留顶柱。采场底柱可随下中段采场正常回采顺序上采两层，剩余2m作为永久损失不再回采。

主要采切工程包括中段沿脉运输巷、分段沿脉联络巷、溜矿井、分段采场联络道、通风泄水天井、上盘侧矿体回采通道等。利用现有的中段上盘运输巷道，沿走向每隔60m布置一条溜井和一条行人通风泄水天井，满足采场出矿和行人、通风需要；分段沿脉联络巷与回采工业主矿体的分段沿脉联络巷共用；分段沿脉联络道布置在工业主矿体的下盘脉外，通过采区斜坡道与上下中段连通，在工业主矿体回采后预留的间柱内从分段沿脉联络道向矿体掘进上盘侧矿体回采通道；在矿房内靠矿体上盘矿岩均较稳固位置施工回风充填泄水天井，下部用作泄水井，上部用作回风、充填天井，并作为采场安全出口。

2.3 回采工艺

采切工程施工完毕后进行矿块回采，采用凿岩台车凿水平浅孔，孔深3.8～4.0m，孔径45mm，爆破采用硝铵粒状炸药，装药器装药，非电导爆管微差起爆。第一分层矿块内每个矿房从分段采场联络道处垂直走向前进式回采至采场边界；采场内可以多个矿块同时回采，一个矿块内也可以几条进路(矿房)同时回采；首采分层高度为3m，从第二分层开始分层回采高度2m；每个分段分6层回采；一个矿房内所有进路或者部分进路回采结束后，即可进行充填作业。

进路在爆破结束后即进行通风。新鲜风流由采区斜坡道或进风天井进入分段巷道，再由分段巷道经分段联络道进入采场，污风经回风充填天井、上中段回风联络道、上中段回风巷道、最后经风井排出地表，进路工作面的通风则主要通过扩散作用。

通风结束后进行撬毛排险，排除顶帮浮石。在遇到不稳固地段时采用锚杆进行加固。在支护同时，对爆落矿堆进行洒水除尘。确保作业安全后方可进行出矿作业，出矿采用1.5m3电动铲运机，将爆落矿石铲装到溜矿井，再经溜井底部的装矿漏斗装入矿车运往中段集中溜井。

2.4 采场充填

进路回采结束后，即可进行充填准备工作，首先封闭好矿房与联络通道相接处出口，充填管由充填回风天井下放到矿房内，将塑料充填管架到进路中间，进行连续充填。矿房控顶高度3m，回采工作结束后充填2m。充填料采用选矿厂全尾砂，矿房底部采用1∶12的灰砂比充填1.5m高，顶部面层需胶结充填0.5m，强度大于2 MPa，灰砂比为1∶8，尾砂浓度为70%～72%。

一个分层内最后一个进路回采完毕后，可架高人行泄水井、封闭好采场联络道外口，将该进路与中间的采场联络通道一起充填。分层充填完后，本分层采充工作结束，整个采场进入下一分层采充循环。

2.5 主要技术经济指标

上向水平分层条柱充填采矿法主要技术经济指标见表1。

表1 主要技术经济指标

3 结 论

(1)针对矾山磷矿CTⅠ矿体的开采技术条件，设计提出采用条柱式上向水平分层充填采矿法进行回收。该采矿方法将矿体自下而上划分为分层进行回采，分层高度3m，分层间矿体划分为5m宽矿房和2m宽条柱。回采时只采矿房并利用条柱和充填体进行地压管理。

(2)生产实践表明，该采矿方法有效地解决了矾山磷矿主矿体采动范围内超贫磁铁矿的开采难题，技术经济指标良好，块综合生产能力450 t/d，矿石损失率23.33%，贫化率5%，原矿成本54.36元/t。

[1]解世俊.金属矿床地下开采[M].北京:冶金工业出版社，2008.

[2]古德生，李夕兵.现代金属矿床开采科学技术[M].北京:冶金工业出版社，2006.

[3]刘同有.充填采矿技术与应用[M].北京:冶金工业出版社，2001.

[4]长沙矿山研究院有限公司.矾山磷矿西区安全开采技术研究总结报告[R].张家口:河北省矾山磷矿有限公司，2012.

[5]卢 栋.上向进路分条充填采矿法在望儿山金矿的应用[J].金属矿山，2005(1):26-28.

2015-05-11)

吕书平(1977－)，男，山西五台县人，采矿工程师，生产技术部副部长，主要从事矿山采矿工程设计和技术管理工作，Email:835129573＠qq.com。