适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法

技术领域

本发明涉及采矿方法技术领域，特别涉及一种适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法。

背景技术

磷矿的赋存条件特殊，一般而言，磷矿由自上而下三层磷矿(上磷矿层、中磷矿层、下磷矿层)组成，其中，下磷矿层为高品位磷矿。

由于采矿机械设备的局限性和自身赋存条件的特殊性，导致缓倾斜中厚多层磷矿开采过程中技术难度较高，经济效益较差。目前缓倾斜中厚磷矿回采存在的主要问题如下：缓倾斜中厚矿体倾角较缓，开采过程中需要依靠铲运机等矿山运输设备运输，沿矿体走向方向布置进路时，需要平采矿体以保证运输设备的平稳运行，导致底板部分三角矿带残留，降低了矿石回采率，造成了矿产资源的浪费；垂直矿体走向方向布置进路时会导致进路坡度较大，影响矿山运输设备的运行，连续作业能力较差，生产效率较低；采场的稳定性不佳。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提出一种适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，能够提高采场的稳定性和连续作业能力。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，包括以下步骤：沿矿体走向划分盘区，所述盘区包括上磷矿层和下磷矿层，在所述盘区内沿矿体走向和矿体倾向方向布置矿房，留设顶柱、底柱和间柱；

进行采准、切割，以布设中段运输巷道、联络道、出矿巷道、回风兼充填巷道、凿岩巷道和切割巷道；

进行回采作业，矿体在垂直方向上的回采顺序为先采下磷矿层，再采上磷矿层；

其中，所述下磷矿层采用伪倾斜进路充填法，沿矿体倾向布置伪斜式采场；采用隔一采一条带式充填采矿法回采所述下磷矿层的矿体，在回采所述下磷矿层时，分一步骤矿房和二步骤矿房两步进行回采充填，采用第一充填体充填所述一步骤矿房的采空区，采用第二充填体充填所述二步骤矿房的采空区，所述第一充填体的强度高于所述第二充填体的强度；

所述上磷矿层沿矿体倾向布置采场，沿矿体走向方向布置进路，再沿矿房与矿体倾向方向偏斜进行伪倾斜切割以形成菱形矿柱，切割完成后的菱形矿柱位于所述第一充填体的上方；采用房柱采矿法回采所述上磷矿层的矿体，回采所述上磷矿层时，先沿矿体走向方向平采进路，再沿垂直于矿体走向方向回采。

基于上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：本发明实施例中下磷矿层采用伪倾斜进路充填法，沿矿体倾向布置伪斜式采场，上磷矿层沿矿体倾向布置采场，沿矿体走向方向布置进路，通过改变回采进路的布置方式，提高了采场的连续作业能力，提高了生产效率；矿柱的形状由传统的方形点柱转变为菱形矿柱，相较于传统的方形点柱，菱形矿柱的抗剪性更好，能够使得采场的稳定性更好，从而能够提高回采的安全性；且上磷矿层切割回采后形成的菱形矿柱位于下部矿层高强度的第一充填体上，能够提高采场的稳定性。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，进行采准、切割时，在所述上磷矿层和所述下磷矿层均布设有所述中段运输巷道，在每个所述盘区布置有所述联络道，以连通所述上磷矿层的中段运输巷道与所述下磷矿层的中段运输巷道，在矿体走向中部区域设置斜坡道，以连通井下与所述中段运输巷道，在每个矿房或矿柱的中心施工一条所述凿岩巷道，在盘区底柱内正对每个矿房的凿岩巷道位置施工一条所述出矿巷道，在盘区顶柱内正对每个矿房的凿岩巷道位置施工一条所述回风兼充填巷道，在每个矿房或矿柱的下端开凿所述切割巷道，以作为回采爆破的自由面。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，所述下磷矿层的回采顺序为沿矿体走向从一侧向另一侧推进间隔回采矿房，所述下磷矿层的矿房内的回采顺序为自下往上。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，回采所述下磷矿层的矿体时，先回采所述一步骤矿房，回采结束后采用所述第一充填体充填所述一步骤矿房的采空区，待所述第一充填体稳固后，再回采所述二步骤矿房，回采结束后采用所述第二充填体充填所述二步骤矿房的采空区。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，回采所述上磷矿层时，若所述上磷矿层的开采矿层厚度小于或等于5m，则一次性采全高；若所述上磷矿层的开采矿层厚度大于5m，则进行分层回采。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，当所述上磷矿层的开采矿层厚度大于5m时，将所述上磷矿层的矿体分为上下两层进行回采，包括以下步骤：

沿矿体走向回采上部切顶层；

沿矿房与矿体倾向方向偏斜进行伪倾斜回采上部矿层；

沿矿体走向平采下部矿层，保留三角矿带；

沿矿房与矿体倾向方向偏斜进行伪倾斜回采下部矿层，全采下部矿层；

将所保留的三角矿带分两部分回采，每条矿房与矿体倾向方向偏斜的伪倾斜进路向沿矿体走向方向的两边沿底板回采三角矿带。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，进行分层回采时，先进行切顶工作，每个矿房内布置一条切顶上山，切顶后采用锚网支护，以保证顶板的稳定性。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，进行分层回采时，层与层之间的矿房回采工作面之间保持预设的超前距离。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，各盘区之间采用中间向两翼后退式的回采顺序。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，所述盘区还包括夹层，所述夹层位于所述上磷矿层与下磷矿层之间，所述夹层的厚度大于或等于5m。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

图1为本发明实施例中下磷矿层采用伪倾斜进路充填法的采矿方法示意图；

图2为本发明实施例中上磷矿层采用预切顶下向分层房柱法(嗣后充填)的采矿方法示意图；

图3为本发明实施例中上磷矿层与下磷矿层回采结束后菱形矿柱布置位置示意图；

图4为本发明实施例中采用隔一采一条带式充填采矿法回采下磷矿层的示意图；

图5为本发明实施例中采用预切顶下向分层房柱法(嗣后充填)回采上磷矿层的示意图；

图6为本发明实施例中采用预切顶下向分层房柱法(嗣后充填)回采上磷矿层的另一示意图；

图7为本发明实施例中分层回采上磷矿层的示意图。

附图标记：下磷矿层100，第一充填体110，第二充填体120；夹层200；上磷矿层300，菱形矿柱310；顶柱410，底柱420，间柱430；中段运输巷道510，联络道520。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，磷矿在垂直方向上包括上磷矿层300和下磷矿层100，在保证磷矿石产量的前提下，通过选择合适的进路布置方式、矿柱的形状和位置以及采场的回采顺序，能够提高采场的连续作业能力和生产效率，提高采场的稳定性，提高矿石的回采率，减少矿石损失，提高矿山企业的经济效益。

下面选取湖北某磷矿为具体实施例进行说明，此磷矿主要开采内容为针对下磷矿层100和上磷矿层300两矿层的全面回采。矿体埋藏较深，上磷矿层300和下磷矿层100中间赋存夹层200，夹层200厚度分布不均，平均厚度为3m，下磷矿层100平均厚度为5m，上磷矿层300平均厚度为9m。本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法具体包括以下步骤。

S100：沿矿体走向划分盘区，盘区包括上磷矿层300和下磷矿层100，在盘区内沿矿体走向和矿体倾向方向布置矿房，留设顶柱410、底柱420和间柱430(参见图1至图3)，其中，间柱430为相邻盘区间的隔离矿柱。

矿山总的开采顺序采用从上往下开采，中段间采取下行式开采顺序。具体地，沿矿体走向划分矩形盘区，盘区的具体尺寸划分如下：长度为187m，沿倾向斜长为116m，高度为30m。在盘区内沿矿体走向和矿体倾向方向布置矿房，盘区内分上磷矿层300和下磷矿层100，各布置2个矿块，矿块内布置采场。

由事先理论计算和数值模拟结果确定以下参数：参见图1，盘区的下磷矿层100的第一顶柱410为5m，第一底柱420为14.5m，第一间柱430为10m；参见图2或图3，盘区的上磷矿层300盘区的第二顶柱410为5m，第二底柱420为9.5m，第二间柱430为15m。

S200：进行采准、切割，以布设中段运输巷道510、联络道520、出矿巷道、回风兼充填巷道、凿岩巷道和切割巷道。

采准工作是指在完成开拓工程的基础上，掘进一系列巷道，在矿块内为行人、通风、运料、凿岩、放矿等创造条件的采矿准备工作。切割工作是指在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间。

具体地，采准过程中，在上磷矿层300和下磷矿层100均布设有中段运输巷道510，在每个盘区布置有联络道520，例如，参见图2，每个盘区均布置有一条联络道520，以连通上磷矿层300的中段运输巷道510与下磷矿层100的中段运输巷道510。联络道520的巷道一般采用锚网支护，在围岩不稳固的地方采用锚网喷并增加钢拱架加强支护。

进一步的，在矿体走向中部区域设置斜坡道，以连通井下与中段运输巷道510，井下矿用装载机和凿岩台车均可通过斜坡道到达各中段运输巷道510。在每个矿房或矿柱的中心施工一条凿岩巷道，在盘区底柱420内正对每个矿房的凿岩巷道位置施工一条出矿巷道。在盘区顶柱410内正对每个矿房的凿岩巷道位置施工一条回风兼充填巷道。

采准工作完成后，在每个矿房或矿柱的下端开凿切割巷道，以作为回采爆破的自由面。

S300：进行回采作业，矿体在垂直方向上的回采顺序为先采下磷矿层100，再采上磷矿层300；盘区间采用中间向两翼后退式的回采顺序。可以理解的是，一个矿房或矿柱的采准、切割工程完成后，便可以开始进行回采作业。

S310：采用隔一采一条带式充填采矿法回采下磷矿层100的矿体。

参见图1和图4，下磷矿层100采用伪倾斜进路充填法，沿矿体倾向布置伪斜式采场。在回采下磷矿层100的过程中，分一步骤矿房和二步骤矿房两步进行回采充填，一步骤矿房和二步骤矿房间隔交叉设置，由事先理论计算和数值模拟结果确定一步骤矿房宽度为10m，二步骤矿房宽度为8m。采用第一充填体110充填一步骤矿房的采空区，采用第二充填体120充填二步骤矿房的采空区，第一充填体110的强度高于第二充填体120的强度。

下磷矿层100的回采顺序为沿矿体走向从一侧向另一侧推进间隔回采矿房，间隔的矿房回采胶结充填后再采另外的间隔矿房，矿房内的回采顺序为自下往上。一个条带矿房回采结束后，应及时对条带采空区进行胶结充填处理。

在一些实施例中，回采下磷矿层100的矿体时，先回采一步骤矿房，回采结束后采用第一充填体110充填一步骤矿房的采空区，待第一充填体110稳固后，再回采二步骤矿房，回采结束后采用第二充填体120充填二步骤矿房的采空区。

S320：采用房柱采矿法回采上磷矿层300的矿体。

具体地，参见图2，上磷矿层沿矿体倾向布置采场，沿矿体走向方向布置进路，再沿矿房与矿体倾向方向偏斜进行伪倾斜切割，切割完成后的菱形矿柱310位于下磷矿层100的第一充填体110的上方(参见图3)。而第一充填体110的强度高于第二充填体120的强度，上磷矿层300切割回采后形成的菱形矿柱310位于下部矿层高强度的第一充填体110上，能够提高采场的稳定性。

上磷矿层300采用预切顶下向分层房柱法(嗣后充填)进行回采，图5和图6为上磷矿层300预切顶下向分层房柱法(嗣后充填)的回采顺序示意图，回采上磷矿层300时，先沿矿体走向方向平采进路，再垂直于矿体走向方向回采，回采过程中按照设计要求切割保留矿柱。

由事先理论计算和数值模拟结果确定：沿矿体走向布置的进路的宽度为8m，沿着矿房与矿体倾向方向偏斜50°进行伪倾斜切割，以形成菱形矿柱310，菱形矿柱310的尺寸为10m×10m。需要说明的是，矿柱的形状由传统的方形点柱转变为菱形矿柱310，相较于传统的方形点柱，菱形矿柱310的抗剪性更好，能够使得采场的稳定性更好，从而能够提高回采的安全性。

回采上磷矿层300时，若上磷矿层300的开采矿层厚度小于或等于5m，则一次性采全高，并做好锚网支护工作，保证顶板的稳定性；若上磷矿层300的开采矿层厚度大于5m，则进行分层回采，例如，参见图5和图6，将盘区内的上磷矿层300的矿体分为上下两层进行回采。进行分层回采时，先进行切顶工作，每个矿房内布置一条切顶上山，切顶后采用锚网支护，以保证顶板的稳定性。

需要说明的是，进行分层回采时，层与层之间的矿房回采工作面之间保持预设的超前距离，例如，超前距离大于15m。

上磷矿层300的开采矿层厚度大于5m时，将盘区内的上磷矿层300的矿体分为上下两层进行回采，包括以下五个步骤：

S321：沿矿体走向回采上部切顶层，进路长度为盘区长度。参见图7，矿体走向方向为图7中的x轴正方向，即沿x轴正方向回采上部切顶层。

S322：沿矿房与矿体倾向方向偏斜进行伪倾斜回采上部矿层。例如，沿矿房与矿体倾向方向偏斜50°伪倾斜回采上部矿层，进路长度为所布置的上下磷矿层之间的联络道520的长度。参见图7，矿房与矿体倾向方向偏斜50°方向为图7中的y轴正方向，即沿y轴正方向进行伪倾斜回采上部矿层。

S323：沿矿体走向平采下部矿层，保留三角矿带。参见图7，相当于沿x轴正方向平采下部矿层。

S324：沿矿房与矿体倾向方向偏斜进行伪倾斜回采下部矿层，全采下部矿层。例如，沿矿房与矿体倾向方向偏斜50°进行伪倾斜回采下部矿层。参见图7，相当于沿y轴正方向进行伪倾斜回采下部矿层。

S325：将步骤S323中所保留的三角矿带分两部分回采，每条矿房与矿体倾向方向偏斜的伪倾斜进路向沿矿体走向方向的两边沿底板回采三角矿带。例如，每条矿房与矿体倾向偏斜50°方向的进路向沿矿体走向方向的两边各回采5m三角矿带。参见图7，相当于每条矿房与矿体倾向偏斜50°方向的进路分别向x轴的正方向和反方向回采5m三角矿带。

其中，前四步(即步骤S321至S324)平采上磷矿层300，能够保证运矿设备在运输过程中的安全，同时也提高了运矿设备的运输能力，从而提高了生产效率；步骤S325沿上磷矿层300底板回采三角矿带，提高了采场的回采率，减少了资源浪费。

需要说明的是，具体回采时，先采下磷矿层100，每个盘区下磷矿层100全部采完，采空区全部进行充填并达到设计强度后再采上磷矿层300。上磷矿层300与下磷矿层100之间的中间夹层200需留足5m，即夹层200的厚度大于或等于5m。若夹层200厚度不足5m，则留一部分上磷矿层300使得夹层200的厚度满足5m。

回采进行爆破时，采用HT81单臂液压凿岩台车钻凿水平炮孔，钻孔直径为45mm；掏槽眼与掌子面线所成夹角为81°，且掏槽眼的深度为4.0m；直线布置辅助眼，且辅助眼的深度为3.8m；帮眼与边帮平面线所成夹角为3°，且帮眼的深度为4.0m；顶眼与顶板平面线所成夹角为3°，且顶眼的深度为4.0m；底眼与底板平面线所成夹角为3°，且底眼的深度为4.0m。

根据确定的开拓系统和矿体赋存条件，全矿采用单翼对角抽出式机械通风。进路采场系独头掘进，故必须加强通风，每次爆破结束后，用风筒将新鲜风流导入到工作面，进行清洗。

需要进一步说明的是，上磷矿层300的矿柱不回收。盘区回采结束后，利用剩余充填料对采空区进行部分充填，并及时封闭采空区，采空区与生产区留有连续矿柱隔离，及时封闭采空区至生产区及地表的一切通道，并设警示标志以防止人员误入。

本发明实施例提出一种适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法，具有以下有益效果：

(1)通过改变回采进路的布置方式，提高了采场的连续作业能力，提高了生产效率；

(2)调整矿柱的形状和位置，即，将传统的方形点柱转变为抗剪性更好的菱形矿柱310，还将菱形矿柱310设置在强度较高的第一充填体110上，提高了采场的稳定性，降低了矿石回采时的风险；

(3)能够将底板部分残留的三角矿带采出，提高了矿石回采率，减少了资源浪费。

根据本发明实施例的适用于缓倾斜中厚多层磷矿的采矿方法的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。