舒渊

　　摘 要：磷矿是磷酸盐类矿物的总称，在工业上主要用于生产磷系肥料，也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类产品。磷的宝贵不言而喻。采矿方法的正确选择对建设绿色矿山和促进可持续性发展具有非常重要的作用。针对复杂急倾斜磷矿床的赋存条件，借鉴煤矿长壁式开采思维，本文以贵州黔南大塘磷矿为实例进行详细分析，提出了相应的采矿法。

　　关键词：磷矿；急倾斜；采矿法

　　矿体赋存情况：矿层产状与岩层基本一致，倾角的变化较大，大致在35°～85°之间。呈层状、单斜、陡倾。断裂构造不甚发育且规模小，矿段内有3条断层，对矿体空间形态的完整性有轻微的破坏。矿体边界平整、结构简单、构造破坏小、厚度变化小的大型磷块岩矿床，属急倾斜中厚至厚矿体。矿段水文地质条件中等偏简单，地下水补给条件差，岩层富水性很不均匀，总体富水性较弱，岩溶发育微弱，以溶蚀裂隙充水为主。同时赋存a、b两层矿，其中a矿层平均厚11.48m， f系数6～8；b矿层平均厚17.35m， f系数8～10。两矿层都属中等稳固。两矿层间有一稳定夹层，由含磷白云岩和硅质团块磷块岩两部分组成，总厚度1.38m～5.25m，平均厚度2.59m。矿层直接顶板为含磷硅质团块白云岩，直接底板为含磷白云岩，f系数为11～13，稳固性较好。

　　一、开采规划

　　前期工程1060m以上采用无轨斜坡道开拓，井下专用卡车运输方案。在9～10勘探線间地表移动界线之外设粗中碎站，分采的a、b矿石分别经破碎后由大塘至穿岩洞胶带运到缓冲矿仓并进行配矿。各中段各采场分采出a和b层矿石，用铲运机分别铲运到a或b层矿溜井，经中段运输巷道、斜坡道及地表粗中碎站a或b层矿的原矿仓卸矿。

　　二、矿块划分

　　矿块划分要充分考虑矿体产状、矿岩稳固情况及拟使用的采矿方法等因素。大塘矿段属急倾斜中厚至厚矿体，拟采用阶段空场嗣后充填采矿法回采，矿块结构参数可用类比方法初步确定。根据选矿工艺对矿石加工质量的要求，采用阶段空场嗣后充填采矿法回采时，回采方案主要考虑两种情形：①a、b层矿混采方案；②a、b层矿分采分运方案。a、b层矿混采时，大塘矿段矿体为急倾斜厚大矿体，垂直矿体走向划分矿块，分矿房、矿柱两步骤回采，夹石进行预剔除；a、b层矿分采分运时，a、b层矿则为急倾斜中厚矿体，沿矿体走向布置矿块，分矿房和间柱回采，中间夹石不剔除。

　　通过与类似矿山矿岩力学参数、稳固情况及所使用的采矿方法等比较，大塘矿段a、b层矿实行混采时矿块宽度适宜为15m。选择垂直矿体走向划分矿块，矿房、矿柱均按照15m垂直矿体走向依次布置，长为矿体厚度（含夹层）。矿体分矿房、矿柱二步骤回采，矿房采后用尾砂胶结充填，矿柱用废石或尾砂非胶结充填。大塘矿段a、b层矿实行分采时，间柱宽度为8～10m，矿房长约40m，矿房宽为a、b层矿水平厚度。先采间柱，间柱采后用尾砂胶结充填；其次回采矿房，矿房回采时先采a层矿，再采b层矿，矿房采后用废石或尾砂非胶结充填。

　　三、确定回采顺序

　　根据矿体赋存条件，大塘矿段初步设计开采规划分前期工程、中期工程、后期工程，采用阶段下行式开采方式。其优点是开拓周期短，达产时间早，初期投资省，投资见效快；缺点是矿山必须修建废石场，占用农田，造成环境污染等。由此可见安排合理的阶段回采顺序非常重要。

　　结合矿山开采总体规划、拟使用的采矿方法等，阶段回采顺序有两种考虑：①将矿体划分为三部分，前、中期工程各包含两个中段，后期分为三个中段。采用阶段下行式开采方式，中段间留有15m底柱。开采时从上中段采场向下中段依次开采，相邻上下中段矿体全部回采完毕后，再进行底柱残矿回收；②分期工程内采用阶段上行式开采方式，其中首采中段留15m厚底柱。下部采场开采完毕后进行充填，待充填体强度达到要求时，可连续回采上部采场。

　　以前期工程为例，采用上行式开采方式时，首采中段留15m厚底柱，实际回采高度为55m，上部采场可不留底柱。首采中段回采时，上部采场可以进行采切准备工作，待首采中段回采结束后再对上部采场进行回采。这样，在分期工程内实现了阶段上行式开采，上部采场不留底柱，降低了底柱作业的安全风险；上部阶段开拓和采准产生的废石可以方便地回填下部阶段的采空区，有利于实现无废开采，节约废石运输、提升和地表排放费用，减少环境污染；上行式开采不会产生严重地压问题。

　　两种回采顺序优缺点对比见表3.1。结合开采规划，前期为实现及早达产、回收投资等，推荐采用阶段下行式开采顺序，中期和后期主要考虑减少顶底柱及生产安全等因素，可考虑采用阶段上行式回采顺序。

　　四、采矿方法

　　考虑矿体形态以及地压管理方式，大塘矿段坡底有一县级公路穿过，崩落采矿法不适用大塘矿段的开采。上向水平分层充填采矿法回采成本较高，无法实现大规模生产，因此上向水平分层充填采矿法也不适用。根据类似矿山生产情况以及大塘矿段矿体特征，初步选用阶段空场嗣后充填采矿法为主，结合矿体开采技术条件选用不同的采矿方法方案以及合理的矿块结构尺寸。急倾斜中厚至厚矿体采矿工艺相对较成熟，工艺的选择与改进和设备水平的提高是密不可分的。应根据瓮福磷矿矿山实际情况选取合理的结构参数，选用高效的进口机械设备，适当加大采场阶段、分段高度，提高井下作业效率。

　　根据大塘矿段矿体地质特征和开采技术条件，国内外类似矿体高效采矿技术，以及选矿工艺对矿石加工质量的要求，在技术上较适宜大塘矿段的采矿方法方案主要有：

　　（1）大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法（垂直走向）；

　　（2）高分段中深孔阶段空场嗣后充填采矿法（垂直走向）；

　　（3）沿走向高分段中深孔阶段空场嗣后充填采矿法（分采分运）。

　　其中大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法可细分为阶段上行式和下行式开采两种方案，高分段中深孔阶段空场嗣后充填采矿法可细分为上向扇形孔和下向扇形孔两种方案，沿走向高分段中深孔阶段空场嗣后充填采矿法（分采分运）主要考虑下向扇形孔开采方案。垂直矿体走向布置矿块时，a、b层矿实行混采，采切工程量少，作业周期短，开采效率高，采矿成本低；沿矿体走向划分矿块时，a、b层矿实行分采分运，损失和贫化率低，能够更好满足选矿工艺对矿石加工质量的要求。这些采矿方法方案都有其优劣点，需要对采矿方案进行精细化设计和技术经济综合比较分析，才能选出适合大塘矿段矿体的最佳采矿方案。

　　五、小结

　　通过对大塘磷矿矿体地质特征和开采技术条件研究分析，主要从矿段采矿方法初选、矿块划分、采场结构参数及阶段回采顺序进行了深入细致分析，得出以下结论：

　　（1）回采方案主要考虑：①a、b层矿混采方案；②a、b层矿分采分运方案。a、b层矿混采时，垂直矿体走向划分矿块，分矿房、矿柱两步骤回采；a、b层矿分采分运时，沿矿体走向布置矿块，分矿房和间柱回采，中间夹石不剔除；

　　（2）垂直走向划分矿块时，矿块宽15m，长为矿体厚度（含夹层），阶段高70m，底柱高15m。矿房空区用尾砂胶结充填，矿柱用废石和尾砂非胶结充填。沿走向划分矿块时，间柱宽8～10m，矿房长约40m，矿房宽为a、b层矿水平厚度，底柱高15m。先采间柱，采后用尾砂胶结充填；其次回采矿房，回采时先采a层矿，再采b层矿，采后用废石和尾砂非胶结充填；

　　（3）采矿方案初步选择大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法（垂直走向）、高分段中深孔阶段空场嗣后充填采矿法（垂直走向）、沿走向高分段中深孔阶段空场嗣后充填采矿法（分采分运）