磷石膏充填采礦法在馬路坪礦段的應用＊

姚 華,何忠國,龍再顯,黎正強

(貴州開磷集團礦業總公司, 貴州貴陽 550302)

磷石膏充填采礦法在馬路坪礦段的應用＊

姚 華,何忠國,龍再顯,黎正強

(貴州開磷集團礦業總公司, 貴州貴陽 550302)

貴州開磷集團公司馬路坪礦段成功的應用了磷石膏充填采礦法。上行式磷石膏充填采礦法能提高礦石回收率、降低貧化率,同時實現了磷石膏廢料的減量化、資源化、效益化處理,既符合國家循環經濟政策,又提高了企業的經濟效益。

階段空場嗣后充填采礦法;采場結構參數;回采工藝;磷石膏

開磷集團馬路坪礦是一座中型磷礦石礦山,先后選用了留礦法、崩落法、端部退采錨桿護頂空場法等采礦方法。現階段轉入深部開采,地質變化趨于復雜,采場地壓大,礦石回收率下降,貧化率上升。同時開磷集團磷礦石深加工產生了大量磷石膏廢料,堆積于地表造成安全隱患,因此開磷集團從2004年開始進行磷石膏充填采礦。

1 礦床開采技術條件

1.1 地質概況

馬路坪礦段位于磷礦區中部,洋水背斜東翼,呈東傾,南北走向,北起F210斷層,南至E15線,走向長度3200m,礦體受F41、F43逆斷裂作用,礦體被逆推重疊為上、下兩盤礦。礦體平均厚度約5m,上盤礦平均傾角在25°～30°,下盤礦平均傾角在35°～45°,P2O5含量32%左右,是全國少有的高品位磷礦區。礦巖節理發育,斷層多,假頂厚,穩定性差。

1.2 開拓系統

礦段開拓系統由斜巷、中段運輸平巷、盤區斜坡道、采場溜井、主溜井、膠帶斜井等組成。目前750,700中段采礦,640中段開拓。材料、人員由斜巷無軌運輸運至井下,礦石通過主溜井、膠帶斜井運至地面。

2 上行式磷石膏充填采礦法

2.1 盤區劃分及采場結構參數

上行式磷石膏充填采礦法如圖1所示。將礦段劃分為中段→盤區→分層→采場,實施階段上行開采,即從中段開始,按盤區斜坡道、分層脈外平巷、采礦徑路、采準平巷的開采順序由下向上開采。各分層按25～30m劃分為礦房,第一步開采1,3,5等單號礦房,嗣后磷石膏充填礦房,第二步在單號礦房磷石膏膠結體達到設計強度后,開采2,4,6等雙號礦房。按此順序交替開采,交替充填每個礦房,在下分層開采完后開采上分層,至中段開采結束后再轉入下一中段。

中段按50m劃分,每個中段劃分為4個分層,每個分層12.5m高,每分層按30m劃分礦房。分層平巷布置在脈外,距礦體20m,巷道斷面為4.2m×3.6m。

2.2 回采工作

第1步,從采礦徑路向南北采用AXERA5-126鑿巖臺車施工采準平巷,南北各15m,總長30m。第2步,用SANDRIKDD310-5中深孔臺車施工采礦中深孔,排距2m,孔底距1.5～1.8m,中深孔徑Φ50mm。第3步,采準平巷施工到位后,在采準平巷的端部用7655鑿巖機施工2.5m×2.5m的切割槽,為采礦爆破形成自由面。第4步,采場爆破,然后用ST1020柴油鏟運機出礦。

2.3 采場充填

2.3.1 充填站

馬路坪礦段磷石膏膠結充填站主要由磷石膏和粉煤灰供料線、水泥輸送線、供水線、充填料漿制備及其輸送線4條生產線組成,工藝流程見圖2。

充填工作開始時,磷石膏和粉煤灰混合物料裝入1#料倉,通過1#振動放料機均勻把物料放入1#皮帶運輸機運到打散機,物料經過打散機打散后落到振動篩上,大于30cm物料落入手推車中需二次打散,小于30cm物料進入2#料倉,通過2#振動放料機把物料放入2#皮帶運輸機運到雙軸攪拌機和其它物料進行攪拌。水泥從水泥倉中經螺旋給料機運到螺旋計量稱,然后進入雙軸攪拌機內和其它物料進行攪拌混合。水通過電磁閥調節經過電磁流量計進入雙軸攪拌機。

圖1 上行式磷石膏充填采礦法

圖2 充填站工藝流程

磷石膏、粉煤灰、水泥、水按照充填配比進入雙軸攪拌機內進行混合攪拌,然后進入強力合化攪拌機進行二次攪拌,然后進入混凝土泵車內進行三次攪拌。按水泥∶粉煤灰∶磷石膏為1∶1∶4比例攪拌成的磷石膏膏體,在重力和輔助泵力作用下,經充填管道輸送至井下充填采場。

2.3.2 采場充填

礦房礦石采完形成充填采場,首先在采礦徑路施工充填體的擋墻,擋墻必須施工在采礦徑路穩定段,擋墻材料為圓木、木板、脫水布(一般用麻袋)。在擋墻施工完后,在擋墻與徑路接壤處噴射混凝土保證磷石膏膏體不從縫隙流出,擋墻必須有足夠的強度和穩定性,抵抗來自磷石膏膏體的側壓力。安裝脫水管,脫水管采用Φ90mmPE型管,在管子上使用電鉆鉆Φ12mm的脫水孔,為了保證脫水效果,脫水管需安裝兩根。準備工作結束,從上分層采礦徑路向充填采場充填磷石膏充填料膏體。在充填過程中必須在充填擋墻、進料口、地表充填站安裝聯系電話,派專人監護,保證充填過程的安全。當發現擋墻壓力太大或其它不安全因素時,應及時通知地表充填站停止充填。

2.4 技術經濟指標

馬路坪礦段2009年在750中段4#盤區755、765分層實施充填采礦已經取得了很好的效果,采出礦量5.8萬t,充填磷石膏3.2萬t。礦石回收率從70%提高到81.2%,貧化率從6%下降到4%。充填采礦的實施提高了礦石的回收率,延長了礦山的服務年限,有效的消耗了磷石膏廢料,創造了很好的經濟效益和社會效益。

3 結 論

(1)馬路坪礦段750中段充填采礦的良好效果,為在700中段推廣實施充填采礦打下了很好的基礎。

(2)充填采礦改變了采礦方式,從下行式開采改為上行式開采,避免了下行式開采需要預留隔廢礦層和礦柱,減少了礦石的損失。同時避免了預留隔廢層在自重和頂板壓力下破壞,使上分層的廢石沖至采礦分層,造成礦石的損失、貧化率的上升。

(3)上行式充填采礦改變了地壓的分布,減少了地壓的傳遞。充填采礦地壓主要來源于礦房采礦過程中應力釋放和頂板自重,由于地壓來源少,在采礦過程中不易發生冒頂事故,能很好的保證采礦人員和設備的安全。

(4)充填采礦在脈外巷道中施工采礦徑路,各個礦房獨立,增加了采礦工作面,大大提高了采礦能力,避免了端部退采只有一個工作面采礦的不足。

(5)磷石膏充填采礦能有效的消耗磷石膏,減少磷石膏對自然環境的破壞,符合國家廢物資源化、減量化的產業政策。

(6)充填采礦不足之處是在下分層采礦中,為了保證下一步上分層采礦安全需在上分層留底板三角礦,降底了礦石的回收率。

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國家科技支撐計劃課題(2007BA08B01).

2010-02-07)

姚 華(1973-),男,貴州德江人,工程師,主要從事礦山測量、地質、采礦、工程設計、數字化礦山等技術研究與管理方面的工作。