兴隆磷矿充填法采矿技术方案

1兴隆磷矿两步骤回采嗣后充填法采矿技术方案1企业概况兴发集团地处长江三峡库区湖北省兴山县，是依托本地丰富的水能、磷矿资源发展起来的集矿山、化工、水电、旅游、金融、物流于一体的大型企业集团。公司是中国最大的精细磷化工生产企业、世界最大的六偏磷酸钠生产企业，现拥有1家上市公司、62家子公司和20家参股联营公司，总资产293亿元，员工9500人，位居中国企业500强497位，中国化工500强第40位。2015年公司累计实现销售收入301.72亿元，利税10.24亿元，出口创汇4.11亿美元。兴隆磷矿是兴发集团的主要原材料矿山，年产矿石40万t。兴隆磷矿秉承依法开采、科学办矿、贫富兼采的理念，坚持按照安全标准化要求实施矿山管理和矿山生产。2008年度省安监局核准矿区所属兴隆磷矿为安全标准化三级企业；2011年12月，兴隆磷矿完成“安全避险六大系统”建设，并经省安全生产监督管理局验收合格；2012年3月和6月，兴隆磷矿被授予“国家绿色矿山试点单位”；2014年，兴隆磷矿同时通过国家二级安全标准化企业验收，获得《国家二级安全标准化企业》证书。兴隆磷矿为44家省级充填采矿工艺试点企业之一,2012年，矿山全面启动充填采矿技术研究项目。通过几年的试验研究，充填采2矿法有利于矿体安全、高效回收，提高资源综合利用率。充分利用地表拦渣坝废石和新增掘进巷道产生废石充填空区，能为改善当地环境，避免汛期泥石流灾害，提高当地防洪能力产生积极作用。同时，充填法采矿技术的实施，有效的处理了空区，不会产生新的安全隐患。该项目的开展对增强该县的经济实力，确保兴发集团经济可持续发展和安置部分三峡移民具有十分重要的意义。2编制依据2.1安全生产法律、法规、规章和规范性文件依据：1、《中华人民共和国安全生产法》（2014年修订）。2、《国务院关于坚持科学发展安全发展促进安全生产形势持续稳定好转的意见》（国发〔2011〕40）。3、全国非煤矿山安全生产工作会暨尾矿充填现场会精神。4、湖北省安监局印发了《金属非金属地下矿山推广充填采矿技术的实施意见》的通知（鄂安监发〔2012〕199号）。5、国家有关法律法规，地方现行与行业有关的法规、规程、规范及标准。2.2采用的主要技术标准1、湖北兴发化工集团股份有限公司《兴隆磷矿两步骤回采嗣后充填采矿法试验》研究报告。2、湖北兴发化工集团股份有限公司《兴隆磷矿可行性研究报告》、《开发利用方案》。33、兴隆磷矿现有的生产系统技术资料及生产技术经济指标等。3矿山地质与开采技术条件3.1矿床地质特征3.1.1矿区地质概况矿区位于龙门——大巴台缘褶皱带的东端，新华断裂东侧的菱角山背斜南东翼，矿区基本构造形态为一单斜构造。矿区出露地层有元古界神农架群，震旦系下统南沱组、震旦系上统陡山沱组、灯影组，古生界寒武系及新生界第四系。其中震旦系上统陡山沱组为矿区含磷岩系。陡山沱组自下而上按其岩性特征和P2O5含量划分为四段，其岩性特征如下：第一段（Zbd1）下白云岩段：岩性为灰白色细晶含锰白云岩，风化后呈褐色。矿区该段厚约1.27～11.75m，兴隆磷矿平均厚度3.28m。第二段（Zbd2）含磷粉砂质泥岩段：岩性为深灰—灰黑色含磷粉砂质泥岩，其间夹有Ph11、Ph21磷矿层，其厚度、品位不稳定。Ph21磷矿层上、下还发育有K1、K2两层含钾泥岩。矿区该段厚约0～16.20m，兴隆磷矿平均厚度6.77m。第三段（Zbd3）磷矿层段：岩性均为磷块岩，与鄂西磷矿的下矿层可以对比，构成矿区主要工业磷矿层（Ph３１）。矿区该段厚约1.35～11.81m，兴隆磷矿平均厚度8.21m。4第四段（Zbd4）上白云岩段：岩性为一套硅质岩、硅质白云岩及白云岩组合。矿区该段厚约30～72.60m，兴隆磷矿平均厚度67.65m。区内岩浆活动属成矿期前的海底火山喷发，对陡山沱期磷矿沉积无影响。区域变质作用为前震旦纪的区域变质作用，且变质作用轻微。区内主要矿产为大型沉积磷块岩矿矿产。此外，还有白云岩，含钾泥岩等。3.2.2矿体特征3.2.2.1矿层规模兴隆磷矿Ph31磷矿层沿拜台沟西南岸出露于地表，露头长约1900m，矿层走向延伸长约1300m，倾向延深约为1400m。磷矿层底板高程最高1320m，最低1060m，相对高差290m。矿段面积1.49Km2，矿石表内储量3430.47万t，该矿段储量规模为中型。3.2.2.2矿层形态及产状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1.35～11.81m，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磷矿层根据物质成分和结构构造等特征自上而下划分为4个自然类型分层，其厚度品位特征见表。5矿层厚度、品位统计表名称矿石自然类型厚度（m）最小－最大平均厚度变化率（%）品位(%)最低－最高平均品位变化率（%）上富矿致密块状磷块岩0－2.420.945625.16－34.3930.497上贫矿白云质条带磷块岩0－6.812.307711.24－23.8618.3319中富矿致密条带状磷块岩0－5.821.629324.17－29.7526.926下贫矿泥质条带磷块岩0－6.903.356413.12－23.4820.4114全层1.35－11.818.213014.95－26.5222.279圈定的工业矿体内，矿石各自然类型界线清楚，连接对比较好，但各类型的厚度沿走向和倾向均有变化，互为消长。致密块状磷块岩厚度比较稳定，白云质条带磷块岩西北部厚，东南部薄，在YM6以南，11勘探线以西尖灭，至使致密条纹状磷块岩与致密块状磷块岩合并，出现一片品位30.23%，厚度大于1m的富矿范围。致密条纹状磷块岩，泥质条带磷块岩则东南部厚，往西北部变薄，甚至尖灭。（3）矿层风化带发育情况6矿层仅在地表遭受一定程度风化，风化深度不大，风化带一般不超过15m。矿石经风化后，P2O5含量略有升高，CaO、MgO略有降低。风化矿石量仅占提交储量的3%。3.2.3构造矿段地质构造简单，以断层为主，主要断层为F1、F2、F6，其特征如下：F1（杨家岭断层）压性逆断层：是区域大断裂新华断裂的次一级构造，位于兴隆磷矿东南部，为矿段的南部边界。延伸长1600m，其产状为315～330°∠25～35°，垂直断距140～160m，断层破碎带不发育。F2张性正断层：位于兴隆磷矿西北部，为矿段北部边界，延伸长300m，其产状为20°∠75°，垂直断距20m，导致磷矿层不连续。F6压性逆断层：位于兴隆磷矿西北部至Ⅱ矿段部分地段，构成兴隆磷矿西北边界，延伸长800m。其产状为走向NE45°—SW225°，倾向315°，倾角25°，垂直断距约60～80m，断层破碎带及断层角砾岩不发育，在矿段内对矿层有一定的影响。在13勘探线导致磷矿层底板高程相差67m。另外，矿段内还有11条断距小于10m的小断层，其中少部分断层对矿层有一定的破坏作用。3.2水文地质3.2.1区域水文地质矿区属荆山山脉余脉，区内山势陡峭，地形切割强烈，形成高山深谷的地形特征，属高中山侵蚀山地地貌类型。矿区水文地质单7元范围四周以地表分水岭为界，南面为河流出口，整个单元地表类似一个长轴南北向展布的葫芦型盆地，构成以四周大气降水和地下水往盆地中央迳流、排泄，再经过河流由北向南流出矿区的水文地质模型。地下水的补给、径流、排泄局限于水文地质单元内。矿区内有鲜家河和拜台沟两条常年河，拜台沟系鲜家河支流，发源于矿区西北部Ⅰ、Ⅱ矿段交界处，由西北向东南流，于矿段中部汇入鲜家河。拜台沟全长2000m，鲜家河发源于矿区北部Ⅱ、Ⅲ矿段交界处，区内长3500m。该区域属亚热带季风气候。四季分明，雨量充沛，具有较典型的山地气候特征。1983年至1988年年平均降水量1126.04mm，年最大降雨量为1552.42mm，年最小降雨量为913.7mm。五月至十月为雨季，十一月至翌年二月为旱季，十二月至翌年三月为冰冻期。3.2.2矿段水文地质兴隆磷矿位于瓦屋矿区的西南面，其水文地质边界西面、南面为地表分水岭，北面为拜台沟，东面为鲜家河。构成西、南面为分水岭相对隔水边界，北东面为河流隔水边界的半封闭的水文地质模型。矿石储量计算最底标高1060m，矿区侵蚀基准面鲜家河东南出口处标高为986m，有利于矿坑自然排水。矿段内地下水的补给、迳流、排泄局限于水文地质单元之内。大气降水入渗为矿段地下水唯一的补给来源，地下水由分水岭向四周沟谷迳流，以泉的形式排泄。矿床充水方式为顶板直接进水，主要充水岩层为Zbd4下部细晶白云岩裂隙岩溶含水层，充水途径为沿溶蚀裂隙和构造裂隙渗流。所以8该矿段为充水岩层以溶蚀裂隙为主，顶板直接进水，水文地质条件简单的矿床。3.3矿区工程地质矿区内工程地质岩组可分为五类：坚硬碳酸盐类夹半坚硬碎屑岩岩类工程地质岩组、坚硬碳酸盐类工程地质岩组、坚硬碳酸盐与坚硬磷质岩及半坚硬—较软弱碎屑岩岩类工程地质岩组、坚硬碎屑岩岩类工程地质岩组、坚硬变质岩岩类工程地质岩组。矿层：矿层为层状和块状，抗压强度为107.3~122.4MPa，强度高。节理裂隙基本闭合，无论钻探和坑道掘进中，矿层均完整。矿层直接顶板：为硅质岩、硅质白云岩，抗压强度为127.9~182.0MPa。节理裂隙不甚发育，裂隙中多被方解石脉所充填。矿层直接底板为黑色粉砂质泥岩，薄层状构造，抗压强度为93.1~173.1MPa。该岩组中泥质含量较高，遇水后强度降低，但未见泥化现象。兴隆磷矿工程地质勘查类型属于以坚硬-半坚硬的碳酸盐岩为主，工程地质条件中等复杂的类型。3.4矿区环境地质兴隆磷矿位于区域地壳稳定区。矿区内现状存在的主要问题为陡崖上受裂隙切割、水的溶蚀变成的危岩、崩塌和山洪泥（水）石流威胁。到目前为止，未发生危岩垮塌致人死亡的事件。9随着矿山的建设和开采，不稳定型岩体（危石）失稳崩落和诱发新的危岩体；顶板含水层地下水被疏干，将对当地周边居民生活用水构成直接影响；将形成新的采空区，可能引起地面塌陷、地裂等变形加剧；矿渣堆数量日趋增多，遇特大暴雨引起山洪暴发，有可能形成泥（水）石流，或冲毁道路或堵塞河床；矿坑顶板存在软弱结构面，顶板出现沿软弱和较软弱结构面塌落的可能性很大；由于坑道开挖，矿山压力释放和调整，有可能出现局部“底鼓”变形。该矿区地质环境质量属于中等类型。4矿山开采现状4.1开采技术条件兴隆磷矿Ph13矿层走向北东-南西，总体倾向南东，倾角8-16°，全层厚度1.48—4米，工业矿层P205品位14.92—26.52%。矿床水文地质条件简单型，工程地质条件中等复杂类型，环境地质条件属中等型。综合上述条件，兴隆磷矿开采技术条件为中等的以复合问题为主的矿床类型。4.2采矿方法兴隆磷矿采用房柱采矿法开采，矿块沿走向布置，长为90m，阶段高为10m，矿块斜长为57m，矿房宽15m，矿房间留4×4m的间柱。矿块间留8m宽的连续矿柱和8m宽的顶、底柱。10回采自上而下，由西向东，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。回采过程中，利用井外拦渣坝废石运输至回采区域充填。4.3采场参数布置（1）中段间上山联络巷巷道方向沿矿层伪倾向布置，巷道断面积为9.33。（2）在矿块内布置采切巷道，一是沿走向布置，即切割平巷；二是沿伪倾向布置，即切割上山。切割平巷与中段巷道保留不小于10m的连续隔离矿柱，宽度6米，高为矿层厚度，遇到顶板破碎或与大断层时，巷道必须把巷道缩窄。切割上山交错布置，目的是矿柱交错分布，减少暴露面积，增大承压能力。（3）采切巷道完成后，对形成的8×8m矿柱进行刷帮回采后，点柱的尺寸不小于4×4m，矿房(空场)宽度在倾向方向和走向均达到10m。4.4采场设备凿岩设备：YT28气腿式凿岩机出矿设备：轮胎式LWT-50小型扒渣机运输设备：小型低速载货车通风设备：11K