中厚破碎磷矿体安全高效开采技术

来源：矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录（第五批）

一、技术类型

    非金属矿山高效采矿技术。

二、适用范围

    中厚破碎矿体。

三、技术内容

（一）基本原理

    依据中厚急倾斜破碎磷矿体的开采技术条件，提出适合该类矿体开采的框架式人工假顶下向交错分段充填采矿法，采用自上而下的回采顺序，将矿体沿走向划分矿房矿柱，中段内划分2~4个分段，矿房矿柱在相邻分段内交错布置。采用脉外斜坡道、分段巷道、出矿联络横巷、脉内凿岩巷及脉外出矿溜井的无轨采准系统。通过预筑人工假顶和假底的框架式护顶结构，在脉内凿岩巷端部掘进切割上山，以切割上山为自由面进行采场分段爆破，落下矿石在框架式护顶结构保护下后退式回采。采用全套无轨采掘设备进行打眼、出矿、支护等工作。通过对爆破块度测量，合理调整爆破参数，有效控制矿石块度。采用此先进适用技术开创了中厚急倾斜破碎矿体资源安全、高效、低成本强化开采的先例。

（二）关键技术

1. 研发出具有知识产权的框架式人工假顶下向交错分段充填采矿法；

2. 研发了一种采用锚索与锚杆悬吊、内置钢筋与金属网构筑的高承载能力钢混人工假顶；

3. 研发了适合井下图像采集的摄影支架和爆破块度图像快速分析技术；

4. 研发了用于节理裂隙发育破碎岩体支护的蟹形锚杆托盘；

5. 提供了一种能够在矿岩局部破碎地带有效维护围岩稳定的锚杆加穿带组合支护的装置；

6. 采用砖结构鼓形充填隔离墙、预置采场的塑料管及管顶端配重。

（三）工艺流程

     将矿体沿走向划分矿房矿柱，矿房矿柱在相邻分段内交错布置；使用吊筋代替悬索实现人工假顶悬吊承载；通过矿岩可爆性分级、选取图像处理技术对采场大块进行测量和统计，实现中深孔爆破块度控制。以此提高生产率，提高作业安全性，降低贫损率。

四、主要技术指标

针对中厚急倾斜破碎磷矿体的开采，实现了如下指标：

1. 矿石回收率从55%提高到92.8%；

2. 矿石贫化率从12%降低至3.58%；

3. 开采损失率由原来45%降低至7.85%。

五、典型实例及成效

该项综合技术已在开磷集团矿业总公司用沙坝矿得到了全面的推广应用，取得了较好的社会经济效益。

1．框架式人工假顶下向交错分段充填采矿新工艺应用。框架式人工假顶下向交错分段充填法在1070中段南4盘区1080分层S2#~S5#四个试验采场应用成功，贫化率3.58%，损失率7.85%，采场平均生产能力达到294t/d，盘区生产能力达1025t/d，采矿贫损率明显降低，生产能力大幅度提高。S2#~S5#四个试验采场采出矿石量143293.21t，与原有的脉内采准分段中深孔落矿充填采矿法相比(回收率55%)，采矿损失率降低37.15%，多盈利2739.539万元。

2．吊筋悬吊承载人工假顶新构筑工艺应用。吊筋悬吊承载人工假顶方案在矿山回采试验中取得圆满成功，在人工假顶保护下，极大地提高了回采作业安全性，对资源进行了最大程度地回收，降低了贫损率。并成功隔断了采场与上部中段的联系，避免矿体的自然冒落无限制地向上部扩展而损坏上部开采系统，或破坏上部水仓等基础设施。

3．中深孔爆破块度控制研究成果的应用。选择了南4盘区1080分段三个矿房作为试验采场，采用正交原理对试验方案进行了设计，选择排距、孔底距、炸药单耗作为因素，大块率为指标，总共安排九次正交试验，根据九次试验的爆破效果和正交试验的原理，计算得到最佳的爆破参数，并对最佳的爆破参数再一次进行试验验证，统计出爆破后矿岩大块率为8.45%，对比参数优化前的大块率22%，说明参数优化起到了良好的效果。

六、推广前景

      贵州开磷集团约有储量10%的中厚急倾斜破碎磷矿体，该类矿体开采技术条件极为复杂，矿山原用脉内采准分段中 深孔落矿充填法开采，存在着生产能力小，矿石损失率大等问题。目前，该项技术已在开磷集团矿山全面进行了推广应用，利用该项采矿技术每年可为开磷集团累计开采中厚急倾斜破碎矿体60万t，新增经济效益6.29亿元。每年可节省切割上山等工程费用2143万元。因此，推广应用该项新工艺技术，开磷集团每年可实现新增经济效益总计6.5亿元。同时，采用新型的采矿方法，可回收开磷集团的中厚急倾斜破碎矿体的中段保安矿柱，预计将实现经济效益17.31亿元。该项采矿技术降低了资源损失，可将矿山开采服务年限提高3.0年。

     我国约75%以上磷矿与开磷矿山具有类似的情况，可将该项技术推广到其他矿山进行应用，同时还可将该项技术推广运用于地质条件类似的其他类型矿山。