杉樹埡礦磷礦充填采礦法編制方案

1、杉樹埡磷礦廂式充填采礦方法實(shí)施方案 杉樹埡磷礦廂式充填采礦技術(shù)方案湖北宜化集團(tuán)礦業(yè)有限責(zé)任公司湖北杉樹埡礦業(yè)科技開發(fā)有限公司2016年5月目 錄 1 企業(yè)概況 2 編制依據(jù)及引用標(biāo)準(zhǔn) 3 礦床地質(zhì) 4 開采現(xiàn)狀 5 充填采礦工藝 6 地壓監(jiān)測(cè) 7 輔助設(shè)施 8 投資與經(jīng)濟(jì)效益 9 存在的問題及建議杉樹埡磷礦廂式充填采礦技術(shù)方案1 企業(yè)概況湖北杉樹埡礦業(yè)有限公司成立于2006年1月，位于湖北省宜昌市353方向，直距75公里，屬宜昌市夷陵區(qū)樟村坪鎮(zhèn)所轄，礦區(qū)面積7.87平方公里，注冊(cè)資金1.02億元，資產(chǎn)總額4.09億。公司形成了集采、選一體的發(fā)展模式，擁有國(guó)內(nèi)同行業(yè)單系統(tǒng)磷礦地下開采規(guī)模最大的礦

2、山，擁有全國(guó)范圍內(nèi)的第一家磷礦重介質(zhì)選礦廠，采、選技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，被國(guó)土部、財(cái)政部批準(zhǔn)為湖北省宜昌市中低品位磷礦綜合利用示范基地。杉樹埡磷礦區(qū)東部礦段由化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院2006年3月進(jìn)行設(shè)計(jì)，于2006年9月開工建設(shè)，2009年9月峻工驗(yàn)收投產(chǎn)。設(shè)計(jì)開采規(guī)模為150萬噸/年。開采方式為地下開采，開采對(duì)象為Ph13和Ph22二個(gè)主要工業(yè)磷礦層，采用平硐+溜井+膠帶開拓運(yùn)輸方式，中段平巷采用無軌運(yùn)輸。采礦方法采用盤區(qū)房柱法采礦。 2. 編制依據(jù)及引用標(biāo)準(zhǔn)2.1 編制依據(jù)1.湖北杉樹埡礦業(yè)有限公司年產(chǎn)150萬噸磷礦采礦工程初步設(shè)計(jì)（化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院，2008年9月）；2.國(guó)家安全監(jiān)管總

3、局 國(guó)家發(fā)展改革委 工業(yè)和信息化部 國(guó)土資源部環(huán)境保護(hù)部關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)尾礦庫監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見安監(jiān)總管一（2012）32號(hào)。3.國(guó)土資源部關(guān)于磷礦資源合理開發(fā)利用“三率”指標(biāo)要求（試行）的公告（2012年底30號(hào)），2012年12月28日。4.省安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)的通知，湖北省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局鄂安監(jiān)發(fā)2012199號(hào)。5.湖北杉樹埡礦業(yè)有限公司年產(chǎn)150萬噸磷礦采礦工程開發(fā)利用方案開拓系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整6.杉樹埡磷礦兩步驟回采充填采礦方法實(shí)施方案2.2 采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.化工礦山地下采礦設(shè)計(jì)規(guī)范HG/T228092.化工礦山井巷工程設(shè)計(jì)規(guī)范HG/T228143.混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程（JGJ/

4、T10-2011）。4.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50010-2002；2.3 其他依據(jù) 1.杉樹埡磷礦礦山采掘工程現(xiàn)狀圖及總體布置圖。2.現(xiàn)場(chǎng)收集的資料。3.礦床地質(zhì) 礦段出露的地層主要有：寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組（1n）、震旦系下統(tǒng)燈影組（Z2dn2）、陡山沱組（Z2d）、中元古界西汊河組（Pt2X），磷礦層產(chǎn)于陡山沱組。陡山沱組自上而下可劃分為4個(gè)巖性段，即白果園段（Z2d4）、王豐崗段（Z2d3）、胡集段（Z2d2）和樟村坪段（Z2d1）3.1礦床地質(zhì)特征杉樹埡磷礦開采范圍內(nèi)主要見兩個(gè)工業(yè)礦層中磷層（Ph22）和下磷層（Ph13），其中Ph22是杉樹埡磷礦主要工業(yè)礦層。Ph22礦體賦存標(biāo)高90

5、9.22710m，埋深0598m。礦層總體傾向北東，傾角一般為310,礦體呈層狀，分布連續(xù)礦體厚度1.2713.65m，一般為24m，平均厚度2.8m，P2O5品位16.52%32.98%，平均品位25.21%。在礦段北西部發(fā)育富集地段，礦層厚度613.65m，平均厚度8m，平均品位28.9%。該礦屬于緩傾斜薄至中厚礦體。Ph22礦層頂板巖性為灰-淺灰色薄-中厚層狀泥粉晶云巖夾泥質(zhì)云巖條帶，底板巖性為淺灰灰白色厚層含硅磷質(zhì)團(tuán)塊粉細(xì)晶云巖。3.2礦區(qū)水文地質(zhì)1 .自然地理礦區(qū)山脈、水系呈北東向展布。區(qū)內(nèi)山高谷深，地形陡峻。北西、南東邊界為谷地，中部凸起，最高海拔標(biāo)高為1539m（礦區(qū)南部）， 最

6、低海拔標(biāo)高為730m（西叉河河床），相對(duì)高差一般為650m，最大為810m，屬中山地貌類型。礦區(qū)北部的董家河和南緣的西叉河為區(qū)內(nèi)主干水系，均自南西流向北東匯入肖家河。宜昌磷礦區(qū)一帶，屬亞熱帶溫濕氣候區(qū)。區(qū)內(nèi)雨量充沛，暴雨頻繁，四季分明。由于受地形和海拔高程不同影響，氣候垂向變化差異大，小氣候特征明顯。據(jù)宜昌市夷陵區(qū)氣象站近20年的資料統(tǒng)計(jì)；年降水量768.7mm（1981年）1721.5mm（1989年），月最大降雨量424.8mm（1998年7月），日最大降雨量192.2mm（1989年9月1日），歷史上日降水特大值391.0mm（1935年7月5日）。每年5月8月為雨季，此期間的降雨量占年

7、降水量的60%76.0%；11月次年二月為枯水期，降水量?jī)H占全年降水量的15.6%。多年平均降水量1101.1mm/a，多年平均蒸發(fā)量1236.6mm/a，潮濕系數(shù)0.89，屬濕度適中區(qū)。另據(jù)夷陵區(qū)樟村坪鎮(zhèn)羊角山雨量站的觀測(cè)資料，多年平均降雨量1350mm/a，最大降水量為2110.0mm/a。每年11月開始降雪，終雪期一般在3月下旬。于11月次年3月為冰凍期，在磷礦區(qū)一帶，常造成間斷性的大雪封山，導(dǎo)致交通中斷。2 .地層含水性該礦區(qū)劃分為五個(gè)含水層和四個(gè)隔水層。Ph2的頂部分別分布著Z2d3+Z2d22（3含水層）和Z2dn3+ Z2dn2 +Z2dn1（2含水層）、底部分布Z2d13（4含

8、水層）。3 .隔水層區(qū)內(nèi)燈影組與陡山沱組含水層間及陡山沱各含水層間，一般無水力聯(lián)系，當(dāng)遇隔水層變薄和尖滅或斷層切割部位，各含水層間將產(chǎn)生水力聯(lián)系。隔水和相對(duì)隔水層自上而下主要有：寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組、震旦系上統(tǒng)陡山沱組白果園段、陡山沱組胡集段下亞段及樟村坪段中亞段共四層。4 .斷層含水性 區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，規(guī)模較大的斷層主要有F1、F2、F6、F7、F11、F16、F14、F12、F17、F21、F23、F24、F26；次為F10、F15、F25。F1、F26斷層分別屬于礦區(qū)北西和北東側(cè)的邊界，其余斷層集中分布于礦區(qū)中部和南部，以正斷層為主，破碎帶為構(gòu)造角礫巖和碎裂巖，結(jié)構(gòu)疏松。受以上斷層切割

9、破壞，在不同程度上溝通了各含水層間的水力聯(lián)系。由地表調(diào)查資料看，以北東走向的F1斷層和近東西走向的F7斷層破碎帶，充填碎粉巖與斷層泥，具隔水性，因而，沿?cái)鄬由媳P多見泉水點(diǎn)分布。其余斷裂構(gòu)造表現(xiàn)以導(dǎo)水為主，局部隔水的特征。5.礦床充水因素礦坑充水來源依次為大氣降水通過大面積分布的燈影白云巖淺部溶洞、溶隙補(bǔ)給；橫切礦體的董家河水及溪流補(bǔ)給；采礦塌陷區(qū)入滲補(bǔ)給；肖家河水及區(qū)域地下水通過頂?shù)装搴畬友a(bǔ)給。以上諸因素對(duì)礦坑充水的影響程度將隨各采礦分區(qū)而發(fā)生變化，南、東主要充水是大氣降水和地下水補(bǔ)給，由于采區(qū)距董家河水甚遠(yuǎn)，其補(bǔ)給作用表現(xiàn)不十分明顯，當(dāng)采掘接近西部董家河時(shí)，河水的補(bǔ)給將隨之增加。董家河是未

10、來井下水患的最大威協(xié)，但只要不破壞其河床一帶地層的天然結(jié)構(gòu)狀態(tài)，河水的補(bǔ)給量是有限的和可以預(yù)計(jì)的。一旦河下礦體采空而引起地表塌陷變形，必將造成河水大量進(jìn)入礦坑。地表是否引起變形塌陷取決于礦體上部覆巖厚度，經(jīng)計(jì)算董家河一帶礦體上部覆巖厚度均小于最小安全厚度113m，（天然條件下實(shí)際厚度為6575m），所以董家河一帶必須留防水保安礦柱。此外，礦區(qū)內(nèi)共發(fā)育20條山溪，隨著開采進(jìn)度，溝底將產(chǎn)生不同程度的開裂、移動(dòng)，如不注意對(duì)溝底及時(shí)進(jìn)行處理整治，勢(shì)必導(dǎo)致山溪水直接灌入井下，根據(jù)類似礦山的情況，估算到開采后期可能產(chǎn)生的最大暴雨滲入量為140000m3/d。本礦區(qū)的水文地質(zhì)類型為： 以溶蝕裂隙為主、天然狀

11、態(tài)下頂板間接充水、底板直接充水，水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜的巖溶充水礦床。其主要水文地質(zhì)問題是董家河水，及未來采礦塌陷區(qū)引起的地表水對(duì)礦坑的補(bǔ)給。3.3礦區(qū)工程地質(zhì)1 .巖（礦）石的物理力學(xué)性質(zhì)根據(jù)礦區(qū)巖（礦）石樣力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，僅中磷層（Ph2）及含鉀頁巖（Z2d12）極限抗壓強(qiáng)度偏低，為51.376.2MPa，屬較堅(jiān)硬堅(jiān)硬巖石類外，而主礦層頂、底板圍巖極限抗壓強(qiáng)度由84.2182.7MPa，屬堅(jiān)硬巖石類；巖石抗剪強(qiáng)度（C值）4.832.35MPa，彈性模量6.58.28（104MPa）；軟化系數(shù)0.520.78。故本礦區(qū)地層以堅(jiān)硬巖類為主組成。2. 斷裂構(gòu)造與結(jié)構(gòu)面特征本礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，全區(qū)發(fā)

12、現(xiàn)大小斷層26條。按走向大致可分為三組即北東向、近東西向和北西向。區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的斷層有F1、F2、F6、F7、F10、F11、F12、F14、F16、F17、F21、F23、F24、F25、F26等15條。其中F1、F26斷層規(guī)模宏大，構(gòu)成礦區(qū)邊界斷裂，其余者屬次一級(jí)斷裂。除F1為逆斷層外，其余均為正斷層?，F(xiàn)將主要斷裂構(gòu)造的結(jié)構(gòu)面特征分述如下：F1逆斷層：為礦區(qū)邊界斷層。北東走向、傾向北西、斷距2676m，破碎帶充填以構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、碎粉巖等，膠結(jié)疏松，寬度835m，坑道揭露時(shí)易出現(xiàn)冒頂崩落或底板變形。F26正斷層：為礦區(qū)邊界斷層。北西走向，傾向北東，斷距60m以上，切穿了礦區(qū)各地層。破碎

13、帶寬515m，充填角礫巖、碎裂巖，局部為斷層泥，膠結(jié)較差，亦易引起冒落和崩落F7正斷層：近東西走向，傾向自北西轉(zhuǎn)向北東，斷距2832m，切穿Z2dn2Pt2X各層。破碎帶寬度15m，充填以角礫巖、碎裂巖及硫鐵礦脈，圍巖見鐵帽礦化。擠壓結(jié)構(gòu)面，光滑平直，坑道揭露時(shí)易出現(xiàn)片邦和冒頂。F2、F11、F12、F16、F17、F24等斷層：以北西走向?yàn)橹?，呈平行與束狀分布于礦區(qū)中部。斷距12.7454m，破碎帶寬度多在0.56m，最寬1015m，由構(gòu)造角礫巖、碎裂巖及巖塊充填，膠結(jié)疏松，鉆孔探揭露巖心破碎，采取率低。坑道通過以上斷層時(shí)，有可能出現(xiàn)局部冒頂崩落。其余斷裂構(gòu)造（F6、F10、F14、F21、

14、F23、F25），屬北西走向次級(jí)斷裂或派生斷層，破碎帶寬度小，膠結(jié)較好，一般較穩(wěn)定。綜上所述，本礦區(qū)工業(yè)礦層與圍巖由堅(jiān)硬巖石為主組成，穩(wěn)定性較好。易引發(fā)頂、底板變形者，主要出現(xiàn)于較大斷裂構(gòu)造破碎帶部位。礦區(qū)工程地質(zhì)類型為：礦層及其圍巖以堅(jiān)硬較堅(jiān)硬巖類為主，工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單中等類型。3.4礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)1. 地震據(jù)宜昌市科委地震辦資料，宜昌磷礦區(qū)一帶自1960年以來，曾發(fā)生過1.52.9級(jí)地震10余次，均為淺源地震，最大烈度4度，有感范圍70km2，本礦區(qū)僅發(fā)生過微震。根據(jù)中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖（1992年），湖北宜昌地區(qū)地震基本烈度為6度。按地殼穩(wěn)定性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，地震烈度7度、震級(jí)5.5級(jí)為穩(wěn)定區(qū)

15、，故本區(qū)應(yīng)屬于地殼穩(wěn)定區(qū)。2 .危巖體a)杉樹埡礦危巖體分布情況在礦段范圍內(nèi)共計(jì)發(fā)現(xiàn)大小危巖體32處，危巖體由燈影組第一至第三巖性段（Z2dn1Z2dn3）硬脆性的粉、細(xì)晶云巖組成，其露頭處崖壁廣布，臨空面發(fā)育，有利于卸荷作用的發(fā)生與發(fā)展。巖體受各組裂隙的切割，并伴隨溶蝕作用的發(fā)生而使裂隙擴(kuò)大、加深，逐漸與母巖分離形成危巖體。區(qū)內(nèi)危巖分布標(biāo)高8251335m，與母巖間主控卸荷縫寬度0.102.10m不等，最寬者(WY1)可達(dá)4.0m，穿切垂深一般2040m，最大者可達(dá)54m（WY2）。根據(jù)危巖體現(xiàn)狀的穩(wěn)定程度不同，可分為不穩(wěn)定和基本穩(wěn)定兩類。其中不穩(wěn)定者14處，基本穩(wěn)定者17處，各危巖體的分布

16、與發(fā)育特征詳見附表?，F(xiàn)狀處于不穩(wěn)定的危巖體有WY1、WY3、WY5、WY7、WY9、WY10、WY11、WY41、WY47、WY51、WY53、WY54、WY56、WY59共14處根據(jù)危巖體所處位置，對(duì)地面工程設(shè)施和附近居民安全構(gòu)成重大威脅的危巖體主要有WY1、WY2、WY5、WY9、WY10、WY17、WY41、WY47及WY58等9處。已治理6處，分別為WY1、WY2、WY9、WY10、WY17等。3 .滑坡小沖滑坡：滑坡體呈圈椅形，滑體后緣標(biāo)高970m，前緣標(biāo)高885m，長(zhǎng)110m，寬85m，厚2-5m，總方量約35000m3，主滑方向68，滑體物質(zhì)成份為碎塊石土，滑床為燈影組白云巖，屬

17、一老滑坡體，現(xiàn)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。楊家灣崩塌體：為修建礦山公路切坡誘發(fā)崩塌，崩塌體頂部標(biāo)高880m，底部標(biāo)高850m，垂高約30m，切坡長(zhǎng)48m，主崩塌方向142。邊坡下部為碎裂結(jié)構(gòu)的燈影組第一巖性段（Z2dn1）厚層狀細(xì)晶云巖組成，上部為坡積碎石土，切坡坡角6065度。于2007年8月上旬降中大雨后，引發(fā)上部碎石土坍滑并牽動(dòng)下部碎裂狀的粉晶云巖坍塌變形，坍滑體積不下3000m3，致使礦山公路被堵多日。由于修建礦山公路，邊坡未進(jìn)行治理。巖土體結(jié)構(gòu)松散，遇暴雨或人工削坡，可能引起崩滑。礦山開采排出的廢石如順溝堆放，經(jīng)雨水沖刷可能造成泥石流。礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量屬中等不良類型。其主要環(huán)境地質(zhì)問題是由于礦

18、層采空后，引起覆巖開裂、移動(dòng)，導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)危巖體失穩(wěn)崩塌而威協(xié)地面建筑物及人員、設(shè)施安全。綜上所述，本礦區(qū)開采技術(shù)條件（水、工、環(huán)）為開采技術(shù)條件中等復(fù)雜的礦床. 4 開采現(xiàn)狀該礦2009年建成投產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模150萬噸/年，主要開采Ph22磷礦層。礦區(qū)分兩期開采，目前屬于第一期 (760m中段以上)。礦區(qū)分四個(gè)采區(qū)同時(shí)開采，其中一、二、三采區(qū)120萬噸/年，四采區(qū)30萬噸/年。目前礦山一期開采范圍的開拓系統(tǒng)基本形成，已經(jīng)形成了101、102、103、104、105、201、202、203、204、301、302、303、304、305、401、402、403共17個(gè)中段，目前在進(jìn)行103、204

19、、303中段的礦石回采作業(yè)。礦山形成的采空區(qū)主要分布在101-1、1031-1、102-1、201-2、201-1、202-1、203、301-1、301-2、301-3、301-4、301-5、X301-5、302-1、302-2、302-3、302-4、302-6、303-1、3031-1、3031-2、3031-3、3031-4、3041-1、401-2盤區(qū)內(nèi)。截止2015年底杉樹埡磷礦目前保有資源量為2480萬噸，除去構(gòu)造帶、河床居民點(diǎn)壓覆及品級(jí)低于18%的不可采部分后，保有可采儲(chǔ)量約1500萬噸。杉樹埡磷礦實(shí)際回采率約78%，因四采區(qū)礦體平均厚度達(dá)到8m，采用現(xiàn)行房柱法采礦，安全無保

20、障。一是為了防止地質(zhì)災(zāi)害，保證人民的生命不受傷害和地質(zhì)環(huán)境不受破壞，二是在資源儲(chǔ)量不斷減少的情況下，為延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限、提高資源回采率，因此需要對(duì)現(xiàn)有采礦方法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，使企業(yè)走上可持續(xù)發(fā)展的良性軌道。目前國(guó)內(nèi)已有很多礦山企業(yè)采用充填采礦法，技術(shù)比較成熟。但絕大多數(shù)研究的是傾斜或急傾斜礦床，頂板結(jié)構(gòu)相對(duì)較好，礦層傾角在15及以上，而對(duì)于5以下近水平礦體充填采礦，難度較大的是實(shí)施接頂問題；另外宜昌磷礦大部地處黃柏河源頭，是宜昌市飲用水保護(hù)區(qū)，在礦區(qū)不能建設(shè)化學(xué)方法的選礦廠，沒有大量的易輸送細(xì)顆粒的充填原料。通過在實(shí)踐中不斷研究試驗(yàn)，逐步探索出雙通道分層采礦法，利用礦區(qū)開采過程中產(chǎn)生的廢石直接

21、攪拌澆結(jié)充填的廂式回采充填技術(shù)，不僅成功解決以上難題，而且簡(jiǎn)單適用，成本低，是一種新的、切實(shí)可行的充填采礦方法。4.1研究發(fā)展階段第一階段：采用雙通道、分層開采，留設(shè)礦柱。具體方法：通過在礦房?jī)蓚?cè)（切割方向）形成上下部通道，先從上部通道沿回采線切頂、支護(hù)，后從下部通道降底、回采，最終形成礦柱。優(yōu)點(diǎn)：有效解決厚礦體回采及其安全問題，方法筒單；缺點(diǎn)：礦柱劈裂、頂板垮落、地表塌陷；回采率低、資源浪費(fèi)。第二階段：強(qiáng)化礦柱控頂開采。具體方法：在第一階段基礎(chǔ)上，針對(duì)礦柱易劈的特點(diǎn)，澆筑直徑3m的混凝土礦柱，在礦柱回收后，用廢石充填至離頂板1m的距離反壓保護(hù)礦柱，減少頂板冒落空間。優(yōu)點(diǎn)：可保證生產(chǎn)過程中安全

22、；回采率高；缺點(diǎn)：強(qiáng)化礦柱施工難度大，成本高；同時(shí)因不能大面積接頂，仍然不能根本解決地表塌陷、山體變形等問題。第三階段：廂式充填開采。優(yōu)點(diǎn)：可保證生產(chǎn)過程中安全；解決了地表塌陷、山體變形；回采率在盤區(qū)房柱法基礎(chǔ)上提高15%，可達(dá)到90%，礦產(chǎn)資源得到有效利用；充填料利用井下開采中的廢石直接膠結(jié)充填，方法簡(jiǎn)單，成本較低。4.2開采技術(shù)條件礦區(qū)主要工業(yè)礦層為Ph22礦層。Ph22礦體賦存標(biāo)高909.22710m，埋深0598m。礦層總體傾向北東，傾角一般為310,礦體呈層狀，分布連續(xù)礦體厚度1.2713.65m，一般為24m，平均厚度2.8m，P2O5品位16.52%32.98%，平均品位25.2

23、1%。在礦段北西部發(fā)育富集地段，礦層厚度613.65m，平均厚度8m，平均品位28.9%。屬于緩傾斜薄至中厚礦體。Ph22礦層頂板巖性為灰-淺灰色薄-中厚層狀泥粉晶云巖夾泥質(zhì)云巖條帶，底板巖性為淺灰灰白色厚層含硅磷質(zhì)團(tuán)塊粉細(xì)晶云巖。礦區(qū)水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜，工程地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單中等類型，礦區(qū)內(nèi)危巖較多，環(huán)境地質(zhì)條件較差。4.3采礦方法根據(jù)杉樹埡磷礦礦體的開采技術(shù)條件，結(jié)合目前礦山采用的房柱法采礦法及其采切工程布置，本次設(shè)計(jì)選擇廂式充填采礦法作為實(shí)施方案。4.4采場(chǎng)參數(shù)布置 1礦塊構(gòu)成要素礦塊沿走向長(zhǎng)100m，沿傾向100m。礦房寬4-6m、房間礦柱寬度5-7，可根據(jù)不同圍巖情況適當(dāng)調(diào)整。 圖1

24、充填采礦工序示意圖 2技術(shù)參數(shù) 上下部通道、切頂斷面：寬4-6m，高3-5m； 下部通道斷面：寬3-5m，高：以礦層切頂后的剩余厚度為準(zhǔn)； 護(hù)頂固幫要求：錨桿長(zhǎng)度2m、密度1.51.5m，網(wǎng)片鋼筋直徑4mm、網(wǎng)孔規(guī)格100100mm；噴漿標(biāo)號(hào)C20、厚度50-100mm； 濕式充填：混凝土標(biāo)號(hào)為C10、充填體上部剩余空間約1.5-2m； 膠結(jié)充填：混凝土標(biāo)號(hào)為C10、接頂面積大于85%、養(yǎng)護(hù)期28天； 回采間隔條帶：按間隔條帶寬度，分兩次回采，先采上部約1/2礦厚； 干料充填：充填后空頂高度小于1m。 3采場(chǎng)設(shè)備回采主要設(shè)備表序號(hào)名稱型號(hào)/規(guī)格生產(chǎn)能力備注1全液壓鑿巖臺(tái)車CMJ17HT-C型車

25、90m/臺(tái)班2鏟運(yùn)車ACY-2A160t/臺(tái)班3坑內(nèi)卡車EQ1120GL80t/臺(tái)班4局扇JK55-No4.05.充填采礦工藝5.1工藝流程簡(jiǎn)述施工上下部通道-沿切割方向分別在礦房?jī)蛇吅椭虚g施工上下部通道；上分層拉底-沿走向施工上部拉底通道；護(hù)頂固幫-拉底巷頂板及幫壁錨網(wǎng)噴漿支護(hù)；下分層回采-在下部通道沿上部拉底巷方向兩側(cè)回采下分層；下部濕式充填-下部通道濕式充填；頂部膠結(jié)接頂-在濕式充填體上澆筑混凝土；回采房間礦柱-回采兩條充填體之間的預(yù)設(shè)間隔條帶； 干料充填-利用廢石、干料對(duì)回采間隔條帶后形成的空?qǐng)龀涮?、壓?shí)。 圖2 采充示意圖 圖3 分步充填及接頂示意圖 5.2充填材料 1.充填材料 充

26、填骨料：花果樹選礦廠尾礦（尾礦不足時(shí)采用廢石破碎）。 膠凝材料的確定：水泥。 充填用水：充填用水為礦山現(xiàn)有坑內(nèi)供水系統(tǒng)，水源量可滿足需求。 干式充填材料：井下生產(chǎn)的廢石、礦石中的夾矸石、周邊磷礦矸石及周邊重介質(zhì)選礦廠尾礦。 2.骨料參數(shù) 花果樹選礦廠尾礦是中低品位原礦經(jīng)旋流器選別脫介后的輕物，主要為頁巖顆粒，少量白云巖。尾礦松散密度1.6t/m3,比重2.7 t/m3，安息角35，含水量低于12%。粒徑范圍5mm以下占10%，其余520mm，中值粒徑8mm。其力學(xué)性質(zhì)與相應(yīng)頁巖白云巖相同。5.3質(zhì)量要求 要使采場(chǎng)處于良好的穩(wěn)定狀態(tài)，膠結(jié)混凝土礦柱承載能力不得小于原生礦柱的承載能力。 礦石礦柱的

27、承載能力杉樹埡磷礦礦巖力學(xué)參數(shù)表如表5-1所示。 表5-1礦巖石力學(xué)參數(shù)表參數(shù)礦巖彈性模量(104MPa)密度(g/cm3)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)泊松比凝聚力(MPa)摩擦角(度)白云巖14.4270074.530.2430磷礦石7.2281058.64.340.23.525頁巖9.82270041.21.50.23.528 礦柱的承載能力主要取決于以下因素：礦柱礦石自身的強(qiáng)度（包括抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度）、礦柱的高寬比、礦房與礦柱的尺寸、地質(zhì)構(gòu)造因素等。其中地質(zhì)構(gòu)造因素對(duì)礦柱承載能力影響較大。 杉樹埡磷礦礦體的節(jié)理十分發(fā)育，礦柱受力變形破壞以受壓劈裂方式為主，破壞礦柱表層出現(xiàn)縱向裂

28、縫并側(cè)鼓、剝離，此外部分礦柱變形破壞呈剪切方式，絕大多數(shù)破壞的礦柱雖未完全壓潰或剪斷，仍有部分支撐能力，但承載能力已經(jīng)遠(yuǎn)小于巖石的理論強(qiáng)度?？梢?，由于節(jié)理裂隙的發(fā)育，使得礦柱承載能力大大降低。 根據(jù)Kalamaras，Bieniawski等提出的對(duì)巖體抗壓強(qiáng)度mc的工程處理公式： RMR-15 公式中：c為巖塊抗壓強(qiáng)度，單位為MPa，RMR為其評(píng)分值。 根據(jù)相關(guān)研究，杉樹埡磷礦礦巖體評(píng)分值如表5-2。表5-2 礦巖體RMR總評(píng)分表礦巖RMR值巖體類別白云巖5878IIIII磷礦石5976IIIII 據(jù)公式及表5-1、5-2，可以得到礦石礦柱的實(shí)際承載能力為：15.1721.03MPa。 C20

29、混凝土膠結(jié)礦柱的承載能力表5-3 混凝土力學(xué)性能表混凝土強(qiáng)度等級(jí)彈性模量(104MPa)泊松比軸心抗壓強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)容重(g/cm3)C202.550.2212.32.0 同體積礦石礦柱和膠結(jié)混凝土礦柱結(jié)構(gòu)狀態(tài)的比較表3-5 礦石礦柱和膠結(jié)混凝土礦柱的結(jié)構(gòu)狀態(tài)比較表項(xiàng) 目礦石礦柱膠結(jié)混凝土礦柱材質(zhì)非均質(zhì)相對(duì)均質(zhì)節(jié)理、裂隙較發(fā)育基本不存在脆裂性受壓容易劈裂基本不容易劈裂尺寸的規(guī)則程度尺寸不規(guī)則尺寸規(guī)則受損傷情況采礦時(shí)受到爆破的損傷較少受到爆破的損傷 從上面的分析可以看出，雖然礦巖石的力學(xué)性能較混凝土力學(xué)性能更高，但由于礦體及巖體中普遍存在節(jié)理裂隙等構(gòu)造缺陷，礦巖體承載能力會(huì)大大

30、下降，部分地段礦巖體實(shí)際承載能力只有1521MPa，其最大峰值與C20混凝土柱承載力大體相當(dāng)。綜合上述分析，充填體設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C20滿足設(shè)計(jì)要求。5.4運(yùn)輸方式 濕式充填：通過坑內(nèi)卡車將其運(yùn)輸至充填區(qū)車場(chǎng)，用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行攪拌后直接送入充填區(qū)。 膠結(jié)充填:混凝土輸送罐車運(yùn)輸?shù)缴喜客ǖ?，再用混凝土輸送泵注入充填區(qū)。干料充填：通過坑內(nèi)卡車將干料運(yùn)輸至充填區(qū)。5.5通風(fēng)與防塵 通風(fēng)：主系統(tǒng)采用機(jī)械。在采掘工作面設(shè)置局扇，爆破后進(jìn)行輔助通風(fēng)，保證井下空氣質(zhì)量達(dá)到環(huán)保的要求。 防塵： 1.采掘工作面采用濕式鑿巖，裝礦工作面用噴霧灑水以降低粉塵。 2.尾礦破碎站采用安裝防塵設(shè)備。 3.工人配戴防塵口罩，加強(qiáng)個(gè)體

31、防護(hù)。 4.為無軌設(shè)備安裝尾氣凈化設(shè)備，減少尾氣的排污量。5.6勞動(dòng)組織：每個(gè)獨(dú)立的充填系統(tǒng)人員共設(shè)18人， 序號(hào)崗位名稱在冊(cè)人員總數(shù)1項(xiàng)目負(fù)責(zé)人12安全員13電工14攪拌工25管道維修工16裝載機(jī)操作工37泵槍操作工28模板工29混凝土振動(dòng)210輔助工111汽車司機(jī)2合計(jì)18備注：采礦回采人員利用現(xiàn)有人員，按常規(guī)房柱法配人。5.7主要設(shè)備 1攪拌機(jī)型號(hào)JS500。 2.自動(dòng)配料機(jī)（型號(hào)PLD800），生產(chǎn)能力為每小時(shí)80 m3。 3.混凝土輸送罐車（.m3，最高為3.2m）。 4.送輸泵（HBTS60-13-90）5.8主要規(guī)章制度 1頂板管理 2.三車管理 3.地壓管理 4.通風(fēng)管理 5.

32、混凝土攪拌機(jī)安全操作規(guī)程 6.ACY-15鏟運(yùn)機(jī)操作規(guī)程5.9主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)序號(hào)指標(biāo)名稱單位數(shù)量備注1礦塊規(guī)格100m100m2礦塊生產(chǎn)能力t/d5003采礦方法廂式充填采礦法4礦石回收率%905廢石混入率%36總充填體積萬m39.937濕式充填體積比%45.128膠結(jié)充填體積比%6.559干料充填體積比%48.336 地壓監(jiān)測(cè) 地壓的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性決定了對(duì)地壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的必要性，只有通過監(jiān)測(cè)掌握實(shí)際的地壓顯現(xiàn)情況，才能正確把握地壓特征及其發(fā)展變化趨勢(shì)，為充填采礦工作的安全、經(jīng)濟(jì)和高效進(jìn)行提供保障。 地壓監(jiān)測(cè)首先進(jìn)行井下和地表現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。根據(jù)不同地段采用不同的監(jiān)測(cè)方式，購置國(guó)內(nèi)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器

33、有頂?shù)装鍎?dòng)態(tài)儀、礦柱應(yīng)力計(jì)、磁致伸縮儀、木滑尺等手段，建立監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，其方法包括直觀描述、統(tǒng)計(jì)分析和簡(jiǎn)析測(cè)試來指導(dǎo)安全生產(chǎn)。6.1監(jiān)測(cè)方式 1.采用磁致伸縮儀監(jiān)測(cè)地表危巖位侈、沉降、變形等變化情況。 2.頂?shù)装鍎?dòng)態(tài)儀和木滑尺觀測(cè)頂板下沉數(shù)據(jù)，建立區(qū)域地壓監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，分析地壓變化、充填采場(chǎng)頂板沉降與冒落破壞規(guī)律。 3.礦柱應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)空區(qū)的礦柱及膠結(jié)充填體受力情況。6.2設(shè)備布置：見地壓監(jiān)測(cè)附圖7 輔助設(shè)施7.1 總圖運(yùn)輸骨料、尾砂、水泥采用汽車公路運(yùn)輸方式直接運(yùn)至井下固定攪拌站堆場(chǎng)中。井下移動(dòng)充填站隨采場(chǎng)變化而變化。井下固定攪拌站制作的混凝土通過東風(fēng)車到充填站，運(yùn)輸距離不超過500m。7.2 給

34、排水井下充填站水源接坑內(nèi)供水管內(nèi)供水，充填用水量約11.16m3/h（89.24m3/d），外加清洗管路、除塵、沖刷地面等用水量，每日用水量約113.78m3。充填耗水量均進(jìn)入坑內(nèi)充填料漿中，部分滲出進(jìn)入中段的沉淀池中，經(jīng)沉淀后流入坑內(nèi)自流排水系統(tǒng)。7.3 電力、儀表及通信（1）供配電本次設(shè)計(jì)范圍是新建充填及其輔助設(shè)施的供配電設(shè)計(jì)。根據(jù)廂式充填采礦法設(shè)備用電情況，確定：每個(gè)采區(qū)井下充填站設(shè)一變電所，內(nèi)設(shè)一臺(tái)干式變壓器容量為150kVA，10kV電源“T”接自附近井下變電所。根據(jù)廂式充填采礦法要求，本設(shè)計(jì)無一二級(jí)負(fù)荷，其它負(fù)荷均為三級(jí)負(fù)荷。a）負(fù)荷計(jì)算廂式充填站電機(jī)安裝總?cè)萘繛?08.9kW，工

35、作容量為108.9kW。年耗電量26.14萬kW.h，單耗0.58 kW.h/t。功率因數(shù)的要求根據(jù)新建尾礦充填的負(fù)荷特點(diǎn)，功率因數(shù)補(bǔ)償采用低壓側(cè)母線補(bǔ)償，要求功率因數(shù)不小于0.91。b）電源每個(gè)采區(qū)井下充填站設(shè)一變電所，內(nèi)設(shè)一臺(tái)干式變壓器容量為150kVA，10kV電源“T”接自附近井下變電所。供電方式采用放射式供電。c）過電壓保護(hù)、防雷及接地防雷：地面用電設(shè)備利用建筑物上避雷接閃帶防雷。過電壓保護(hù)：在入戶處裝設(shè)防雷保護(hù)器，10kV開關(guān)柜和低壓開關(guān)柜裝設(shè)防浪涌保護(hù)器。接地：地面廠區(qū)內(nèi)建筑物和構(gòu)筑物根據(jù)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)置防雷保護(hù)系統(tǒng)。防雷保護(hù)系統(tǒng)由避雷帶，引下線，接地板，接地

36、端子和接地極等組成。防雷保護(hù)接地系統(tǒng)電阻不大于10。地面攪拌站配電房、井下充填站變配電室及用電設(shè)備硐室的接地，根據(jù)GB50070-2009礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)置接地保系統(tǒng)。在井下主水倉和回填站水倉設(shè)置的主接地極，和在排水溝和積水坑或其它適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置局部接地極，將設(shè)備外殼就近與接地網(wǎng)連接。d）電氣照明地面室內(nèi)照明選用220 V節(jié)能日光燈。室外采用防水防塵220 V節(jié)能日光燈。照明燈具將根據(jù)工藝要求設(shè)置，室外照明采用集中控制。井下充填站作業(yè)工作面照明選用防水防塵節(jié)能日光燈，變配電硐室選用防潮熒光燈照明種類：正常照明，應(yīng)急照明。地面照明電源采用以220/380V三相四線供電；應(yīng)急照明采用交流220V電

37、源系統(tǒng)，帶蓄電池裝置。井下充填站照明線路采用三相三線制制供電系統(tǒng)，電壓為220V，應(yīng)急照明采用帶蓄電池?zé)艟?。e）控制，繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置和報(bào)警設(shè)置原則保護(hù)控制和自動(dòng)裝置：根據(jù)工藝的控制及聯(lián)鎖要求，10kV進(jìn)線和低壓進(jìn)線開關(guān)，設(shè)置保護(hù)設(shè)置見表4-9。表4-9 保護(hù)設(shè)置表進(jìn)線保護(hù)電流速斷及過流保護(hù)，失壓/過壓保護(hù)。電動(dòng)機(jī)保護(hù)電流速斷保護(hù)，過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，方向接地保護(hù)，低電壓保護(hù)，缺相保護(hù)。變壓器保護(hù)電流速斷及過流保護(hù)，過負(fù)荷報(bào)警，接地保護(hù)，中性點(diǎn)接地的零序后備保護(hù)，溫度報(bào)警。進(jìn)線保護(hù)電流速斷及過流保護(hù)，失壓/過壓保護(hù)。補(bǔ)償電容器保護(hù)電流速斷及過流保護(hù)，接地保護(hù)，不平衡電流保護(hù)，低電壓保護(hù)，過

38、電壓保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)。低壓電機(jī)（30kW以上）過流保護(hù),接地保護(hù)，缺相保護(hù)，不平衡電流保護(hù)，過載保護(hù)。（2）自動(dòng)化儀表及控制a）設(shè)計(jì)原則儀表穩(wěn)定可靠，切實(shí)可行。合理采用當(dāng)今國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)成熟的新技術(shù)及新成果。有利于穩(wěn)定工藝生產(chǎn)過程，提高設(shè)備效率，保證充填質(zhì)量和工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，降低消耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。儀表選型要充分考慮智能化和信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，提高企業(yè)生產(chǎn)管理的自動(dòng)化水平。b）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要儀表類型所有需要傳送及控制的信號(hào)采用電信號(hào)，接入PLC系統(tǒng)的變送器及控制信號(hào)首選4-20mADC帶HART協(xié)議，其次為常規(guī)4-20mADC信號(hào)，所有現(xiàn)場(chǎng)變送器都應(yīng)帶有現(xiàn)場(chǎng)指示表頭，智能變送

39、器應(yīng)具有寫保護(hù)功能，防止遠(yuǎn)程的誤操作。監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC。本裝置區(qū)為非防爆危險(xiǎn)區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)儀表選擇非防爆型儀表?，F(xiàn)場(chǎng)儀表外殼防護(hù)等級(jí)要求：就地安裝儀表防護(hù)等級(jí)為IP55，遠(yuǎn)傳的電動(dòng)儀表防護(hù)等級(jí)一般不低于IP65，井下安裝的電動(dòng)儀表及儀表盤柜等設(shè)備，防護(hù)等級(jí)不低于IP67。供電電源充填站PLC系統(tǒng)儀表電源來自電氣UPS電源，電源等級(jí)和容量分別為：220V-50Hz，單相，6kVA。220VAC/24VDC電源單元提供現(xiàn)場(chǎng)變送器電源；該電源單元由PLC系統(tǒng)集成商負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)布置。儀表接地系統(tǒng)對(duì)于儀表信號(hào)的工作接地、儀表及機(jī)柜的保護(hù)接地，電氣專業(yè)分別設(shè)置接地銅排及接地極，自控將各種接地的分干線匯總接至接地銅

40、排，最后匯結(jié)到電氣總接地網(wǎng)。儀表接地電阻4。c）生產(chǎn)工藝流程對(duì)儀表控制和檢測(cè)的要求要實(shí)現(xiàn)對(duì)充填系統(tǒng)的控制，需要檢測(cè)下列工藝參數(shù)：水泥倉料位、骨料計(jì)量、黃砂計(jì)量、水泥計(jì)量、攪拌添加水量計(jì)量、充填料漿流量和濃度，泵前漏斗充填料漿料位，泵送壓力等?？刂普{(diào)節(jié)回路主要包括：骨料量調(diào)節(jié)回路、尾砂量調(diào)節(jié)回路、水泥量調(diào)節(jié)回路、攪拌添加水量調(diào)節(jié)回路、充填料漿濃度調(diào)節(jié)回路、充填料漿流量與報(bào)警。充填系統(tǒng)采用一臺(tái)可編程控制器（PLC）和相應(yīng)的檢測(cè)儀表來完成對(duì)工藝的控制，并采用一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。儀表采集的數(shù)據(jù)送給PLC，由PLC通過編程采用各種先進(jìn)的控制算法控制骨料、水泥和水的加入量，保證混合充填料濃度的穩(wěn)定。

41、PLC把各種數(shù)據(jù)送給上位機(jī)，用于動(dòng)態(tài)顯示各數(shù)據(jù)、由上位機(jī)完成數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、打印等功能。d）設(shè)計(jì)選型工藝物理參數(shù)單位應(yīng)按照國(guó)際單位體系（SI）。儀表選型應(yīng)在滿足工藝過程測(cè)量和控制功能的前提下，選用技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、便于維修且具有快捷備品備件的儀表設(shè)備，測(cè)量精度和控制要求較高的場(chǎng)合采用進(jìn)口儀表，其余的選用質(zhì)量可靠的國(guó)產(chǎn)或合資產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)儀表采用智能型電動(dòng)儀表，儀表選型必須滿足工藝的要求及工藝裝置的環(huán)境特點(diǎn)。主要工藝過程參數(shù)檢測(cè)）水泥倉料位、骨料倉料位和攪拌站料位水泥倉、黃砂倉、骨料倉和攪拌站均選用雷達(dá)料位計(jì)對(duì)其料位進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其上下料位設(shè)置報(bào)警，并參與聯(lián)鎖控制。）水箱液位水箱液位可選用差壓式液位變送器或音叉開關(guān)（音叉開關(guān)接點(diǎn)易選用雙刀雙擲（DPDT），對(duì)其水位設(shè)置高低液位報(bào)警，并參與聯(lián)鎖控制。）充填料漿濃度與流量采用質(zhì)量流量計(jì)來測(cè)量料漿濃度和流量，并設(shè)置報(bào)警。）壓力測(cè)量混凝土泵出口壓力選用耐震型壓力表，可以采用填充液或加阻尼器的方法減震。充填管道上其它