适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法
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适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法
来源:云南磷化集团, 武汉工程大学
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简介: 本发明属于磷矿山开采领域,涉及一种适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,包括:进行采场划分与伪倾斜条带布置,将矿体划分为可管理的开采单元,优化回采顺序和充填策略;进行预切顶施工与顶板支护,回采顶部矿层并进行支护,控制顶板稳定性;进行矿房回采,提取矿房中的矿石,根据夹石厚度采用不同回采方式,最大化矿石回收率,最小化贫损;进行夹石处理与转运,根据夹石厚度进行处理,剔除夹石以提高矿石品位,或保留夹石;构建充填挡墙,在回采后的空区设置挡墙;
权利要求

1.一种适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,包括下述步骤:

进行采场划分与伪倾斜条带布置,将矿体划分为可管理的开采单元,优化回采顺序和充填策略;

进行预切顶施工与顶板支护,回采顶部矿层并进行支护,控制顶板稳定性;

进行矿房回采,提取矿房中的矿石,根据夹石厚度采用不同回采方式,最大化矿石回收率,最小化贫损;

进行夹石处理与转运,根据夹石厚度进行处理,剔除夹石以提高矿石品位,或保留夹石以减少成本;

构建充填挡墙,在回采后的空区设置挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果;

进行嗣后充填与矿柱回采,用充填材料填充空区,支持围岩,减少地表沉降,并回采矿柱实现资源全面回收。

2.根据权利要求1所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,所述进行采场划分与伪倾斜条带布置,将矿体划分为可管理的开采单元,优化回采顺序和充填策略的步骤具体包括:

进行盘区划分与巷道布置,确定开采盘区的范围和结构,建立运输、通风和人员通道;

进行伪倾斜上山施工,创建回采和凿岩的倾斜通道;

进行矿房与矿柱条带划分,将矿体间隔布置为矿房条带和矿柱条带,实现顺序回采和充填,平衡开采应力。

3.根据权利要求1所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,所述进行预切顶施工与顶板支护,回采顶部矿层并进行支护,控制顶板稳定性的步骤具体包括:

进行切顶层回采,移除顶部2.5~3m厚矿层,形成缓冲层,减少顶板压力,并为锚杆支护提供工作面;

进行锚杆挂网预支护,提供初始顶板支持,防止岩石脱落和局部垮落,增强顶板整体性;

进行预应力锚索加固,针对节理发育或软弱顶板,提供深层支护,防止大范围垮落。

4.根据权利要求1所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,所述进行矿房回采,提取矿房中的矿石,根据夹石厚度采用不同回采方式,最大化矿石回收率,最小化贫损的步骤具体包括:

进行回采方法选择与实施,根据夹石厚度确定回采模式,如果夹石厚度≤1m,则选择第一回采模式,否则选择第二回采模式,所述第一回采模式指的是:在凿岩巷道内向上施工垂直扇形中深孔,孔深10~15m,孔径65~100mm,孔间距1.5~2.0m;所述第二回采模式指的是:先回采切顶层并支护,再沿矿体下向分层回采上层矿底部矿层,分层高度2~3m;

进行爆破自由面准备与崩矿,如果夹石厚度≤1m,则选择第一自由面准备模式,否则选择第二自由面准备模式,所述第一自由面准备模式指的是:在矿房条带端部开挖切割立槽,槽宽1~2m,深度与矿房高度一致;所述第二自由面准备模式指的是:在下向分层回采中,每分层回采后形成新的自由面。爆破参数根据分层高度调整,装药量0.3~0.5kg/t矿石;

进行出矿与矿石转运,将崩落矿石运出采场。

5.根据权利要求1所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,所述进行夹石处理与转运,根据夹石厚度进行处理,剔除夹石以提高矿石品位,或保留夹石以减少成本的步骤具体包括:

进行夹石识别与分类,识别夹石层位置和厚度;

如果夹石厚度>1m,则剔除夹石,移除夹石层,然后进行夹石资源化利用,将剔除的夹石作为充填材料或建筑材料,实现固废资源化。

6.根据权利要求1所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,所述构建充填挡墙,在回采后的空区设置挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果的步骤具体包括:

选择挡墙类型,根据地质条件、空区尺寸和充填材料选择挡墙类型,平衡成本与安全性;

进行挡墙施工,构建挡墙结构,确保其能有效封闭空区,承受充填体压力;

进行挡墙质量验收,确保挡墙尺寸、强度和密封性符合设计标准,防止充填失效。

7.根据权利要求1所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,所述进行嗣后充填与矿柱回采,用充填材料填充空区,支持围岩,减少地表沉降,并回采矿柱实现资源全面回收的步骤具体包括:

准备充填材料与泵送,制备胶结充填材料,确保其流动性和强度,支持围岩并处理尾矿;

进行充填体养护与监测,让充填体达到设计强度,确保其能有效支撑顶板和围岩;

进行矿柱回采与充填,回采矿柱条带,并充填其空区,完成采场闭坑,最大化矿石回收。

8.根据权利要求2所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,所述进行矿房与矿柱条带划分,将矿体间隔布置为矿房条带和矿柱条带,实现顺序回采和充填,平衡开采应力的步骤中,如果夹石厚度≤1m时,不剔除夹石;否则需剔除夹石。

9.根据权利要求5所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,所述的进行夹石识别与分类,识别夹石层位置和厚度步骤中,如果夹石厚度≤1m,则夹石随矿石一起回采;否则夹石需单独剔除。

10.根据权利要求9所述的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,其特征在于,使用挖掘机或人工方式同步剔除夹石层,剔除厚度≥1m。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及磷矿山开采技术领域,尤其涉及一种适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法。

背景技术

[0002]矿体存在以下特征:缓倾斜;含软夹层,厚度不一,影响矿石纯度;矿体厚度大,无法一次性采完。

[0003]传统矿体采矿方法的局限性有:贫损率高,薄夹石混进矿石(贫化),厚夹石难剔除导致矿石浪费(损失),矿石质量差;顶板控制难,采完矿石留空区,顶板没有支撑易塌陷,威胁安全;适应性差,不管夹石厚还是薄,都用一种方法,一刀切的做法效率低。

发明内容

[0004]为了解决上述技术问题,本发明提供一种适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,采用了如下所述的技术方案,包括:

进行采场划分与伪倾斜条带布置,将矿体划分为可管理的开采单元,优化回采顺序和充填策略;

进行预切顶施工与顶板支护,回采顶部矿层并进行支护,控制顶板稳定性;

进行矿房回采,提取矿房中的矿石,根据夹石厚度采用不同回采方式,最大化矿石回收率,最小化贫损;

进行夹石处理与转运,根据夹石厚度进行处理,剔除夹石以提高矿石品位,或保留夹石以减少成本;

构建充填挡墙,在回采后的空区设置挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果;

进行嗣后充填与矿柱回采,用充填材料填充空区,支持围岩,减少地表沉降,并回采矿柱实现资源全面回收。

[0005]优选地,所述进行采场划分与伪倾斜条带布置,将矿体划分为可管理的开采单元,优化回采顺序和充填策略的步骤具体包括:

进行盘区划分与巷道布置,确定开采盘区的范围和结构,建立运输、通风和人员通道;

进行伪倾斜上山施工,创建回采和凿岩的倾斜通道;

进行矿房与矿柱条带划分,将矿体间隔布置为矿房条带和矿柱条带,实现顺序回采和充填,平衡开采应力。

[0006]优选地,所述进行预切顶施工与顶板支护,回采顶部矿层并进行支护,控制顶板稳定性的步骤具体包括:

进行切顶层回采,移除顶部2.5~3m厚矿层,形成缓冲层,减少顶板压力,并为锚杆支护提供工作面;

进行锚杆挂网预支护,提供初始顶板支持,防止岩石脱落和局部垮落,增强顶板整体性;

进行预应力锚索加固,针对节理发育或软弱顶板,提供深层支护,防止大范围垮落。

[0007]优选地,所述进行矿房回采,提取矿房中的矿石,根据夹石厚度采用不同回采方式,最大化矿石回收率,最小化贫损的步骤具体包括:

进行回采方法选择与实施,根据夹石厚度确定回采模式,如果夹石厚度≤1m,则选择第一回采模式,否则选择第二回采模式,所述第一回采模式指的是:在凿岩巷道内向上施工垂直扇形中深孔,孔深10~15m,孔径65~100mm,孔间距1.5~2.0m;所述第二回采模式指的是:先回采切顶层并支护,再沿矿体下向分层回采上层矿底部矿层,分层高度2~3m;

进行爆破自由面准备与崩矿,如果夹石厚度≤1m,则选择第一自由面准备模式,否则选择第二自由面准备模式,所述第一自由面准备模式指的是:在矿房条带端部开挖切割立槽,槽宽1~2m,深度与矿房高度一致;所述第二自由面准备模式指的是:在下向分层回采中,每分层回采后形成新的自由面。爆破参数根据分层高度调整,装药量0.3~0.5kg/t矿石;

进行出矿与矿石转运,将崩落矿石运出采场。

[0008]优选地,所述进行夹石处理与转运,根据夹石厚度进行处理,剔除夹石以提高矿石品位,或保留夹石以减少成本的步骤具体包括:

进行夹石识别与分类,识别夹石层位置和厚度;

如果夹石厚度>1m,则剔除夹石,移除夹石层,然后进行夹石资源化利用,将剔除的夹石作为充填材料或建筑材料,实现固废资源化。

[0009]优选地,所述构建充填挡墙,在回采后的空区设置挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果的步骤具体包括:

选择挡墙类型,根据地质条件、空区尺寸和充填材料选择挡墙类型,平衡成本与安全性;

进行挡墙施工,构建挡墙结构,确保其能有效封闭空区,承受充填体压力;

进行挡墙质量验收,确保挡墙尺寸、强度和密封性符合设计标准,防止充填失效。

[0010]优选地,所述进行嗣后充填与矿柱回采,用充填材料填充空区,支持围岩,减少地表沉降,并回采矿柱实现资源全面回收的步骤具体包括:

准备充填材料与泵送,制备胶结充填材料,确保其流动性和强度,支持围岩并处理尾矿;

进行充填体养护与监测,让充填体达到设计强度,确保其能有效支撑顶板和围岩;

进行矿柱回采与充填,回采矿柱条带,并充填其空区,完成采场闭坑,最大化矿石回收。

[0011]优选地,所述进行矿房与矿柱条带划分,将矿体间隔布置为矿房条带和矿柱条带,实现顺序回采和充填,平衡开采应力的步骤中,如果夹石厚度≤1m时,不剔除夹石;否则需剔除夹石。

[0012]优选地,所述的进行夹石识别与分类,识别夹石层位置和厚度步骤中,如果夹石厚度≤1m,则夹石随矿石一起回采;否则夹石需单独剔除。

[0013]优选地,使用挖掘机或人工方式同步剔除夹石层,剔除厚度≥1m。

[0014]与现有技术相比,本发明主要有以下有益效果:

其一,采场划分与伪倾斜条带布置,将庞大矿体划分为可管理单元,优化回采顺序和充填策略,使开采作业更有序、高效,降低管理复杂度,提升整体开采效率;

其二,预切顶施工与顶板支护,提前对顶部矿层处理并支护,有效控制顶板稳定性,减少顶板冒落等安全事故风险,保障作业人员安全,为后续开采创造安全环境;

其三,矿房回采时,依据夹石厚度灵活采用不同回采方式,能最大化矿石回收率,最小化贫损,提高资源利用效率,增加经济效益,同时,对夹石合理处理与转运,剔除或保留夹石,既提升矿石品位,又降低处理成本;

其四,构建充填挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果,增强围岩稳定性,嗣后充填与矿柱回采结合,填充空区支持围岩,减少地表沉降,保护周边环境,还能回采矿柱实现资源全面回收,提高资源利用率,实现经济与环境效益双赢;

其五,实现了不同夹石厚度条件下的安全高效开采,同时通过磷尾矿资源化充填降低固废堆存成本,解决了传统方法贫损率高、顶板控制难、适应性差的问题,显著提升矿山生产效率。

附图说明

[0015]为了更清楚地说明本发明中的方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0016]图1是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法的一个实施例的流程图;

图2是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的实施结构示意图;

图3是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的预切顶中深孔回采嗣后充填采矿法示意图;

图4是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的预切顶下向分层回采嗣后充填采矿法示意图;

图5是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的废石胶结挡墙结构示意图;

图6是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的模板支撑体系挡墙结构示意图;

图7是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的分层毛石混凝土挡墙结构示意图。

具体实施方式

[0017]除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明;本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。

[0018]在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

[0019]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0020]需要说明的是,本发明实施例所提供的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法在执行过程中依赖多种专业化采矿设备,以确保安全、高效和精准的开采作业。主要设备包括:凿岩与爆破设备、采掘与出矿设备、支护设备、探测与监测设备及充填与施工设备等。

[0021]凿岩与爆破设备:如中深孔凿岩台车(如Simba或Atlas Copco系列)、液压凿岩机和掘进机,用于施工巷道、伪倾斜上山和钻孔作业,实施中深孔爆破或浅孔爆破。

[0022]采掘与出矿设备:铲运机(如ST-1030或LHD设备)、连续采矿机和液压锤用于切顶层回采、矿石崩落和出矿作业,实现高效矿石转运。

[0023]支护设备:锚杆钻机用于安装锚杆和预应力锚索,配合柔性网挂设,形成顶板联合支护体系。

[0024]探测与监测设备:地质雷达、钻孔探测设备和XRF分析仪用于夹石识别与分类;强度检测仪(如回弹仪)用于充填体强度监测。

[0025]充填与施工设备:混凝土搅拌车、搅拌站和管道系统用于制备和输送充填材料;模板系统和夯实设备用于构建充填挡墙。

[0026]这些设备协同作业,支撑了从采场划分、预切顶、矿房回采、夹石处理到嗣后充填的全流程,确保了该方法在复杂地质条件下的适应性与可靠性。

[0027]实施例

图1是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法的一个实施例的流程图;图2是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的实施结构示意图;图3是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的预切顶中深孔回采嗣后充填采矿法示意图;图4是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的预切顶下向分层回采嗣后充填采矿法示意图。请参考图1~图4,所述适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法,包括以下步骤:

步骤S1,进行采场划分与伪倾斜条带布置,将矿体划分为可管理的开采单元,优化回采顺序和充填策略。

[0028]在本实施例中,适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法运行于其上的电子设备(例如服务器/终端设备)可以通过有线连接方式或者无线连接方式接收适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿请求。需要指出的是,上述无线连接方式可以包括但不限于3G/4G/5G连接、WiFi连接、蓝牙连接、WiMAXX连接、Zigbee连接、UWB(ultra wideband)连接、以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。

[0029]在本实施例中,步骤S1,进行采场划分与伪倾斜条带布置,将矿体划分为可管理的开采单元,优化回采顺序和充填策略具体可以包括步骤:

S11,进行盘区划分与巷道布置,确定开采盘区的范围和结构,建立运输、通风和人员通道。

[0030]根据矿体地质条件(如厚度、倾角和夹层分布),采用采矿工程设计软件(如Surpac或Vulcan)进行三维建模,划分盘区。施工分段巷道沿下层矿顶板布置,并与上分层平巷连接,形成网络系统。巷道施工使用凿岩台车或掘进机,确保巷道断面尺寸符合设计要求(通常宽×高为4m×3m),坡度控制在5%~10%以内,以方便设备通行和通风。

[0031]盘区划分有助于分区管理,提高开采效率,并减少相互干扰。

[0032]S12,进行伪倾斜上山施工,创建回采和凿岩的倾斜通道。

[0033]按6~8m条带宽度施工伪倾斜上山,包括切顶上山和凿岩巷道,坡度控制在15%以内(约8.5°)。施工使用凿岩设备(如液压凿岩机)和爆破方法,先开挖切顶上山用于回采切顶层,再同步施工凿岩巷道用于中深孔钻孔。上山支护采用锚杆和喷射混凝土,防止围岩变形。

[0034]步骤S12的作用是:创建回采和凿岩的倾斜通道,适应矿体缓倾斜特性,减少开采过程中的坡度阻力,提高作业安全性。伪倾斜上山为切顶和凿岩提供工作面,确保回采条带连续。

[0035]S13,进行矿房与矿柱条带划分,将矿体间隔布置为矿房条带和矿柱条带,实现顺序回采和充填,平衡开采应力。

[0036]基于采矿工程设计,将分段间矿体划分为间隔布置的矿房条带和矿柱条带,条带宽度可以设置为6~8m。划分时考虑夹石厚度:夹石厚度≤1m时,不剔除夹石;否则需剔除夹石。使用测量仪器(如全站仪)进行现场标定,确保条带位置准确。矿房条带用于先期回采,矿柱条带作为临时支撑,待矿房充填后再回采。

[0037]步骤S13的作用是:将矿体间隔布置为矿房条带和矿柱条带,实现顺序回采和充填,平衡开采应力,防止顶板垮落。矿房先回采,矿柱后回采,确保采场稳定性。

[0038]步骤S1的作用是:将矿体划分为可管理的开采单元,优化回采顺序和充填策略,确保开采过程有序进行。这一步骤奠定了本实施例方法的基础,通过合理的采场布置,适应矿体的缓倾斜特性(倾角小于30°),减少开采过程中的地质风险,提高资源回收率。

[0039]步骤S2,进行预切顶施工与顶板支护,回采顶部矿层并进行支护,控制顶板稳定性。

[0040]在本实施例中,步骤S2,进行预切顶施工与顶板支护,回采顶部矿层并进行支护,控制顶板稳定性具体可以包括步骤:

S21,进行切顶层回采,移除顶部2.5~3m厚矿层,形成缓冲层,减少顶板压力,并为锚杆支护提供工作面。

[0041]使用采矿设备(如铲运机或连续采矿机)回采切顶层,回采高度控制在2.5~3m。回采顺序从盘区一侧向另一侧推进,或从中央向两翼扩展。爆破方法采用浅孔爆破或机械破碎,确保回采面平整。回采后及时清理浮石,为支护做准备。

[0042]步骤S21的作用是:切顶层回采后,顶板应力重新分布,提高了整体稳定性。

[0043]S22,进行锚杆挂网预支护,提供初始顶板支持,防止岩石脱落和局部垮落,增强顶板整体性。

[0044]在切顶层回采后,立即安装锚杆(通常为螺纹钢锚杆,直径20~25mm,长度2.5~3m),锚杆间距1.0~1.5m,排距1.2~1.8m。挂设柔性网(如金属网或塑料网),网孔尺寸50mm×50mm。安装使用锚杆钻机,注浆锚固或机械锚固,确保锚杆预紧力达到设计值(通常50~100kN)。

[0045]步骤S22的作用是:锚杆和柔性网组合支护能有效控制围岩变形,减少贫化损失。

[0046]S23,进行预应力锚索加固,针对节理发育或软弱顶板,提供深层支护,防止大范围垮落。

[0047]对节理发育区域增设预应力锚索(直径15~20mm,长度6~10m),锚索间距2~3m,排距2~4m。施工使用专用锚索钻机,钻孔后安装锚索并张拉,预应力控制在100~200kN。锚索端部与柔性网或锚杆系统连接,形成联合支护体系。监测锚索应力变化,及时调整以确保有效性。

[0048]步骤S23的作用是:针对节理发育或软弱顶板,提供深层支护,防止大范围垮落。预应力锚索能将应力传递至稳定岩层,显著提高顶板承载能力。

[0049]步骤S2的作用是:回采顶部矿层并立即进行支护,控制顶板稳定性,防止冒落和岩石脱落,确保开采安全。预切顶减少了顶板暴露面积,降低了地质灾害风险,同时为后续回采创造安全作业空间。

[0050]步骤S3,进行矿房回采,提取矿房中的矿石,根据夹石厚度采用不同回采方式,最大化矿石回收率,最小化贫损。

[0051]在本实施例中,步骤S3,进行矿房回采,提取矿房中的矿石,根据夹石厚度采用不同回采方式,最大化矿石回收率,最小化贫损具体可以包括步骤:

S31,进行回采方法选择与实施,根据夹石厚度确定回采模式,如果夹石厚度≤1m,则选择第一回采模式,否则选择第二回采模式,所述第一回采模式指的是:在凿岩巷道内向上施工垂直扇形中深孔,孔深10~15m,孔径65~100mm,孔间距1.5~2.0m;所述第二回采模式指的是:先回采切顶层并支护,再沿矿体下向分层回采上层矿底部矿层,分层高度2~3m。

[0052]对于第一回采模式,可使用中深孔凿岩台车(如Simba或Atlas Copco系列)钻孔,钻孔参数基于矿岩可钻性调整。

[0053]对于第二回采模式,可使用铲运机或液压锤进行机械回采,同步监测夹石位置。

[0054]步骤S31的作用是:根据夹石厚度确定回采工艺,确保高效崩矿和矿石回收。第一回采模式侧重于爆破效率,第二回采模式注重夹石剔除和分层控制。

[0055]S32,进行爆破自由面准备与崩矿,如果夹石厚度≤1m,则选择第一自由面准备模式,否则选择第二自由面准备模式,所述第一自由面准备模式指的是:在矿房条带端部开挖切割立槽,槽宽1~2m,深度与矿房高度一致;所述第二自由面准备模式指的是:在下向分层回采中,每分层回采后形成新的自由面。爆破参数根据分层高度调整,装药量0.3~0.5kg/t矿石。

[0056]对于第一自由面准备模式,使用掘进设备或爆破形成立槽,然后装药爆破(炸药为乳化炸药或铵油炸药),采用微差爆破技术控制振动。

[0057]步骤S32的作用是:提供爆破自由面,提高爆破效率,减少炸药消耗和振动影响。切割立槽或分层回采面确保矿石均匀崩落。

[0058]S33,进行出矿与矿石转运,将崩落矿石运出采场。

[0059]使用铲运机(如ST-1030或LHD设备)从盘区两翼向中央后退式出矿,出矿能力100-200t/h。对于方案B,夹石层单独转运至废石场或利用点。出矿过程中监测矿石品位,控制贫化率低于10%。运输巷道维护良好,确保设备通行顺畅。

[0060]步骤S33的作用是:将崩落矿石运出采场,确保连续生产,减少矿石损失。后退式出矿优化了运输路径,提高了效率。

[0061]步骤S3是采矿的核心,直接影响生产效率和经济效益。对于夹石厚度≤1m的矿段,采用中深孔回采方式,否则采用下向分层回采的方式。

[0062]步骤S4,进行夹石处理与转运,根据夹石厚度进行处理,剔除夹石以提高矿石品位,或保留夹石以减少成本。

[0063]在本实施例中,步骤S4,进行夹石处理与转运,根据夹石厚度进行处理,剔除夹石以提高矿石品位,或保留夹石以减少成本具体可以包括步骤:

S41,进行夹石识别与分类,识别夹石层位置和厚度。

[0064]使用地质雷达或钻孔探测设备识别夹石层,结合采样分析(如XRF分析仪)确定夹石成分。对于夹石厚度≤1m,夹石随矿石一起回采;否则夹石需单独剔除。现场标记夹石区域,指导回采作业。

[0065]步骤S41的作用是:准确识别夹石层位置和厚度,决定剔除或保留策略,确保开采经济性。分类基于地质勘探数据和现场检测。

[0066]S42,如果夹石厚度>1m,则剔除夹石,移除夹石层,然后进行夹石资源化利用,将剔除的夹石作为充填材料或建筑材料,实现固废资源化。

[0067]使用挖掘机或人工方式同步剔除夹石层,剔除厚度≥1m。夹石转运至专用车辆或皮带输送机,运至地表废石场或用于充填材料制备。剔除过程中控制回采面坡度,防止顶板失稳。

[0068]夹石破碎后与磷尾矿混合,制备成低强度充填材料,用于矿柱充填。或运至加工厂生产骨料。资源化率目标达到60%以上,符合绿色矿山标准。

[0069]步骤S42的作用是:移除夹石层,避免稀释矿石品位,提高磷矿质量。剔除后矿石可直接用于选矿,减少后续处理成本。将剔除的夹石作为充填材料或建筑材料,实现固废资源化,降低环境影响和堆存成本。

[0070]步骤S4的作用是:优化了资源利用,降低了固废堆存压力,尤其适用于含软夹层矿体。

[0071]步骤S5,构建充填挡墙,在回采后的空区设置挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果。

[0072]在本实施例中,步骤S5,构建充填挡墙,在回采后的空区设置挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果具体可以包括步骤:

S51,选择挡墙类型,根据地质条件、空区尺寸和充填材料选择挡墙类型,平衡成本与安全性。

[0073]基于工程评估选择三种挡墙之一:废石胶结挡墙,适用于稳定性要求较高的区域;模板支撑体系挡墙,适用于需要快速拆模和循环使用的场景;分层毛石混凝土挡墙,适用于大空区和高充填压力情况。

[0074]选择时考虑挡墙宽度、高度和材料可用性。

[0075]步骤S51的作用是:根据地质条件、空区尺寸和充填材料选择合适的挡墙类型,平衡成本与安全性。挡墙需承受充填体侧压力和环境荷载。

[0076]S52,进行挡墙施工,构建挡墙结构,确保其能有效封闭空区,承受充填体压力。

[0077]图5是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的废石胶结挡墙结构示意图。如图5所示,废石胶结挡墙:先在充填端部砌筑2m宽块石混凝土挡墙,使用混凝土搅拌车浇筑C20混凝土,然后向空区一侧填充废石,分层夯实,使充填材料与废石结合形成整体。

[0078]图6是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的模板支撑体系挡墙结构示意图。如图6所示,模板支撑体系挡墙:采用木模板或金属模板搭建支撑系统,模板尺寸根据空区调整。在模板四周围岩打入锚杆,锚杆与模板骨架焊接或螺栓连接。充填体达到拆模强度(为3~5MPa)后拆除模板循环使用。

[0079]图7是本发明的适用于缓倾斜含软夹层厚大磷矿体的采矿方法中采用的分层毛石混凝土挡墙结构示意图。如图7所示,分层毛石混凝土挡墙:先在充填端部砌筑3m厚毛石混凝土挡墙,使用毛石(粒径200~400mm)和C15混凝土分层充填至挡墙顶。每层充填后静置24h,待具备受压能力后,在原挡墙上方砌筑新挡墙,直至充填空区顶部。

[0080]步骤S52的作用是:构建坚固的挡墙结构,确保其能有效封闭空区,承受充填体压力。

[0081]S53,进行挡墙质量验收,确保挡墙尺寸、强度和密封性符合设计标准,防止充填失效。

[0082]使用测量工具检查挡墙厚度和垂直度,进行压力测试(如施加载荷检查变形)。对混凝土挡墙取样进行强度试验,抗压强度需达到设计值(为5~10MPa)。验收合格后,方可进行充填作业。

[0083]步骤S53的作用是:确保挡墙尺寸、强度和密封性符合设计标准,防止充填失效。

[0084]步骤S5的作用是:在回采后的空区设置挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果。挡墙类型的选择和施工质量直接影响充填体的稳定性和安全性。

[0085]步骤S6,进行嗣后充填与矿柱回采,用充填材料填充空区,支持围岩,减少地表沉降,并回采矿柱实现资源全面回收。

[0086]在本实施例中,步骤S6,进行嗣后充填与矿柱回采,用充填材料填充空区,支持围岩,减少地表沉降,并回采矿柱实现资源全面回收具体可以包括步骤:

S61,准备充填材料与泵送,制备胶结充填材料,确保其流动性和强度,支持围岩并处理尾矿。

[0087]使用磷尾矿、水泥和水制备充填浆料,浆料浓度65~75%,水泥添加量3~5%。制备在搅拌站进行,通过管道系统泵送至空区,泵送压力0.5~1.0MPa。充填顺序从空区底部向上分层进行,每层厚度1~2m。

[0088]步骤S61的作用是:制备合适的胶结充填材料,确保其流动性和强度,支持围岩并处理尾矿。

[0089]S62,进行充填体养护与监测,让充填体达到设计强度,确保其能有效支撑顶板和围岩。

[0090]充填后静置养护7~28天,监测充填体强度发展,使用强度检测仪(如回弹仪或钻孔取心)验证,目标强度1~3MPa。监测顶板位移和应力变化,及时调整充填参数。

[0091]步骤S62的作用是:让充填体达到设计强度,确保其能有效支撑顶板和围岩。

[0092]S63,进行矿柱回采与充填,回采矿柱条带,并充填其空区,完成采场闭坑,最大化矿石回收。

[0093]待矿房充填体达到设计强度后,采用与矿房回采相同工艺(如中深孔回采)回采矿柱条带。出矿后,立即用低强度材料(如尾砂或废石)充填矿柱空区,充填方式同步骤S5。回采和充填循环进行,直至盘区开采完毕。整个过程控制贫损率低于15%,提高矿山整体效益。

[0094]步骤S63的作用是:回采矿柱条带,并充填其空区,完成采场闭坑,最大化矿石回收。

[0095]步骤S6的作用是:用充填材料填充空区,支持围岩,减少地表沉降,并回采矿柱实现资源全面回收。这一步骤实现了采空区治理和资源循环利用,降低了贫损率。

[0096]实施本实施例,其有益效果是:

其一,采场划分与伪倾斜条带布置,将庞大矿体划分为可管理单元,优化回采顺序和充填策略,使开采作业更有序、高效,降低管理复杂度,提升整体开采效率;

其二,预切顶施工与顶板支护,提前对顶部矿层处理并支护,有效控制顶板稳定性,减少顶板冒落等安全事故风险,保障作业人员安全,为后续开采创造安全环境;

其三,矿房回采时,依据夹石厚度灵活采用不同回采方式,能最大化矿石回收率,最小化贫损,提高资源利用效率,增加经济效益,同时,对夹石合理处理与转运,剔除或保留夹石,既提升矿石品位,又降低处理成本;

其四,构建充填挡墙,为嗣后充填提供封闭空间,防止充填体泄漏,确保充填效果,增强围岩稳定性,嗣后充填与矿柱回采结合,填充空区支持围岩,减少地表沉降,保护周边环境,还能回采矿柱实现资源全面回收,提高资源利用率,实现经济与环境效益双赢;

其五,实现了不同夹石厚度条件下的安全高效开采,同时通过磷尾矿资源化充填降低固废堆存成本,解决了传统方法贫损率高、顶板控制难、适应性差的问题,显著提升矿山生产效率。

[0097]本发明可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如:个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述,例如程序模块。一般地,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明,在这些分布式计算环境中,由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

[0098]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机可读指令来指令相关的硬件来完成,该计算机可读指令可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,前述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)等非易失性存储介质,或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。

[0099]应该理解的是,虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,其可以以其他的顺序执行。而且,附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,其执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

[0100]通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法。

[0101]显然,以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,附图中给出了本发明的较佳实施例,但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现,相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来而言,其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理在本发明专利保护范围之内。

说明书附图(7)

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标签:磷矿山开采,采矿方法
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