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杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案1杉树垭磷矿厢式充填采矿技术方案湖北宜化集团矿业有限责任公司湖北杉树垭矿业科技开发有限公司2016年5月杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案2目录1企业概况2编制依据及引用标准3矿床地质4开采现状5充填采矿工艺6地压监测7辅助设施8投资与经济效益9存在的问题及建议杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案3杉树垭磷矿厢式充填采矿技术方案1．企业概况湖北杉树垭矿业有限公司成立于2006年1月，位于湖北省宜昌市353°方向，直距75公里，属宜昌市夷陵区樟村坪镇所辖，矿区面积7.87平方公里，注册资金1.02亿元，资产总额4.09亿。公司形成了集采、选一体的发展模式，拥有国内同行业单系统磷矿地下开采规模最大的矿山，拥有全国范围内的第一家磷矿重介质选矿厂，采、选技术达到国际先进水平，被国土部、财政部批准为湖北省宜昌市中低品位磷矿综合利用示范基地。杉树垭磷矿区东部矿段由化工部长沙设计研究院2006年3月进行设计，于2006年9月开工建设，2009年9月峻工验收投产。设计开采规模为150万吨/年。开采方式为地下开采，开采对象为Ph13和Ph22二个主要工业磷矿层，采用平硐+溜井+胶带开拓运输方式，中段平巷采用无轨运输。采矿方法采用盘区房柱法采矿。2.编制依据及引用标准2.1编制依据1.《湖北杉树垭矿业有限公司年产150万吨磷矿采矿工程初步设计》（化工部长沙设计研究院，2008年9月）；2.《国家安全监管总局国家发展改革委工业和信息化部国土资源部环境保护部关于进一步加强尾矿库监督管理工作的指导意见》[安监总管一（2012）32号]。3.国土资源部关于磷矿资源合理开发利用“三率”指标要求（试行）的公告（2012年底30号），2012年12月28日。4.《省安监局关于印发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》，湖北省安全生产监督管理局鄂安监发[2012]199号。5.《湖北杉树垭矿业有限公司年产150万吨磷矿采矿工程开发利用方案》开拓系统优化调整6.《杉树垭磷矿两步骤回采充填采矿方法》实施方案杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案42.2采用的主要技术标准1.《化工矿山地下采矿设计规范》HG/T228092.《化工矿山井巷工程设计规范》HG/T228143.《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10-2011）。4.《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；2.3其他依据1.杉树垭磷矿矿山采掘工程现状图及总体布置图。2.现场收集的资料。3.矿床地质矿段出露的地层主要有：寒武系下统牛蹄塘组（1n）、震旦系下统灯影组（Z2dn2）、陡山沱组（Z2d）、中元古界西汊河组（Pt2X），磷矿层产于陡山沱组。陡山沱组自上而下可划分为4个岩性段，即白果园段（Z2d4）、王丰岗段（Z2d3）、胡集段（Z2d2）和樟村坪段（Z2d1）3.1矿床地质特征杉树垭磷矿开采范围内主要见两个工业矿层中磷层（Ph22）和下磷层（Ph13），其中Ph22是杉树垭磷矿主要工业矿层。Ph22矿体赋存标高909.22～710m，埋深0～598m。矿层总体倾向北东，倾角一般为3°～10°,矿体呈层状，分布连续矿体厚度1.27～13.65m，一般为2～4m，平均厚度2.8m，P2O5品位16.52%～32.98%，平均品位25.21%。在矿段北西部发育富集地段，矿层厚度6～13.65m，平均厚度8m，平均品位28.9%。该矿属于缓倾斜薄至中厚矿体。Ph22矿层顶板岩性为灰--浅灰色薄--中厚层状泥粉晶云岩夹泥质云岩条带，底板岩性为浅灰－灰白色厚层含硅磷质团块粉细晶云岩。3.2矿区水文地质1.自然地理矿区山脉、水系呈北东向展布。区内山高谷深，地形陡峻。北西、南东边界为谷地，中部凸起，最高海拔标高为1539m（矿区南部），最低海拔标高为730m（西叉河河床），相对高差一般为650m，最大为810m，属中山地貌类型。矿区北部的董家河和南缘的西叉河为区内主干水系，均自南西流向北东汇入肖家河。杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案5宜昌磷矿区一带，属亚热带温湿气候区。区内雨量充沛，暴雨频繁，四季分明。由于受地形和海拔高程不同影响，气候垂向变化差异大，小气候特征明显。据宜昌市夷陵区气象站近20年的资料统计；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），历史上日降水特大值391.0mm（1935年7月5日）。每年5月～8月为雨季，此期间的降雨量占年降水量的60%～76.0%；11月～次年二月为枯水期，降水量仅占全年降水量的15.6%。多年平均降水量1101.1mm/a，多年平均蒸发量1236.6mm/a，潮湿系数0.89，属湿度适中区。另据夷陵区樟村坪镇羊角山雨量站的观测资料，多年平均降雨量1350mm/a，最大降水量为2110.0mm/a。每年11月开始降雪，终雪期一般在3月下旬。于11月～次年3月为冰冻期，在磷矿区一带，常造成间断性的大雪封山，导致交通中断。2.地层含水性该矿区划分为五个含水层和四个隔水层。Ph2的顶部分别分布着Z2d3+Z2d22（3含水层）和Z2dn3+Z2dn2+Z2dn1（2含水层）、底部分布Z2d13（4含水层）。3.隔水层区内灯影组与陡山沱组含水层间及陡山沱各含水层间，一般无水力联系，当遇隔水层变薄和尖灭或断层切割部位，各含水层间将产生水力联系。隔水和相对隔水层自上而下主要有：寒武系下统牛蹄塘组、震旦系上统陡山沱组白果园段、陡山沱组胡集段下亚段及樟村坪段中亚段共四层。4.断层含水性区内断裂构造较发育，规模较大的断层主要有F1、F2、F6、F7、F11、F16、F14、F12、F17、F21、F23、F24、F26；次为F10、F15、F25。F1、F26断层分别属于矿区北西和北东侧的边界，其余断层集中分布于矿区中部和南部，以正断层为主，破碎带为构造角砾岩和碎裂岩，结构疏松。受以上断层切割破坏，在不同程度上沟通了各含水层杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案6间的水力联系。由地表调查资料看，以北东走向的F1断层和近东西走向的F7断层破碎带，充填碎粉岩与断层泥，具隔水性，因而，沿断层上盘多见泉水点分布。其余断裂构造表现以导水为主，局部隔水的特征。5.矿床充水因素矿坑充水来源依次为大气降水通过大面积分布的灯影白云岩浅部溶洞、溶隙补给；横切矿体的董家河水及溪流补给；采矿塌陷区入渗补给；肖家河水及区域地下水通过顶底板含水层补给。以上诸因素对矿坑充水的影响程度将随各采矿分区而发生变化，南、东主要充水是大气降水和地下水补给，由于采区距董家河水甚远，其补给作用表现不十分明显，当采掘接近西部董家河时，河水的补给将随之增加。董家河是未来井下水患的最大威协，但只要不破坏其河床一带地层的天然结构状态，河水的补给量是有限的和可以预计的。一旦河下矿体采空而引起地表塌陷变形，必将造成河水大量进入矿坑。地表是否引起变形塌陷取决于矿体上部覆岩厚度，经计算董家河一带矿体上部覆岩厚度均小于最小安全厚度113m，（天然条件下实际厚度为65～75m），所以董家河一带必须留防水保安矿柱。此外，矿区内共发育20条山溪，随着开采进度，沟底将产生不同程度的开裂、移动，如不注意对沟底及时进行处理整治，势必导致山溪水直接灌入井下，根据类似矿山的情况，估算到开采后期可能产生的最大暴雨渗入量为140000m3/d。本矿区的水文地质类型为：以溶蚀裂隙为主、天然状态下顶板间接充水、底板直接充水，水文地质条件中等－复杂的岩溶充水矿床。其主要水文地质问题是董家河水，及未来采矿塌陷区引起的地表水对矿坑的补给。3.3矿区工程地质1.岩（矿）石的物理力学性质根据矿区岩（矿）石样力学试验结果，仅中磷层（Ph2）及含钾页岩（Z2d12）极限抗压强度偏低，为51.3～76.2MPa，属较坚硬－坚硬岩石类外，而主矿层顶、底板围岩极限抗压强度由84.2～182.7MPa，杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案7属坚硬岩石类；岩石抗剪强度（C值）4.8～32.35MPa，弹性模量6.5～8.28（104MPa）；软化系数0.52～0.78。故本矿区地层以坚硬岩类为主组成。2.断裂构造与结构面特征本矿区断裂构造较发育，全区发现大小断层26条。按走向大致可分为三组即北东向、近东西向和北西向。区内规模较大的断层有F1、F2、F6、F7、F10、F11、F12、F14、F16、F17、F21、F23、F24、F25、F26等15条。其中F1、F26断层规模宏大，构成矿区边界断裂，其余者属次一级断裂。除F1为逆断层外，其余均为正断层。现将主要断裂构造的结构面特征分述如下：F1逆断层：为矿区边界断层。北东走向、倾向北西、断距26～76m，破碎带充填以构造角砾岩、碎裂岩、碎粉岩等，胶结疏松，宽度8～35m，坑道揭露时易出现冒顶崩落或底板变形。F26正断层：为矿区边界断层。北西走向，倾向北东，断距60m以上，切穿了矿区各地层。破碎带宽5～15m，充填角砾岩、碎裂岩，局部为断层泥，胶结较差，亦易引起冒落和崩落F7正断层：近东西走向，倾向自北西转向北东，断距28～32m，切穿Z2dn2－Pt2X各层。破碎带宽度1～5m，充填以角砾岩、碎裂岩及硫铁矿脉，围岩见铁帽矿化。挤压结构面，光滑平直，坑道揭露时易出现片邦和冒顶。F2、F11、F12、F16、F17、F24等断层：以北西走向为主，呈平行与束状分布于矿区中部。断距12.74～54m，破碎带宽度多在0.5～6m，最宽10～15m，由构造角砾岩、碎裂岩及岩块充填，胶结疏松，钻孔探揭露岩心破碎，采取率低。坑道通过以上断层时，有可能出现局部冒顶崩落。其余断裂构造（F6、F10、F14、F21、F23、F25），属北西走向次级断裂或派生断层，破碎带宽度小，胶结较好，一般较稳定。综上所述，本矿区工业矿层与围岩由坚硬岩石为主组成，稳定性较好。易引发顶、底板变形者，主要出现于较大断裂构造破碎带部位。矿区工程地质类型为：矿层及其围岩以坚硬－较坚硬岩类为主，工程杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案8地质条件简单－中等类型。3.4矿区环境地质1.地震据宜昌市科委地震办资料，宜昌磷矿区一带自1960年以来，曾发生过1.5～2.9级地震10余次，均为浅源地震，最大烈度4度，有感范围70km2，本矿区仅发生过微震。根据《中国地震烈度区划图（1992年）》，湖北宜昌地区地震基本烈度为6度。按地壳稳定性等级划分标准，地震烈度＜7度、震级＜5.5级为稳定区，故本区应属于地壳稳定区。2.危岩体a)杉树垭矿危岩体分布情况在矿段范围内共计发现大小危岩体32处，危岩体由灯影组第一至第三岩性段（Z2dn1～Z2dn3）硬脆性的粉、细晶云岩组成，其露头处崖壁广布，临空面发育，有利于卸荷作用的发生与发展。岩体受各组裂隙的切割，并伴随溶蚀作用的发生而使裂隙扩大、加深，逐渐与母岩分离形成危岩体。区内危岩分布标高825～1335m，与母岩间主控卸荷缝宽度0.10～2.10m不等，最宽者(WY1)可达4.0m，穿切垂深一般20～40m，最大者可达54m（WY2）。根据危岩体现状的稳定程度不同，可分为不稳定和基本稳定两类。其中不稳定者14处，基本稳定者17处，各危岩体的分布与发育特征详见附表。现状处于不稳定的危岩体有WY1、WY3、WY5、WY7、WY9、WY10、WY11、WY41、WY47、WY51、WY53、WY54、WY56、WY59共14处根据危岩体所处位置，对地面工程设施和附近居民安全构成重大威胁的危岩体主要有WY1、WY2、WY5、WY9、WY10、WY17、WY41、WY47及WY58等9处。已治理6处，分别为WY1、WY2、WY9、WY10、WY17等。3.滑坡小冲滑坡：滑坡体呈圈椅形，滑体后缘标高970m，前缘标高885m，长110m，宽85m，厚2-5m，总方量约35000m3，主滑方向68°，滑杉树垭磷矿厢式充填采矿方法实施方案9体物质成份为碎块石土，滑床为灯影组白云岩，属一老滑坡体，