摘 要

大垭子矿区磷矿资源储量丰富，在优质磷富矿日渐减少的情况下，合理的开采方式对磷矿资源开发有着重要意义。

本文对大垭子磷矿矿区进行了完整的地下开采设计。设计矿区年生产能力150万吨，服务年限23年。采用胶带斜井 斜坡道开拓，连续垂直分条充填采矿法采矿，以及对提升与运输,巷道断面和井筒断面以及通风等进行设计。并与传统磷矿开采设计相比，该设计更加合理高效。

关键词：磷矿开采；缓倾斜中厚矿体；胶带运输；采矿方法

Abstract

Due to the abundant phosphate resources in the dayazi mining area, the reasonable mining method is of great significance to the development of phosphate resources.

In this paper, a complete underground mining design has been carried out for the dayyazi phosphate mine. The designed mining area has an annual production capacity of 1.5 million tons and a service life of 25 years. Belt slant shaft slope road development, continuous vertical strip filling mining method, as well as lifting and transportation, roadway section and shaft section and ventilation design. Compared with traditional phosphate mining design, this design is more reasonable and efficient.

Key Words：Phosphate rock mining；Gently inclined medium thick orebody；Belt transport；Mining method

目 录

第1章 总论 1

1.1目的及意义 1

1.2设计依据、原则、任务 1

第2章 矿区概况 2

2.1矿区地理位置 2

2.2 矿区自然地理条件 3

2.3矿区建设条件 3

第3章 矿床地质特征 4

3.1 矿区地质 4

3.1.1矿区地层 4

3.1.2矿区的地质构造 5

3.2矿床地质 5

3.2.1矿体特征 5

3.2.2矿石矿物特征 6

3.3矿床开采技术条件 6

3.3.1矿体及围岩稳固 6

3.3.2围岩、矿石物理学性质 6

3.4水文地质 6

3.5矿床勘探与储量计算 7

第4章 矿床开采 8

4.1开采范围及开采技术条件 8

4.1.1开采授权范围 8

4.1.2开采技术条件 8

4.2 矿床开拓 8

4.2.1开拓方法选择 8

4.2.2开拓方案初选及分析比较 9

4.2.3开拓方案简述 9

4.3开采方法 9

4.3.1开采方法初选 10

4.3.2浅孔房柱法 10

4.3.3分层房柱采矿嗣后充填法 11

4.3.4连续垂直分条充填采矿法 12

4.3.5开采方法技术经济比较 13

4.3.6采矿方法简述 13

4.3.7矿山工作制度与生产规模 15

4.3.8矿块采切进度计划表 15

4.4矿井通风 16

4.4.1通风系统选择 16

4.4.2风量计算 16

4.5井下排水系统 18

4.6井下破碎系统 18

4.7矿井提升运输系统 18

第5章 矿建 20

5.1井巷工程设计 20

5.1.1主井井筒设计 20

5.1.2回风井井筒设计 21

5.1.3巷道设计 21

5.1.4溜井设计 23

5.2井下破碎硐室设计 23

5.3基建工程 24

5.3.1基建工程量的确定 24

第6章 环境保护 25

第7章 结论 26

参考文献 27

致 谢 29

第1章 总论

1.1目的及意义

随着世界经济的高速发展，全球磷矿石产量直呈增长趋势，且优质磷富矿日渐减少，磷矿品位下降。过去几年随着全球富矿的大量开采，已经导致高品位磷矿石产量日益萎缩。磷矿石作为一种重要难以再生的非金属矿，随着可开采储量的减少，日渐体现其资源价值。

湖北磷矿资源比较丰富，磷矿作为湖北省的优势资源，对湖北省的经济发展有重要意义。宜昌磷矿是湖北省重要的磷矿基地之一，位列全国八大磷矿第三位，矿产资源潜力大，富矿比例高，发展前景好，产业有基础。但此前湖北磷矿资源开采规模的盲目扩大已造成磷矿资源储量的持续下降，富矿急剧减少。所以选择合理的开发方法和技术，提高磷矿开采的“三率”，在环境保护开发的前提下充分有效的开采利用磷矿资源，提高磷矿资源的可持续开发利用程度，对湖北省的矿业经济发展有重要意义。

1.2设计依据、原则、任务

设计依据： 以湖北省宜昌市夷陵区大岭子垭矿区磷矿普查报告为依据进行设计。

设计原则：（1）生产安全（2）提高“三率”（3）经济合理（4）符合相关条例要求

设计任务：（1）完成地下开采主要工程设计

（2）进行设备选型

（3）进行相关图纸绘制

第2章 矿区概况

2.1矿区地理位置

大垭子磷矿矿区位于宜昌市夷陵区樟村坪镇古村村，属于鄂西山区，与宜昌市城区直距65km。矿区内有可直达当地码头和火车站的公路，从矿区道宜昌市城区公路运距135公里，交通较方便。

图2.1矿区地理位置图

2.2 矿区自然地理条件

矿区属于鄂西山区，呈现中山地貌类型。地形险峻，总体西部高，东部低，最高点位于矿区西南角，相对高低落差较大，最大落差491.3m，平均在200～400m左右；区内沟谷较多，地形复杂，地形坡度一般在30～40°；植被茂盛，目前多为灌木丛，荆棘丛生，矿区内通行较为困难。矿区气候为亚热带季风气候，一年四季分明，温暖潮湿，降水量充沛，年平均降水量为1350mm；区内年温差较大。

2.3矿区建设条件

矿区本地工业经济主要以矿山开采、加工业和水电业为主，农业经济作物有玉米、土豆和烟叶；经济收入主要为烟草业。区内耕地稀少，没有重要工业设施，也没有名胜古迹，不属于自然保护区，劳动力充沛。综合而言，矿山开发的地理条件较好。

第3章 矿床地质特征

3.1 矿区地质

大垭子矿区属于宜昌磷矿带，位于扬子准地台上扬子台坪鄂中褶断区黄陵断穹北东缘。

图3.1区域地质构造图

3.1.1矿区地层

矿区内主要出露奥陶系下统—寒武系上统娄山关组（灰色厚层状粉晶云岩）、寒武系中统覃家庙组（粉晶云岩为主）、下统石龙洞组（粉晶云岩）、天河板组（灰岩、泥岩为主）、石牌组及牛蹄塘组（砂质泥岩和炭质页岩）、震旦系上统灯影组地层（白云岩），其余地层均深埋于地下。矿区内磷矿主要赋存于震旦系下统陡山沱组（Z₁d）胡集段（Z₁d₂）的白云岩中。

下亚段（Z₁d₂¹）：区内分为四个层，由上至下分别为Z₁d₂^1-2、Ph₂²、Z₁d₂^1-1、Ph₂¹。

Z₁d₂^1-2：深灰至灰色的薄或中层状粉晶云岩，局部夹有硅质团块，底部含少量泥晶砂屑磷块条带。厚2.09～3.15m。

Ph₂²：中部为致密条带状粒屑磷块岩，上部及下部为泥晶砂屑磷块岩夹白云岩纹层及条带，是主要工业矿层。厚6.67～8.47m。

Z₁d₂^1-1：浅灰～灰色中层状粉晶云岩，含硅质团块和薄层。厚1.17～2.44m。

Ph₂¹：灰黑色粉晶云岩或粉晶云岩与磷块岩层状交替，为次要工业矿层。厚4.71～9.23m。

3.1.2矿区的地质构造

矿区被两条近南北方向断层切割为一地堑构造，地层总体呈倾向北东，倾角平缓，一般5～15度；产状稳定；区内褶皱不发育，以断裂构造为主。

断层对矿体的破坏作用主要表现为将矿体切为南北向长条状不规则的块体，并使矿层（体）在垂向上发生位移。从剖面方向看，两个反向的断层共同形成一个“地堑”构造，对矿层的破坏影响较大。

3.2矿床地质

3.2.1矿体特征

该矿区共发育3个磷矿层：主要工业磷矿层为中磷层第二矿层Ph₂²，在矿区内分布较广，连续且稳定；次要工业磷矿层是中磷层第一矿层Ph2¹，较为发育，分布较为稳定；下磷层第三磷矿层Ph1³不具工业意义。

表3.1 矿体特征表

3.2.2矿石矿物特征

矿区内主要磷矿石矿物为胶磷矿。

表3.2 矿石特征表

3.3矿床开采技术条件

3.3.1矿体及围岩稳固

Ph₂²矿层顶板为胡集段下亚段上部（Z₁d₂^1-2）岩性特征为：深灰～灰色薄～中层状粉晶云岩，局部间夹硅质团块，底部偶夹灰黑色砂屑磷块岩条带，平行层理发育，成层性较好，厚2.09～3.15m。Ph₂²矿层底板为胡集段下亚段下分层（Z₁d₂^1-1）浅灰～中层状粉晶云岩，含硅质团块及薄层，粉晶云岩中偶夹灰黑色磷块岩条带，厚25.34～27.63m。结合岩石抗压强度分类指标以及区域资料类比，区内的岩矿石总体上属半坚硬岩～坚硬岩石类。矿体围岩稳固性均属于稳固；矿岩性质良好，无自燃性和结块性。

3.3.2围岩、矿石物理学性质

矿石围岩的物理性质：矿石容重2.92t/m3，围岩容重2.6t/m³；矿体上盘为白云岩，下盘为砂岩或页岩；矿体围岩稳固性均属于稳固。矿岩性质良好，无自然性和粘结性；节理裂隙不发育。

3.4水文地质

矿区地表水系发育，共有三条常流性溪沟。区总体倾向北东，倾角平缓，一般5～18°。区内碳酸盐岩广布、岩石裂隙与岩溶较发育，是矿区主要含水岩层（系），含溶隙、溶洞水，并形成了以赋存岩溶水为主的缓倾单斜储水构造。

根据含水介质的不同，矿区内分布地层中赋存有第四纪孔隙水和碳酸盐岩岩溶水两种地下水类型。

本区内具隔水或相对隔水性能的地层自上而下主要有以下4层：寒武系下统牛蹄塘组 石牌组；震旦系下统陡山沱组白果园段；震旦系下统陡山沱组胡集段下亚段；震旦系下统陡山沱组樟村坪段中亚段。

矿区内地下水与地表水的关系表现为前者补给后者。

综上，矿区内水文地质条件中等至简单。

3.5矿床勘探与储量计算

大垭子磷矿矿床为一大型磷块岩矿床。全矿区共估算磷矿石资源量235134千吨，333资源量为57779千吨，P₂O₅平均品位24.85%，占全区总资源量的24.57%；

矿床可采资源储量及开采规模、服务年限以Ph₂² Ph₂¹矿层333资源量进行计算和评估。资源量的精度系数取65%，按照连续垂直分条充填采矿法采矿，参照湘西金矿，回采率取85%，矿石损失率取15%，矿石贫化率取7%。

可采储量（333量）= 57779千吨×65%×=34325千吨。

在估算磷矿资源量的同时，对共生含钾页岩资源量也进行了估算，全区估算含钾页岩资源总量为41286千吨，K₂O平均品位8.74%。此外，对伴生氟元素资源量也进行了估算，全区共估算伴生氟资源总量4702.15千吨。

第4章 矿床开采

4.1开采范围及开采技术条件

4.1.1开采授权范围

大岭子垭矿区位于宜昌磷矿田北部，西接孙家墩北东矿区，南西紧邻江家墩矿区，东与连山坡矿区及罗家坡矿区相邻，北部与竹园沟～下坪矿区毗邻。矿权面积7.76km²。

本次设计主要针对大垭子磷矿矿区主要工业磷矿层，矿层埋深741.47～901.40m。

4.1.2开采技术条件

大垭子磷矿矿区属中山地貌类型，总体呈西高东低，地形陡峻，沟谷深切，地形复杂。总体来说，该矿区工程地质条件简单，水文地质条件中等。矿体呈层状产出，分布较稳定，地表基本无建构筑物。矿层埋深741.47～901.40m，矿层赋存标高 212.92～ 290.998m，区内褶皱不发育，以断裂构造为主，共发育3条断层。从平面上看，自东向西，矿区由断层切割组合成三个构造块体，从剖面上看，由两个反向的断层共同形成一个“地堑”构造。

4.2 矿床开拓

4.2.1开拓方法选择

影响开拓方案井巷类型选择的主要因素如下：

（1）地表地形是确定井巷开拓的重要条件。矿床赋存在山岳地带，且埋藏在地表以上时，宜用平硐开拓。大垭子磷矿矿区地表起伏较大，矿体均赋存于矿区地表700m以下，因此首先排除平硐开拓以及平硐-井筒联合开拓方案。

（2）一般情况下，矿床倾角为15~75度时可采用斜井或竖井开拓；倾角在20~50度时矿床大多采用斜井开拓；倾角在15度以下时，而倾斜较长时可采用胶带输送机、矿车组斜井或斜坡道开拓。倾角0~15度或75~90度时，采用竖井或侧翼胶带输送机斜井开拓。大垭子磷矿矿区矿体倾角为5~10度，且倾斜较长，采用竖井开拓，井下石门长度过长，开拓工程量过大。故排除竖井开拓。

（3）矿体倾角、厚度、埋藏深度等决定矿山开采深度和岩石移动范围，进而影响地表建筑物的布置范围及主要开拓巷道的位置；矿区构造应力场方向大小，直接影响主要开拓井巷的布置和阶段划分。

（4）综合考虑矿床规模、矿床开采深度、矿床生产能力、岩体的物理力学性质和矿山地表工作场地总平面布置等因素，统筹考虑力求合理布局。

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