摘 要

这次地下开采设计是针对保康磷矿白竹矿区II、III、IV矿段进行的，生产能力150万t/a。II矿段沿走向长500m，，III矿段沿走向长1240m，IV矿段沿走向长1970m，平均倾向80°～130°，平均倾角16°，矿石和围岩稳定性较好。

本次设计采用双平硐开拓，主平硐用于运输矿石，辅助平硐用于运输人员、设备、材料等，罐笼提升，胶带运输；采用无轨自行设备切顶房柱法进行开采，矿块沿矿体走向排列，矿块高度50m，长度50m，铲运机出矿；该矿采用单翼对角通风系统，回风天井加通风平硐回风；并给技术经济条件、矿山机械、给排水进行了选型、计算和分析，编写基建进程计划，完成对矿区地下开采的初步设计。

关键词：开拓方案；磷矿地下开采；无轨自行设备切顶房柱法；通风

ABSTRACT

The underground mining design was carried out for the II, III and IV sections of the Baizhu mining area of Baokang Phosphate Mine with a production capacity of 1.5 million t/a. The II section is 500m long along the strike, and the III section is 1240m long along the strike. The IV section is 1970m long along the strike, with an average inclination of 80°-130° and an average inclination of 16°. The ore and surrounding rock have good stability.

This design adopts double flat boring development, the main flat raft is used to transport ore, the auxiliary flat raft is used for transporting personnel, equipment, materials, etc., the cage is lifted, the tape is transported; the trackless self-equipment cutting roof column method is used for mining, the nugget Arranged along the ore body, the height of the ore block is 50m, the length is 50m, the scraper is out of the mine; the mine adopts a single-wing diagonal ventilation system, the return air patio is ventilated and flat, and the wind returns; the mining machinery, water supply and drainage, technical economy The conditions were selected, calculated and analyzed, the infrastructure construction schedule was prepared, and the preliminary design of the underground mining of the entire mine was completed.

Key words: underground mining of phosphate rock; development plan; roofless house column method for trackless self-propelled equipment; ventilati

目 录

第1章 绪论 1

1.1矿区概况 1

1.2设计依据 1

1.2.1设计依据 1

1.2.2设计范围 1

1.2.3矿石设计规模 1

1.3矿区建设条件 1

1.3.1矿区资源条件 1

1.3.2供水条件 1

1.3.3供电条件 1

1.3.4生产所需材料 2

1.3.5技术人员 2

第2章 磷矿石供需市场 4

2.1磷主要用途 4

2.2中国资源供需形势 4

第3章 矿区地质 5

3.1矿区地质概况 5

3.1.1构造 5

3.1.2地层 5

3.2矿床地质特征 5

3.2.1矿层规模 5

3.2.2矿层形态及产状 5

3.2.3矿石质量特征 6

3.2.4顶板、底板和夹石 6

3.2.5 矿石及围岩的化学成分 6

3.3矿床的开采条件 6

3.3.1工程地质 6

3.3.2水文地质 6

3.3.3矿区环境地质 7

3.4设计利用的储量 7

3.5对地质条件的评述 7

第4章 开拓系统 8

4.1矿山工作制度、生产能力和服务年限 8

4.1.1矿区工作制度 8

4.1.2矿山生产能力及验证 8

4.1.3矿山服务年限 9

4.2开拓方案的选择 9

4.2.1开拓系统的基本要求 9

4.2.2影响开拓系统选择的因素 9

4.2.3开拓系统方案的初选 9

4.3开拓方案 10

4.3.1开拓方案描述 10

4.3.2提升运输系统 12

第5章 采矿方法 13

5.1开采技术状况 13

5.1.1矿体赋存状况 13

5.1.2矿石价值及品位 13

5.2采矿方法的选择 13

5.2.1采矿方法选择的原则 13

5.2.2采矿方法的选择及其描述 13

5.3矿块采准切割工作 13

5.4矿块回采工作 13

5.4.1采矿工艺 13

5.5采准、切割及回采计算 14

5.5.1采准切割工程量 14

5.5.2同时回采矿块数 15

5.6采矿方法指标 16

5.6.1日生产能力 16

5.6.2设备选型 16

5.6.3矿石回收率、贫化率 16

第6章 矿井通风系统 17

6.1通风方法和通风系统 17

6.1.1通风系统 17

6.1.2通风方法 17

6.2风量和风压 17

6.2.1全矿总风量 17

6.2.2全矿总风压 17

6.3通风设置 18

第7章 井下给排水系统 19

7.1排水系统 19

7.1.1水文地质条件 19

7.1.2防治水方案 19

7.1.3排水系统 19

7.2供水系统 19

第8章 矿山机械 20

8.1提升运输设备 20

8.2压风设备 20

8.3排水设备 20

8.4凿岩设备 20

8.5通风设备 20

第9章 基建进度计划 21

9.1投产条件 21

9.1.1投产规模 21

9.1.2三级矿量 21

9.2基建工程量 21

9.3基建进度计划 21

第10章 总图运输 22

10.1厂址选择 22

10.2总体布置 22

10.2.1总体布置原则 22

10.2.2废石场 22

10.2.3水源 22

10.2.4绿化 22

10.3矿区总体运输 22

10.3.1井下运输 22

10.3.2地面运输 23

第11章 矿山安全 24

11.1生产中产生的职业伤害因素 24

11.2防护措施 24

11.2.1地质灾害的防护措施 24

11.2.2矿区灾害的防护措施 24

11.2.3职业安全防护措施 24

第12章 环境保护 26

12.1废水处理 26

12.2大气污染防治措施 26

12.3固体废弃物污染防治措施 26

12.4生态保护措施 26

12.5地质环境保护防治对策 26

参考文献 28

致谢 29

附录 30

第1章 绪论

1.1矿区概况

保康磷矿在武当山的南面，神农架的东面，白竹矿区在保康县的西南方向。矿区从东面的郭家坡，向西到前坪，北面靠近安包子，南面毗邻烟灯垭。矿区地理坐标：东经：110°56′26.4″——110°57′21.6″；北纬：31°39′52.7″——31°42′57.7″。矿区面积是11.51km²。矿山距离保康县城70km，从县城到襄樊市144km，距离宜昌市210km，都有公路相通，新建的209国道穿过矿区北部，穿过209国道到兴山峡口。矿区交通位置图见图1.1.1。

1.2设计依据

1.2.1设计依据

《湖北省保康磷矿白竹矿区详细勘探地质报告》相关资料。

1.2.2设计范围

本次设计范围为矿山资源的开采及其配套设施，不含选矿和加工。

1.2.3矿石设计规模

矿石生产能力150万吨/年。

1.3矿区建设条件

1.3.1矿区资源条件

保康磷矿白竹矿区分为I、II、III、IV四个矿段，根据湖北省地质矿产局第八地质大队提交的《湖北省保康磷矿白竹矿区详细勘探地质报告》，得知资源储量是可靠的。截至2009年10月，白竹矿区II、III、IV（III、IV矿段深部）矿段范围内储量报告批准的资源储量为6210.8万t，P2O5平均品位23.03%。

1.3.2供水条件

矿区附近有很多河流，主要包括横溪河、龙口河、龙洞河和南河。南河流量为8.3174～13.6532m3/s，可充分满足采矿用水，但管路长（约10km），高差大（约650m）。此外，可根据矿坑涌水的水质情况进行利用。能满足采矿，生活需要。

1.3.3供电条件

距矿区7km的马桥110kV变电所装有两台110/35/10kV变压器，容量分别为4WkVA和1WkVA，目前剩余容量约为50%，其电源由华中店里网的保康变电站以架空线路引来。另外本矿区附近还有一10kV线路五九线，线路容量为3KkVA。故矿区外部电源可靠，能满足生产所需。

1.3.4生产所需材料

矿山生产所需要的炸药、雷管、木材、水泥、钢筋等均可从附近的马桥、保康、襄阳和宜昌等地采购，或者可以就地取材。

1.3.5技术人员

矿山有优秀的矿山技术人员和熟练的采矿队伍，周围村庄也可提供矿山员工，为矿山建设开采服务。

图1.1.1 矿区交通位置图

第2章 磷矿石供需市场

2.1磷主要用途

磷矿石是主要的化工原料，有很多用途，主要用来制造磷酸盐、磷肥、含磷复合肥、黄磷及磷系列的食品添加剂等产品，我国是农业大国，需要大量的化肥和其他磷化工产品。

2.2中国资源供需形势

截至2014年底，全国磷矿探明储量为215.4亿t，基础储量为30.7亿t，储量居世界第四位。

我国已探明磷酸盐资源分布在27个省或自治区，主要分布在湖北、云南、四川、贵州、湖南，占全国储量的76.7%，约有135亿t。

目前，我国磷矿资源主要用于制造磷复合肥，消费量约占磷矿供应量的80%，其次是黄磷及饲料级磷酸盐，消费量约占20%。

2014年全国共生产磷矿12043.88万t，其中磷肥复合肥产量1743.01万t，黄磷产量52.64万t。

第3章 矿区地质

3.1矿区地质概况

3.1.1构造

矿区位于神农架穹隆构造的东面，大体上是向东倾斜，地层产状的北部倾向是东北向，中部靠近东向，南部靠近东南方向，从北面到南面形成一个弧形。地面的倾角是9～22°。

3.1.2地层

按照原地质勘探报告显示的最低工业品位18%（P₂O₅），Ph₁、Ph₂、Ph₃三个磷酸盐岩层的P₂O₅品位都达到了工业指标的指标，这样矿山的矿层可以分为Ph₁、Ph₃上下两层。当P₂O₅的最低经济品位提高到24%时，其中原来的Ph₂矿层却大部分成为表外矿石夹层，磷酸盐岩层自然地分为Ph₁、Ph₃上下两层。

3.2矿床地质特征

3.2.1矿层规模

Ⅱ矿段：从F₄到F₃断层，顺着走向长500m，顺着倾向的延伸距离330m。

Ⅲ矿段：从F₁₁到F₃断层，顺着走向长度是1240m，顺着倾向的趋势向东延伸到ZK0301钻孔，延伸的宽度是1870m。

Ⅳ矿段：坐落于矿区南部，从F₃₅到F₁₁断层，顺着走向长度1970m，延伸到桃坪河矿段内ZK0401钻孔深处，延伸宽度是1660m。

3.2.2矿层形态及产状

Ⅱ矿段：矿层是层状的，矿层倾向是80°，倾角是5～18°，矿段内Ph₁、Ph₂、Ph₃集合成为一层，厚度在0.74～20.18m之间，工业矿层厚度在2.93～20.18m之间，平均厚度为12.69m。当以工业品位P₂O₅≥24%为界圈定矿体时，Ph₂大部分是夹石，大部分是Ph₁和Ph₃两个矿层，Ⅱ矿段的这两层矿延伸到深处迅速变薄，直到被挤压为止。

Ⅲ矿段：矿层分层，矿层倾向在65～82°之间，倾角在11～14°之间，工业矿层厚度在6.05～25.20m之间，平均厚度为17.09m。当以工业品位P₂O₅≥24%为界圈定矿体时，Ph₂大部分是夹石，Ph₁和Ph₃矿层也变得不连贯，显现出透镜状。

Ⅳ矿段：矿层是层状的，倾向在115～153°之间，倾角在8～20°之间。矿段内Ph₁、 Ph₂、Ph₃集合成一层，厚度在1.81～25.70m之间，平均厚度是19.19m。矿层向深部延伸时厚度较稳定。整体上品位略有降低。当以工业品位P₂O₅≥24%为界圈定矿体时，Ph₂大部分夹石， 除开在F₁₁附近Ph₁ 和Ph₃矿层挤压消失外，其他位置的矿层都较连贯，但向深部延伸时两个矿层都开始变薄并且品位会降低。

3.2.3矿石质量特征

根据原化工部矿山局（86）化矿局地字第121号文《关于湖北省保康磷矿白竹矿区工业指标的函》和9870化矿地便字16号文及矿山具体情况，将矿石等级调整区分为：

Ⅰ级品：28%≤P₂O₅的品位

Ⅱ级品：P₂O₅的品位在24～28%之间

Ⅲ级品：P₂O₅的品位在18～24%之间

矿山里磷酸盐矿石主要为Ⅱ、Ⅲ级品，大概占到了96.26%，而Ⅰ级品只占3.74%。

3.2.4顶板、底板和夹石

直接的顶板是由含磷泥质泥晶白云岩（Z₂d^1-6）构成的，间接的顶板是由核形石硅质岩（Z₂d^1-7）组成的，而含锰的硅质条带泥晶白云岩组成了底板。

3.2.5 矿石及围岩的化学成分

矿石的主要有用的成分是P₂O₅，主要有害的成分是Al₂O_3、CaO、K₂O、MgO、SiO₂、CO₂、Fe₂O₃等。矿石的类型和其含量有很大的关系。

紧密块状磷块岩和条纹层状磷块岩中P₂O₅含量比较高，一般＞29%；泥（硅）质条带磷块岩、云质蠕虫状磷块岩P₂O₅含量低，一般在18%左右；云质条带磷块岩介于二者之间，P₂O₅含量一般为21%左右。

3.3矿床的开采条件

3.3.1工程地质

根据分布状况，可以把矿区区域划分为：危岩分布区；张裂隙发育区；大危险区；安全区。

顶板、底板和矿层的稳定性良好，但顶板的厚度较薄且易于损坏，容易成为矿坑开采的危险因素。

矿石物理力学性能

体重2.95t/m³； 硬度系数f=10； 松散系数1.86；

安息角38～41°； 吸水率0.35～1.13%。

顶板硬度f=15；底板硬度f=13。

3.3.2水文地质

矿山里灯影组（Z₂dn）白云岩溶岩裂缝含水岩组是该矿山额重要含水层，它的上部分透水，中、下部分富水性一般。该层溶岩裂缝都发育较好、岩性呈破裂态、导水性和透水性都偏高，对矿区开采不利。

矿层上部地段的含水层具有普通强度的富水性；矿层下部地段的含水层具有极弱富水性，而且被冰渣砂砾岩阻挡层阻挡。和矿区无联系的水有大横溪河的水和龙洞河的水。矿山是由东向西的山谷发育，便于自然排水。

根据以上所述，矿山是“以溶蚀裂隙为主、顶板间接进水、水文地质类型简单的岩溶充水的矿床”。

3.3.3矿区环境地质

矿区及其周边地区曾发生的地面运动是构造地震。发震部位多集中在挽近期活动性断裂带和断裂构成的地堑一带：青峰断裂、远安地堑西侧的通城河断裂、南漳—荆门断裂（地堑）。矿区所在地区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。

3.4设计利用的储量

对于本次设计开采的白竹矿区Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ（Ⅲ、Ⅳ深部）矿段，保有资源储量为61441kt（23.02%），设计利用储量46659kt（22.39%）。

3.5对地质条件的评述

(1)矿区主要的不利地质因素是地表危险岩体对开采的潜在威胁，因此，必须进行地质灾害评估，从而使矿区的采矿设计更加合理，防灾措施更有依据。