权利要求
1.一种倾斜厚大
磷矿体的卧底式
采矿方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：沿矿体走向划分盘区并自下而上开采;在矿房顶板凿岩巷道掘进出矿巷道用于通风运输;底板凿岩巷道向出矿巷道掘进切割天井，形成全断面切割槽，连通分段运输巷道、出矿巷道、凿岩巷道及底板脉外进风天井，构建回采通路;
步骤2：以切割槽为自由面，在凿岩巷道向下布置中深扇形炮孔，采用间隔装药，沿穿脉端部后退式回采，每次爆破为后续作业提供自由面，直至矿房爆破完毕;
步骤3：下部矿房爆破后，受地质条件、矿体形态及岩性影响，上部矿房部分崩落，剩余矿体呈卧底状结构;
步骤4：下部矿房开采完毕，在凿岩巷道架设充填管对采空区充填，待充填体凝固稳定;
步骤5：根据剩余矿体分布、运输需求及地质条件，在上一分段凿岩巷道沿20°向下掘进运输巷道;
步骤6：在剩余矿房顶部向下掘进切割天井作为首次爆破自由面，逐步爆破直至矿体全部崩落;
步骤7：用井下
铲运机将矿石装入汽车，经运输巷道运至分段石门，再由主平硐运至地表堆放场;
步骤8：矿石运出后，用充填料浆或废石充填采空区，完成回采。
2.根据权利要求1所述的一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法，其特征在于：在步骤1和步骤2中，将整个矿体划分为中段，中段划分为若干个分段;每个分段沿走向划分若干矿房和矿柱，每个矿房的结构参数长×宽×高为40m×15m×15m。
3.根据权利要求2所述的一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法，其特征在于：在凿岩巷道内，自矿体顶板位置的切割槽开始采用凿岩钻机向下布置中深扇形钻孔，形成爆破钻孔，其中，炮孔直径为50mm，炮孔间排距为2.0至2.2m，相邻的炮孔相互错开布置;在整个采场内设计5~8次爆破，每次爆破长度为5m，在炮孔内采用间隔装药，每层装药高度为4.5m，间隔1.2m再装下一层药，每层炮孔的堵塞高度为1.2m。
4.根据权利要求1所述的一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法，其特征在于：步骤6中，在上部矿房的顶板位置向下掘进部分矿体，形成自由面，从采场上方矿体的凿岩巷道向下布置一排钻孔，在炮眼内进行装药。
5.根据权利要求4所述的一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法，其特征在于：每个炮眼装药的高度为5m，炮眼之间的间隔为2m。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于磷矿山地下开采技术领域，具体为一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法。
背景技术
[0002]磷矿作为重要的化工原料，在国民经济中占据着举足轻重的地位。然而，在磷矿开采过程中，由于地质条件复杂多变，矿体形态不规则，以及矿体岩性的不确定性，给采矿作业带来极大的挑战。特别是在倾斜厚大磷矿体的开采过程中，由于矿体结构的特殊性，使得采矿方法的选择和实施显得尤为重要。
[0003]传统的采矿方法，如房柱法、崩落法等，在应对倾斜厚大磷矿体时，往往难以取得理想的开采效果。一方面，这些方法难以有效应对矿体形态的不规则性和岩性的不确定性，导致开采效率低下，资源浪费严重;另一方面，这些方法在开采过程中容易造成矿体崩落，对上部矿房的矿体回采造成极大的困难，甚至可能引发安全事故。
发明内容
[0004]针对倾斜厚大磷矿体的开采，急需一种能够有效应对复杂地质条件、不规则矿体形态和不确定性岩性而遗留下来矿体的采矿方法。为解决上述技术问题，进而提出一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法，该方法不仅确保了采矿作业的安全性和高效性，提高磷矿开采效率和资源利用率具有重要意义。
[0005]本发明提供了一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法，包括如下步骤：
步骤1：沿矿体走向划分盘区并自下而上开采;在矿房顶板凿岩巷道掘进出矿巷道用于通风运输;底板凿岩巷道向出矿巷道掘进切割天井，形成全断面切割槽，连通分段运输巷道、出矿巷道、凿岩巷道及底板脉外进风天井，构建回采通路。
[0006]步骤2：以切割槽为自由面，在凿岩巷道向下布置中深扇形炮孔，采用间隔装药，沿穿脉端部后退式回采，每次爆破为后续作业提供自由面，直至矿房爆破完毕;
步骤3：下部矿房爆破后，受地质条件、矿体形态及岩性影响，上部矿房部分崩落，剩余矿体呈卧底状结构;
步骤4：下部矿房开采完毕，在凿岩巷道架设充填管对采空区充填，待充填体凝固稳定;
步骤5：根据剩余矿体分布、运输需求及地质条件，在上一分段凿岩巷道沿20°向下掘进运输巷道;
步骤6：在剩余矿房顶部向下掘进切割天井作为首次爆破自由面，逐步爆破直至矿体全部崩落;
步骤7：用井下铲运机将矿石装入汽车，经运输巷道运至分段石门，再由主平硐运至地表堆放场;
步骤8：矿石运出后，用充填料浆或废石充填采空区，完成回采。
[0007]作为优选，在步骤1和步骤2中，将整个矿体划分为中段，中段划分为若干个分段;每个分段沿走向划分若干矿房和矿柱，每个矿房的结构参数长×宽×高为40m×15m×15m。
[0008]作为优选，在凿岩巷道内，自矿体顶板位置的切割槽开始采用凿岩钻机向下布置中深扇形钻孔，形成爆破钻孔，其中，炮孔直径为50mm，炮孔间排距为2.0至2.2m，相邻的炮孔相互错开布置;在整个采场内设计5~8次爆破，每次爆破长度为5m，在炮孔内采用间隔装药，每层装药高度为4.5m，间隔1.2m再装下一层药，每层炮孔的堵塞高度为1.2m。
[0009]作为优选，步骤6中，在上部矿房的顶板位置向下掘进部分矿体，形成自由面，从采场上方矿体的凿岩巷道向下布置一排钻孔，在炮眼内进行装药。
[0010]作为优选，每个炮眼装药的高度为5m，炮眼之间的间隔为2m。
[0011]本发明的有益效果：
1、本方案通过卧底式采矿方法能够用在不同厚度和倾斜角度的磷矿体，具有较强的灵活性。此外，卧底式采矿方法还可以与其他采矿方法相结合，形成复合式采矿方法，以适应不同的矿山地质条件和开采技术要求，能够采出更多的
矿产资源，不浪费地下残余的磷矿体。
[0012]2、本方案由于先回采矿房的矿体，进行充填后再开采上部矿房的矿体，使得采矿与充填工序得以分步骤、循环且紧密衔接地实施。这种策略有效地减小单次暴露的作业面积，从而显著提高开采作业的安全性。
附图说明
[0013]图1为一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法的中Ⅲ-Ⅲ剖面图;
图2为一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法的I-I剖面图;
图3为一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法回采下部矿房的侧视图;
图4为一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法回采上一分段矿房的侧视图;
附图标号说明：
1-斜坡道;2-中段运输巷道;3-分段运输巷道;4-分段巷道石门;5-出矿巷道;6-切割天井兼回风天井;7-底板脉外进风天井;8-炮孔;9- G夹层;10运输巷道;11-充填体;12-铲运机。
具体实施方式
[0014]为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]实施例1：如图1至图4所示，一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法，包括如下步骤：
步骤1：沿矿体走向划分盘区并自下而上开采;在矿房顶板凿岩巷道掘进出矿巷道用于通风运输;底板凿岩巷道向出矿巷道掘进切割天井，形成全断面切割槽，连通分段运输巷道、出矿巷道、凿岩巷道及底板脉外进风天井，构建回采通路。
[0016]在步骤1和步骤2中，将整个矿体划分为中段，中段划分为若干个分段;每个分段沿走向划分若干矿房和矿柱，每个矿房的结构参数长×宽×高为40m×15m×15m。
[0017]步骤2：以切割槽为自由面，在凿岩巷道向下布置中深扇形炮孔，采用间隔装药，沿穿脉端部后退式回采，每次爆破为后续作业提供自由面，直至矿房爆破完毕;
在凿岩巷道内，自矿体顶板位置的切割槽开始采用凿岩钻机向下布置中深扇形钻孔，形成爆破钻孔，其中，炮孔直径为50mm，炮孔间排距为2.0至2.2m，相邻的炮孔相互错开布置;在整个采场内设计5~8次爆破，每次爆破长度为5m，在炮孔内采用间隔装药，每层装药高度为4.5m，间隔1.2m再装下一层药，每层炮孔的堵塞高度为1.2m。
[0018]步骤3：下部矿房爆破后，受地质条件、矿体形态及岩性影响，上部矿房部分崩落，剩余矿体呈卧底状结构;
步骤4：下部矿房开采完毕，在凿岩巷道架设充填管对采空区充填，待充填体凝固稳定;
步骤5：根据剩余矿体分布、运输需求及地质条件，在上一分段凿岩巷道沿20°向下掘进运输巷道;
步骤6：在剩余矿房顶部向下掘进切割天井作为首次爆破自由面，逐步爆破直至矿体全部崩落;在上部矿房的顶板位置向下掘进部分矿体，形成自由面，从采场上方矿体的凿岩巷道向下布置一排钻孔，在炮眼内进行装药。每个炮眼装药的高度为5m，炮眼之间的间隔为2m。
[0019]步骤7：用井下铲运机将矿石装入汽车，经运输巷道运至分段石门，再由主平硐运至地表堆放场;
步骤8：矿石运出后，用充填料浆或废石充填采空区，完成回采。
[0020]本方案通过卧底式采矿方法能够用在不同厚度和倾斜角度的磷矿体，具有较强的灵活性。此外，卧底式采矿方法还可以与其他采矿方法相结合，形成复合式采矿方法，以适应不同的矿山地质条件和开采技术要求，能够采出更多的矿产资源，不浪费地下残余的磷矿体。
[0021]实施例2：具体的，如图1至图4所示，一种倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法，包括：
步骤1：沿矿体走向划分盘区并自下而上开采;在矿房顶板凿岩巷道掘进出矿巷道用于通风运输;底板凿岩巷道向出矿巷道掘进切割天井，形成全断面切割槽，连通分段运输巷道、出矿巷道、凿岩巷道及底板脉外进风天井，构建回采通路。
[0022]在步骤1和步骤2中，将整个矿体划分为中段，中段划分为若干个分段;每个分段沿走向划分若干矿房和矿柱，每个矿房的结构参数长宽高为40m×15m×15m。
[0023]该划分方式需结合磷矿体赋存特征：磷矿多产于沉积岩层，常呈层状或透镜状分布，矿体倾角与厚度变化显著。中段高度依据矿体稳定性和开采设备能力确定，通常为50-60m;分段高度则匹配中深孔凿岩设备有效作业范围，取15m可兼顾爆破效率与顶板管理。矿房与矿柱交替布置，矿柱宽度需根据磷矿石抗压强度(通常为30-80MPa)及围岩条件计算，确保回采期间采场稳定性。切割槽作为初始自由面，其宽度设计为3-5m，需贯穿矿房全断面，为后续爆破提供有效补偿空间。
[0024]步骤2：以切割槽为自由面，在凿岩巷道向下布置中深扇形炮孔，采用间隔装药，沿穿脉端部后退式回采，每次爆破为后续作业提供自由面，直至矿房爆破完毕;
在凿岩巷道内，自矿体顶板位置的切割槽开始采用凿岩钻机向下布置中深扇形钻孔，形成爆破钻孔，其中，炮孔直径为50mm，炮孔间排距为2.0至2.2m，相邻的炮孔相互错开布置;在整个采场内设计5~8次爆破，每次爆破长度为5m，在炮孔内采用间隔装药，每层装药高度为4.5m，间隔1.2m再装下一层药，每层炮孔的堵塞高度为1.2m。
[0025]扇形炮孔布置需优化孔底距与最小抵抗线关系：孔底距取2.2m时，最小抵抗线控制在1.8-2.0m，可降低大块率。间隔装药结构通过空气垫层延长爆轰压力作用时间，改善磷矿石破碎效果，尤其适用于含硅质较高的硬质磷矿层。每次爆破5m的分段长度与铲运机有效铲运半径匹配，避免矿石二次搬运。堵塞高度1.2m确保爆生气体充分作用于矿体，减少能量逸散，提高炸药利用率。
[0026]步骤3：下部矿房爆破后，受地质条件、矿体形态及岩性影响，上部矿房部分崩落，剩余矿体呈卧底状结构;
磷矿体常受断层或褶皱构造切割，导致矿体连续性中断。下部矿房回采后，顶板岩层应力重新分布，若遇软弱夹层(如碳质页岩或泥岩)，易引发局部冒落，形成不规则卧底状残留矿体。此类结构在缓倾斜矿体中尤为突出，残留矿量可达矿房储量的15%-25%，需针对性回收。
[0027]步骤4：下部矿房开采完毕，在凿岩巷道架设充填管对采空区充填，待充填体凝固稳定;
充填材料可以选择磷石膏基胶结料(水泥掺量4%-6%)，其来源为磷化工副产物，实现
固废资源化利用。充填体强度需达到1-2MPa，以支撑上部矿体回采时的顶板荷载。充填管路沿凿岩巷道架设，采用自流输送或泵送工艺，料浆浓度控制在68%-72%，确保流动性且不发生离析。凝固期不少于28天，期间需监测充填体沉降量，要求小于5mm/m4。
[0028]步骤5：根据剩余矿体分布、运输需求及地质条件，在上一分段凿岩巷道沿20°向下掘进运输巷道;
20°坡度设计基于铲运机最大爬坡能力(通常≤25°)及矿石自溜运输需求。巷道断面尺寸需满足设备通行与通风要求，宽度取4.5m，高度3.2m。掘进过程中需超前探测剩余矿体边界，采用锚网喷支护，防止卧底状矿体滑移。
[0029]步骤6：在剩余矿房顶部向下掘进切割天井作为首次爆破自由面，逐步爆破直至矿体全部崩落;在上部矿房的顶板位置向下掘进部分矿体，形成自由面，从采场上方矿体的凿岩巷道向下布置一排钻孔，在炮眼内进行装药。每个炮眼装药的高度为5m，炮眼之间的间隔为2m。
[0030]切割天井断面取2m×2m，采用反井钻机施工，精度偏差控制在1%以内。钻孔布置需覆盖卧底状矿体全厚，孔深依据残留矿体高度动态调整(通常8-12m)。装药高度5m对应单次崩落量，炮眼间距2m确保爆破能量均匀分布，减少矿石损失贫化。此阶段爆破需严格控制单响药量(≤300kg)，避免扰动下部充填体。
[0031]步骤7：用井下铲运机将矿石装入汽车，经运输巷道运至分段石门，再由主平硐运至地表堆放场;
铲运机斗容选型3-4m3，匹配矿房爆破块度(≤500mm占比≥85%)。运输巷道坡度20°段需设置防滑装置，汽车载重控制在20t以内。主平硐运输能力需与矿山产能匹配，磷矿年产量百万吨级矿山平硐断面不小于12m2。地表堆放场需防渗处理，避免磷矿石中氟、重金属等污染土壤。
[0032]步骤8：矿石运出后，用充填料浆或废石充填采空区，完成回采。
[0033]最终充填可以采用全尾砂膏体充填，浓度78%-82%，以最大限度减少地表沉陷。废石充填需预先破碎至-200mm，与胶结料混合后泵送。充填接顶率要求≥95%，确保岩层长期稳定。
[0034]本方案通过卧底式采矿方法能够用在不同厚度和倾斜角度的磷矿体，具有较强的灵活性。此外，卧底式采矿方法还可以与其他采矿方法相结合，形成复合式采矿方法，以适应不同的矿山地质条件和开采技术要求，能够采出更多的矿产资源，不浪费地下残余的磷矿体。该方法通过分段充填与残矿回收技术，将资源回收率显著提升。其复合应用模式(如与充填采矿法结合)可有效应对
新能源产业对磷矿石的增量需求(
磷酸铁锂电池用磷占比已超20%)。
[0035]实施例3、以某矿为例，本申请的采矿方法可以如下实施：
步骤1，将整个矿体划分为中段，中段划分为若干个分段;沿矿体走向划分若干个盘区，盘区内开采顺序自下而上，一个盘区内的同一分段开采结束后再回采上一个分段，每一个分段划分若干个矿房，每个矿房的长度约为40m，宽度约为15m，高度约为15m。在平行于矿房顶板位置的凿岩巷道掘进巷道，用于通风、运输;在平行于矿房底板位置的凿岩巷道向出矿巷道切割天井，沿矿体走向形成全断面切割槽。
[0036]参见图1-图4，布置斜坡道1、切割天井兼回风天井6、出矿巷道5、分段运输巷道3，完成开拓切割工程。解决回采单元的行人、通风、运输、充填等问题，形成回采的必要条件。掘进的巷道支护采用锚网支护，锚网的规格：锚网采用φ5.5mm铁丝编织，规格2000mm×2000mm、网孔100mm，锚网之间搭接长度100mm。锚杆的布置参数：锚杆间排距为800mm～900mm，长为1500mm、φ43mm的管缝式锚杆，呈矩形布置，布置规整。锚杆应垂直岩石层理面或巷道轮廓线，角度不得小于75度，锚杆托板紧贴岩面。能够有效控制巷道的稳定性，保障采场安全作业环境。
[0037]步骤2，巷道支护稳定后，在凿岩巷道内，自矿体顶板位置的切割槽开始采用凿岩钻机向下布置中深扇形钻孔8，形成爆破钻孔，其中，炮孔直径为50mm，炮孔间排距为2.0~2.2m，相邻的炮孔相互错开布置，以达到最大放矿量;在整个采场内设计5~8次爆破，每次爆破长度为5m，在炮孔内采用间隔装药，每层装药高度为4.5m，间隔1.2m再装下一层药，每层炮孔的堵塞高度为1.2m。且沿穿脉端部采用后退式回采，每次爆破为下一次爆破提供自由面。按照这一步骤，逐步进行爆破作业，直至该矿房的矿体完全被爆破完毕为止。
[0038]步骤3，采场内的地质情况复杂和矿体形态不规则，造成矿房内的部分岩性不能够完成的确定，这样在按照设计的计划来装炮眼里的乳化炸药，就会导致实际崩落下来的矿体数量不确定，当爆破过多时，上部的矿房也会爆落一部分下来，剩余矿体的呈现出卧底状的结构特点。
[0039]步骤4，完成该矿房的矿体全部开采后，在凿岩巷道内架设充填管对采空区进行充填，充填体11充分凝固能够和养护一段时间使强度不影响剩余矿体的开采。
[0040]步骤5，根据剩余矿体、运输和地质条件等要求，在上一分段的凿岩巷道沿20°方向向下掘进一条运输巷道10，用做运输上部分矿体爆破落下的矿体。
[0041]步骤6，在上部矿房的顶板位置向下掘进部分矿体，以形成稳定的自由面。从采场上方矿体的凿岩巷道向下布置一排整齐、有序的钻孔创造有利的条件。在炮眼内进行装药，每个炮眼装药的高度约为5m，炮眼与炮眼之间间隔2m再装填下一个炮眼的炸药。掘进的自由面，将作为第一次爆破的起始面，确保整个爆破过程的顺利进行，直至所有矿体安全、高效地爆破完毕。
[0042]步骤7，崩矿下来的矿石，采用井下铲运机12将崩矿矿石装入井下汽车，汽车从采场工作面经过分段运输巷道3运送到分段巷道石门4，再由分段巷道石门运运到主平硐，最后经过主平硐将矿石运输至地表矿石堆放场，完成出矿运输。
[0043]步骤8，通过步骤7将采场内的矿石运输地表矿石堆积场后，利用充填料浆或回采废石对采空区进行充填，控制采空区大面积暴露进而引发矿块以上矿体不稳定等一系列危害，待采空区充填完毕后，即完成回采。
[0044]以上的具体实施方式为本发明的较佳实施方式，非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构、方法所作的等效变化均在本发明的保护范围内。
说明书附图(4)
声明：
“倾斜厚大磷矿体的卧底式采矿方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：瓮安大信北斗山磷矿
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