0引言保康白竹矿区从下往上由三层磷矿（Ph1、Ph2、Ph3）组成，

呈缓倾斜状产出.三层矿组成一个无夹层的结构单一的厚大矿体，

平均厚度为18.86 m，倾角5～15°.受五条平移正断层的破坏，白

竹矿区自北向南被分割为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个矿段.矿区磷矿石资

源探明储量2.05×108t，平均品位24%左右.矿区自开发以来，资

源利用率不高，回收率只有62%左右，劳动生产效率一般，存在重

大安全隐患.为了安全高效开采，充分回收矿石资源，提升地区经

济水平，开展厚大磷矿床的安全高效开采方案研究，具有重要的现

实意义.1工程背景保康白竹磷矿产于震旦系上统陡山沱组下段，由

三层磷矿层（Ph1、Ph2、Ph3）沉积组成，呈缓倾斜状产出，三层

矿组成一个无夹层的结构单一的厚大矿层.表内矿层分为Ph1、Ph3

层，平均厚18.86 m，平均品位25.52％，平均倾角8°.矿石主要

为白云质条带状磷块岩，f＝9～l1，为碎裂坚硬岩组，稳定性好

.矿层直接顶板为薄中层泥质泥晶白云岩（Z2d1-6），平均厚度

为8 m，间接顶板为中层状核形石硅质岩（Z2d1-7），属于碎裂坚

硬岩组.矿层直接底板为含磷钾硅质页岩（Z2d1-2），碎裂中―坚

硬岩组，平均厚度为1.29 m.根据岩层的矿物成分及力学性质，顶

、底板岩层属基本稳定岩组，顶板f值为15，底板f值13，矿石f值

10.矿石无结块、自燃现象，地面允许崩落.矿区地质构造简单，总

体呈缓倾斜的单斜构造，地层倾向北东—南东，倾角为5°～18°.

矿段内有F4、F11平移正断层，其中，F4位于矿段北部，为矿段北

部边界，断层面产状12°∠68°，长2 800 m；F11位于矿段南部

，为矿段南部边界，断层走向东西，断层面产状0°∠86°，长1

860 m.矿层位于当地侵蚀基准面以上，矿区地形有利于矿山自流排

水.2采场结构参数及开采工艺优化2.1原设计采矿方法及评价原设

计采用盘区分层中深孔房柱采矿法［1］.（1）盘区布置及结构参

数.沿走向划分为盘区，在盘区内沿走向布置矿房.盘区长度50~200

m，阶段高度30~50 m，矿房宽度12 m，房间矿柱8 m×8 m，阶段

连续矿柱24 m，矿壁间连续矿柱12 m.分层中深孔房柱采矿法见图1

所示.图1房柱采矿方法
Fig.1Room and pillar mining method
注：1阶段运输平巷;2盘区斜坡道;3切顶凿岩巷道;
4联络道;5炮孔;6护顶锚杆（2）采准工作.采准切割工作是

在盘区间连续矿柱中央沿Ph1矿层底板掘进一条斜坡道，斜坡道采

用伪倾斜布置，坡度控制在15％以内，与阶段运输巷道相连，在斜

坡道掘一倾斜联络道与每一矿房的切顶凿岩平巷相连，切顶凿岩平

巷沿Ph3底板掘进.斜坡道、倾斜联络道和切顶凿岩平巷的断面规格

均为宽×高=3 500 mm×2 800 mm，断面积为8.99 m2.（3）回采

工艺及设备.每个盘区由多矿房组成，矿房沿走向按2个矿房同时回

采，相邻矿房要保15 m以上的超前距离.回采时先从矿房的一端形

成切割空间，再进行切顶和分层回采，每个矿房分两层回采.切顶

回采Ph3矿层采用垂直扇形中深孔，孔底距1.5～2 m，排距1.5 m

，切顶后采用YSP—45型凿岩机，MJ—2型注浆机进行锚杆护顶，护

顶锚杆长度1.8～2 m，直径16～18 mm，网度1 m×1.2 m～1.8 m

×2 m，下分层回采Ph1矿层，在切顶空间中凿下向垂直孔，使用

QZJ80型凿岩机，钻头直径80 mm，孔径82 mm，孔距1.2 m，排距

1.5 m，炸药用2＃岩石炸药，使用FZY10型风动装药器装药，非电

雷管分段微差爆破，每次爆破1～2排炮孔，出矿采用CYZ型柴油铲

运机配10T井下汽车，矿房中的矿石由铲运机装入汽车后直接运至1

＃、2＃溜井卸矿；采场大块用风镐等人工破碎.采场除有主扇通风

外还用局扇加强通风，并采用湿式凿岩和喷雾洒水以降低粉尘浓度

.第2期陈清运，等：保康白竹厚大磷矿床安全开采可行性研究
武汉工程大学学报第33卷
（4）顶板管理和空区处理.为确保采场回采工作安全，在每次爆破

后及时处理顶板浮石，若遇断层破碎等不良地段，需加强支护，要

多留一些矿柱.该种采矿方法的主要问题在于：工人长期在较大、

较高的空场下作业，容易发生安全事故；垂直注浆锚杆支护不易满

浆，支护长度达不到1.8～2.0 m，因此，达不到护顶效果.
2.2采矿方法改进措施
2.2.1采场结构参数优化由于矿体厚大，且顶板稳定性一般，为了

避免工人长期在高大空场下作业发生安全事故，增设了电耙底部结

构，提出了有底部结构的房柱采矿方法.（1）矿块布置及结构参数

.在矿体下盘沿矿体走向掘进阶段运输巷道，垂直阶段运输巷道每

隔80 m掘进出矿穿脉，将阶段划分为矿块.阶段高度15~20 m，矿

块斜长102~150 m，宽80 m.顶柱斜长3 m，底柱斜长为6 m，矿块

间柱8 m.矿块内留连续矿柱，宽度8 m，矿房宽度12 m.（2）采准

切割工作.从运输水平掘进斜坡道与回采水平连接.沿走向掘进矿块

联络道，间隔80 m掘进上山并与上阶段联络平巷贯通，构成完整的

通风系统.垂直上山沿矿体底板掘进矿房回采凿岩平巷和矿柱回采

凿岩平巷.在装矿穿脉中每隔20 m向上掘进溜井，距离矿体底板6 m

处掘进电耙巷道，电耙巷道与矿房回采凿岩巷道平行.在电耙巷道

中向矿体掘进对称漏斗，间距为6 m.平行上山掘进一条联络道将电

耙巷道连接起来，以利行人和通风.在矿房一端掘进切割天井和切

割横巷，在切割横巷中打上向扇形孔，以切割天井为自由面拉切割

立槽.（3）回采工作.在矿房回采凿岩平巷中向上打扇形深孔，排

距3.5 m，孔底距3.5 m，孔径100 mm，2#岩石炸药，装药器装药

，一次爆破一排，向采空区崩矿，由电耙将矿石耙运到溜井中，经

装矿穿脉由电机车运出.（4）矿柱回采与地压管理.因地表允许崩

落，主要通过回采矿柱崩落顶板进行地压管理.矿房回采完毕，在

矿柱回采平巷中钻凿三个扇形深孔，排距2 m，孔底距2 m，孔径90

mm，2#岩石炸药，装药器装药，整条矿柱一次爆破，向采空区崩矿

，由电耙出矿.矿块连续间柱和顶底柱不进行回采.在矿柱回采过程

中，需要回采矿柱的矿块应距正在回采矿房的矿块至少三个采场的

安全距离.四条间柱的回采顺序是先回采中间的两个矿柱，形成了

较厚的覆盖层后再回采两边的矿柱，同时注意顶板的冒落情况.如

果顶板开始冒落且达到一定厚度的岩石覆盖层后就可以电耙出矿，

否则不能出矿，以防空气冲击波对地下采场的影响［2］.采矿方法

如图2所示.
2.2.2技术经济指标根据图2采场结构参数，经计算采矿方法主要技

术经济指标见表1.由表1可见，三个盘区同时生产时，其生产能力

可以达到3 150 t/d，采准切割带矿205 t/d，每年工作日按305 d

计，全年可以完成1024×104 t/a的产量.该方案主要优点在于

工作人员不直接在空场下作业，安全能够得到保障，生产能力较大

.设备除了深孔凿岩机外都是价格低廉的常用采掘运输设备，如电

耙、窄轨电机车等，性能可靠.但是，该法采准工作量较大，结构

比较复杂.图2有底部结构的房柱采矿方法
Fig.2Roomand pillarmining method with the bottom
注：1矿房回采凿岩巷道;2间柱回采凿岩巷道;3漏斗;4间

柱;
5顶底柱;6上山;7回风巷道;8运输巷道;9采场矿石溜井

表1采矿方法主要技术经济指标
Table 1Main technological and economic indicators
序号指标名称单位数量1盘区昼夜生产能力t/d1 0502工作面劳动生

产率t/人班523采切比m/kt3.244贫化率%125回收率%79.36炸药消

耗kg/t0.433结语针对保康白竹矿区磷矿床的特点，提出了增设电

耙底部结构、溜井振动放矿的房柱采矿方法.通过这些改进，可以

避免人员直接在较大的暴露空场下作业，将可以减少安全事故的发

生，同时盘区生产能力和回收率也可以得到较大幅度的提高，电耙

和窄轨电机车运输系统等常规设备的大量使用可以节省投资.