1.     项目主要技术内容、特点及应用推广情况

本项目属于采矿工程技术领域。主要技术内容、特点有：

1. 采用大功力推土机（或辅以穿爆）在高台阶上沿矿体倾斜方向裂矿、推运集堆于下部采掘运输平台；由大型挖掘机（或装载机）沿走向进行采装，大型运输汽车（或高强度胶带运输机）运输原矿到选矿厂加工处理。在开采顺序上，剥离沿倾向超前于采矿（延深）。沿走向，上层矿超前于夹层、下层矿滞后于夹层。在空间位置上，相互保持一定的超前关系，采掘的各个倾斜分层的空间位置，随着时间的变化，沿走向不断向前推进，同时矿石和夹层从联合运输平盘上不断的被运走。

2. 该露天磷矿开采法采矿生产工艺为：穿孔、爆破→采装→运输→排土，通过大型挖掘机、推土机、运输汽车联合作业，矿层上部剥离物运输到排土场或采空区排放，开采后的原矿运输到选矿装置加工处理。

3. 采矿方法具有采场布置简化、采矿强度高、大型采掘运输设备联合作业性强的优势，代表了目前国内露天磷矿开采最先进的工艺技术。与传统的“台阶式”采矿方法相比，“露天长壁式”采矿方法可使矿体最低采出厚度达到0.5米以下，夹石剔除厚度达到1米，开采强度提高70%，贫化率降低67.9%，损失率降低11%，柴油消耗降低29.5%，轮胎消耗降低83.6%，采矿成本降低36%。

4. 大量的国际先进的采掘与运输设备的广泛应用；全面、系统、完善的数字化、智能化控制系统的建立；合理的开拓运输线路的设计；先进、完备的生产管理体系的建立；先进超前的绿色开采理念、技术与“汉营模式”工业示范基地创立。

2.     详细科学技术内容

本项目的研究基本思路为：针对缓倾斜中厚矿体，矿体倾角缓，矿体形状变化大，矿岩界线不清，开采难度大这一矿山界公认的技术难题，通过采矿工艺创新、技术革新与完善、机械化、自动化、数字化技术改造与升级、绿色开采技术与创新管理体制的建立，研究适合新形势条件下矿山开采技术条件的新工艺和新技术，矿山提供高效、安全、经济、绿色环保可靠的采矿新工艺，降低开采贫化损失，提高采矿生产能力，加强环境保护，确保矿山长期持续稳定地发展。

经过45年的实践——认识——再实践——再认识的过程，结合采掘设备条件、通讯与开采技术的发展，公司几代生产、工程技术人员为寻找适应这种即是特定的又有相当的普遍性的地质条件的采矿方法，付出了艰辛的探索与努力，取得了显著的成效。公司缓倾斜中厚磷矿的采矿方法和发展过程，主要可分为五个阶段：

第一阶段（1965-1969）：原始设计采矿方法——低台阶水平分层、预先爆破、电铲采装、推土机配合清理残留三角体。上层矿、夹层、下层矿沿走向分层超前分别开采，共用一个联合运输平盘。采矿工作面的主要参数及开采顺序：1.水平分层，台阶高度5米。上层矿、夹层、下层矿分别穿爆分层开采，沿矿体走向上层矿超前于夹层、夹层超前于下层矿。2.上层矿分两幅开采，第一幅采高2米，上装车，第二幅采完全层。夹层和下层矿均为5米段高全层开采，使用联合运输平盘运输。3.电铲不能直接产装到的残留三角体，需用推土机清理至电铲所在平盘后产装。这种方法在实践中发现存在以下严重缺点和难以克服的问题：1.原设计采用YG—50型凿岩机平行15O倾斜层面穿孔根本无法作业，改在倾斜面上打垂直层面的炮孔钻机不能适应，穿爆无法满足生产要求。后改用剥离穿孔的YG—150型潜孔钻机代替勉强维持生产。2.低台阶电铲无法发挥应有能力。加之上装车作业困难，往往将上层矿也改为5米段开采。3.电铲不能直接采掘的残留三角体所占比例高达1/4以上。推土机清扫工作量大，当时国产120马力推土机难以胜任。4.按四幅顺序开采，穿爆、采装、运输、三角体清扫必须配合十分严密，管理十分困难。加之段高仅5米，上层矿、夹层、下层矿又是沿走向超前，备采矿量少，很难维持连续生产。

第二阶段（1970-1978）：“分片交替式”采矿方法——原设计的采矿方法在六十年代建矿初期按设计意图已经贯彻，终因管理十分困难，难以实现。往往上层矿采过之后，夹层、下层矿穿爆、产装不能跟上，前后形成互相脱离的布局，不得已改为“分片交替式”开采。

“分片交替式”采矿方法是将整个采区沿走向划分为两个（或两个以上）块段，实行穿爆与采装分别在不同块段、不同层为上同时进行，相互交替作业。在已剥离出露的10米台阶（剥离台阶高10米）上，电铲仍以5米小段采装。避免了相互干扰、管理相对简化，穿爆推广使用了多排孔微差挤压爆破，可以为采装准备出足够的矿量。同时损失、贫化也相对降低了。这种方法虽然维持了一段时间的生产，但是又明显地暴露出一下缺点：1.设备调动过于频繁，辅助工作量增大。对整个采场来说生产管理仍较复杂，能力较低。2.将采矿划分为几个矿块交替或跳跃式地进行，造成运输线路设备困难，运输条件差。3.由于穿爆与采矿分别在不同矿块上交替进行，使得穿爆超前量很大，造成周期性资金积压。4.上、下层矿不同时开采，出矿品位呈周期性变化。

第三阶段（1978-1984）：“自上而下、水平分层、沿倾向分段超前、沿走向移运矿岩”的采矿方法——七十年代末八十年代初，恢复并试制成功了适应在倾斜面上穿孔作业的KY—1型潜孔钻机，彻底解决了矿层和夹层的穿孔问题。继而总结以前多年实践的经验教训，根据自己的条件，提出了“自上而下、水平分层、沿倾向分段超前，沿走向移运矿岩”的采矿方法。经过近三年的试验实践，取得了一定的成效，使昆阳磷矿露天采矿逐步走上正轨。

这种方法的技术参数为：1.各分层沿倾向的超前距离。A.剥离开段沟水平超前上层矿采运平盘垂高10米（即低10米）。若二级矿量不足须加大超前距离。B.上层矿采运平盘超前下层矿采运平盘10～15米。夹层可从上层矿运输平盘运出。2.采矿台阶高度。A.上层矿台阶高度5米，穿爆控制在段高5米（斜长约20米）范围，电铲在采掘平盘上从外向里分两幅开采，每幅宽约11～12米。B.夹层、下层矿台阶高度5米，在推土机未解决以前又分为两个2.5米小段直接装车（较厚层）或倒堆（较薄层）；大功率推土机解决后在5米段高一次直接采装。3.各工序沿走向的超前距离。A.穿爆前矿面清扫超前穿爆作业区100～150米。

B.穿爆区超前爆堆储备区100米左右。C.爆堆储备区超前于采装工作面150～300米。

实践表明这种方法有以下优点：1.采场生产能力较“分片交替式”提高20%左右。2.采掘工作面规整，有较稳定的采剥运输平盘，运输线路条件有所改善。3.上下层矿可同时搭配出矿，有利于品位调节。4.采掘作业规律性强，设备作业地点、条件相对稳定，辅助作业减少，生产管理相对简单。但是，这种方法仍存在三方面根本性的问题：1.始终没有摆脱传统常规工艺的制约，仍不能十分适应“缓、薄、多层”的特点。在走向长达一公里的采场，年生产量一直达不到一百万吨。2.开采工艺仍较繁杂，这也是影响能力的主要因素之一。3.要求剥离超前量太大，不利于采剥平衡和降低生产剥采比。

第四阶段（1985-2005）：“露天长壁式”采矿方法——该法是在缓倾斜、薄至中厚矿体这一特定矿体赋存条件下，彻底改变传统方法低台阶、小分段的方式，大幅度提高台阶高度；改变以电铲为中心为以大功率推土机为中心的一种新的工艺和方法。它是采用推土机在高台阶上沿矿体倾斜方向以机械裂矿（或辅以穿爆）并推运集堆于下部采掘运输平台；挖掘机（或装载机）沿走向进行采装的一种采矿方法。在开采顺序上，剥离沿倾向超前于采矿（延深）。沿走向，上层矿超前于夹层、下层矿滞后于夹层。在空间位置上，相互保持一定的超前关系，采掘的各个倾斜分层的空间位置，随着时间的变化，沿走向不断向前推进，同时矿石和夹层从联合运输平盘上不断的被运走。形成“露天长壁”的形式。

每个矿山“露天长壁式”采矿方法的设备组合：1.D10型700马力（带单齿裂上器）推土机1台。2.WK—4电铲1台。3.988B型5.4米3前装机1台。4.KY—1型Φ100—120mm潜孔钻机2台。5.ЬеЛаэ—540型27吨矿用重型汽车7台。开采技术参数：1.台阶高度15米。2.剥离沿倾斜超前采矿垂高10～12米。3.上层矿沿走向超前夹层80～100米，夹层超前下层矿60～80米。

“露天长壁式”采矿方法的主要技术特点：1.采用大功率推土机沿矿层倾斜分层裂矿（或辅以穿爆）集堆是本方法的核心工艺。这是针对地质特征、开采条件以及过去露采中存在的主要问题，抓住彻底改变低台阶、小分段这个主要矛盾，以提高综合经济效益的目的，运用系统工程反应系统特征的集合性、相关性、目的性、条件适应性、态体性五个方面，进行全面分析研究后以确定并经试验实践加以证明。2.应用岩石力学、地质力学的原理和分析方法，对矿(岩)体的结构、构造、节理、裂隙特征进行数理统计分析，对其物理力学性质进行了测定，为裂矿的应用提供了定性的鉴定方法，运用弹性波在矿（岩）体内的传播速度这个不仅反映岩石的坚固性，也反映岩体的整体性指标作了可裂性的定量指标。

3.大幅度提高了采矿台阶高度。在缓倾斜的条件下采矿段高由过去5米，提高到15—20米。简化了采场布置，提高了采矿强度，改善了运输条件。

“露天长壁式”采矿方法显著改善的效果：1.开采强度较传统方法提高了70%以上，较好地解决“缓、薄、多分层”矿床总是形不成与储量相称的生产规模问题。昆阳磷矿二采区走向长达1.1公里，设计规模90万吨/年，完成起来相当吃力，采用“露天长壁式”开采，可达到160～180万吨/年（若不是受开拓延深的制约，仅就采矿而言达到250～280万吨/年是完全可能的）。2.提高了台阶高度，增大了阶段矿量，下部联合采掘运输平盘服务时间长、平盘宽敞，运输条件得到了很大的改善。汽车油耗下降10.5%、轮胎消耗降低了83%（仅指采场内）、运输效率提高了46%、年保养台次下降了22%，运输成本下降36%。3.损失率、贫化率达到2.1%和0.92%的先进指标，与传统方法相比分别降低了0.26%和1.97%。4.采矿直接成本下降了36%。5.工艺可靠、应变能力强、设备充分发挥能力、采剥空间关系协调、作业环境安全，生产管理简单。6.为采空区内部排弃创造条件，可以在上台阶采空区内排，也可以在同水平走向另一端的采空区内排，不仅缩短了运据，而且减少了外排废石场占用土地量。7. 新建类似条件的矿山，采用“露天长壁式”采矿约克减少矿山部分投资30～40%，并缩短建设周期。8. “露天长壁式”开采为在本采区本水平以上的采空区内部排弃创造了条件。边开采、边回填、边浮土植被，每年约可复垦90余亩，从而减少了采空区水土流失，有利于生态的恢复，环境保护得到很大的改善。

第五阶段（2006-2011）：“绿色安全高效改进型露天长壁式”采矿方法——随着近年来大批先进大型机械的设备的更新、自动化、数字化信息技术与系统的建立以及国家对环境保护、土地复垦与覆土植被要求的提出，原有的“露天长臂式”采矿方法有了很大的改进，原有的“露天长壁采矿方法”是在缓倾斜、薄至中厚矿体这一特定矿体赋存条件下，采用高台阶、大分段的方式，以大功率推土机为中心的一种新的工艺和方法。它是采用推土机在高台阶上沿矿体倾斜方向以机械裂矿（或辅以穿爆）并推运集堆于下部采掘运输平台；挖掘机（或装载机）沿走向进行采装的一种采矿方法。在开采顺序上，剥离沿倾向超前于采矿（延深）。沿走向，上层矿超前于夹层、下层矿滞后于夹层。在空间位置上，相互保持一定的超前关系，采掘的各个倾斜分层的空间位置，随着时间的变化，沿走向不断向前推进，同时矿石和夹层从联合运输平盘上不断的被运走。现有的“绿色安全高效改进型露天长壁式”采矿方法在台阶高度、分段方式、开采顺序上与以前的“露天长壁采矿方法”基本没有改变，但是随着机械化、自动化、数字化水平的极大提高，现有的采矿方法不再以大功率推土机为中心，而是自上而下，水平分层，预先爆破，采剥分段超前，矿岩纵向移动的采矿方法，以穿爆为主，穿爆后矿体不再运集堆于运输平台，二是直接用大型挖机直接转载于运输汽车运走，大大简化了采矿工艺，提高了采矿效率。

主要采矿工艺概述：

剥离穿孔：采用当今国际上最为先进的KQ-200型潜孔钻机、TITON500 进行穿孔。矿石穿孔：采用国际上最为先进的Ranger700进行穿孔。爆破方法：采用与昆明理工大学联合攻关自行研制发明的逐孔微差“V”型起爆技术。炸药采用：云南安化厂生产的乳化炸药及现场混装销铵炸药。雷管：云南燃料一厂生产的网络雷管。剥离：主要采用4立方米电铲，5立方米电铲、 4立方米沃尔沃EC700反铲、4.5立方米PC750正铲、6立方米小松PC1250正铲，部份地段采用小型内然挖掘机小松PC400进行配合开挖，矿用自卸汽车装运至排土场。矿石：主要采用CAT330、PC220等内然挖掘机进行采装，东风车外委运输。开拓运输：各采区均有独立的开拓运输系统。采场公路从工作帮推进方向直入式进入平盘工作面，从非工作帮进入排土场。主要的运输设备采用国内最为先进的北方重汽生产的特雷克斯载重32吨3305F汽车和国际上最为畅销的日本小松载重37吨HD325小松车。昆阳磷矿采用采空区内排，高土高排，同时实现复土植被，保持生态平衡。排土工艺：采用推土机推排，排土场设2-5%的反坡，边缘设安全土档。

数字化、信息化技术的在采矿方法中的应用：

21世纪是信息主导的世纪，“数字化生存”己成为知识经济的标志信息技术的飞速发展，给中外采矿业带来了巨大冲击。采矿业是以矿产资源为生产对象的古老产业，绝大多数矿山企业还处在劳动密集型阶段，信息化改造势在必行。云南磷化集团有限公司各大矿山与武汉工程大学、昆明理工大学等科研院校联合攻关21世纪先进的矿山IT技术，建立了磷矿山安全企业信息化数字化矿山模式和构成体系，并应用到磷矿山采矿方法领域。首先在二维模型的基础上，接入监测监控系统，建立企业集团到生产矿井的远程与本地、移动与固定的矿山安全与生产管理的平台，并在集团公司、矿级单位等一定范围内联网。在联网区域内安全生产相关的应用系统的情况，包括采场、边坡、采矿区、覆土植被区监测系统、供电系统及主运系统的情况等，实施集中监测、远程分析和实时监测，针对突发情况及时采取调整作业方式、停止生产、撤离人员等措施。同时，通过该生产管理的平台，将综合监测的信息与现场的可视化空间结合，实现实时应用数据图形化空间的联动，提升管理和决策的效率和准确度，形成磷矿安全生产的监测、分析、预警的数字化矿山的应用环境。通过企业集团到生产矿井的远程与本地、移动与固定的矿山安全与生产管理的可视平台，企业集团和生产矿井在生产、安全及管理方面进行实时监控，对于磷矿的生产运行状况、安全水平、灾害预测预报具有重要的作用。同时通过该平台加强集团公司对下辖各矿的安全生产管理，利用现有网络资源掌握各个下属煤矿的安全和生产情况，在可视的环境中，形成集团公司到矿级单位的安全生产、作业、指挥调度做到信息数据管理信息流程，管理业务流程，相互协调、相互融合。使公司从上到下各个部门以及领导都可以随时掌握各个煤矿和矿井的生产状况和安全状况，并可以进行综合性动态分析，为领导决策提供依据，实现资源共享。通过数字化、信息化技术的大量引进，实现了采矿实时过程控制、资源实时管理、矿山开采数字化与信息化建设、新机械自动控制，极大的实现了采矿方法的半智能化，大幅提高劳动生产率和工作效率。

大量国际先进大型设备的更新、运用与完善机械管理、维修体制建立：

“十一五”期间斥资5亿多元，从美国卡特彼勒、日本小松、瑞典VOLVO、奥地利山特维克、法国美卓以及白俄罗斯75405等国际当代一流的大型机械设备制造公司，购置了216台大型现代化系列运输、穿孔、挖掘与推装设备，极大地提高了采矿方法的机械化、自动化水平，大幅度缩短工程作业环节时间，简化了采矿工艺作业流程，极大改善了工人作业环境、作业强度，大大提高劳动生产率，推动采矿技术的大幅发展。同时公司秉承“精细管理、预防为主、安全可靠、高效低耗”设备管理方针：经过5年扎实有效的工作，设备管理水平逐步提升，通过设备单人单机考核加强了设备效能管理，并对设备进行合理配置、科学管理。各级机动管理部门以设备管理目标体系为中心，围绕着公司的设备管理方针，按照公司领导“强化设备管理，发挥设备效率，以‘降能耗、提效率’为重点，继续抓好挖潜增效和清洁生产工作”的要求，在设备日常管理、“三标”建设、测量体系建设、持续清洁生产活动、节能减排等方面共同努力，取得了显著的成绩，设备效率综合达到91.04%，“十一五”期间，以2005年为基准，工业增加值能耗每年下降4.06％。此外，

不断完善设备管理的各项规章制度，对公司原有的设备管理方面的制度进行了梳理，为适应公司发展对设备管理的需要，重新修定了《供应商管理制度》、《招投标管理制度》、《清洁生产管理制度》等9项管理制度，并结合内审提出的管理改进要求进行补充、修订，于2010年10月进行了发布。

绿色开采理念与示范基地的建设：

随着21世界人们对环境保护、水土流失等问题的日益关注，矿山开采过程中的环境保护、水土保持、土地复垦等环已经列入国土资源部矿山环保条列。云南磷化集团紧密遵循国家“保护中开发，开发中保护”方针，坚持“诚信务实，创新发展，四效并举”的经营理念，自觉履行社会责任，将资源效益、环境效益、社会效益与企业效益并举发展，对所属的昆阳磷矿、海口磷矿、晋宁磷矿和尖山磷矿等四座矿山，按照统一规划、统一投入、统一考核、整体推进的工作思路、措施。深入持久开展绿色开采理念，逐步走上了绿色矿山建设的发展道路。

2004年以来，公司加大力度和投入，形成以产、学、研为一体管理模式，有计划地开展矿山植被恢复、地质环境治理等工作。1.形成了长效建设机制，成为绿色矿山建设的新亮点和新视点。一是委托西南林学院，编制完成公司所属矿山2007～2016年《矿山植被恢复建设项目总体规划》，按照规划要求，在年度生产经营计划中统筹安排，形成长效建设机制。二是通过重点工程推进。实施完成国土资源部《云南昆阳磷矿地质环境恢复与治理》项目，政府投入600万元，企业投入2500万元，一、二期工程项目建设通过政府相关部门验收；与云南省林业科学院合作研究的云南省“十一·五”社会发展课题项目《矿区废弃地生态修复综合控制技术研究与示范》，2009年通过验收；实施完成《控制磷矿区面积源磷矿污染工程技术》环境建设项目；组织开展复垦区大边坡植树造林试验研究，着力提高复垦植被率。正在组织实施复垦植被区土地二次开发利用试验研究。三是公司将每年的5月定为植树造林月，3月12日和9月30日定为职工护林日。2.改进采剥生产工艺，实施采空区土地复垦。按照原批准的矿山设计,采矿剥离废弃物集中排放,需要新征排土场用地，矿山开采中形成剥离区、采矿区、采空区和剥离废弃物排放区。改进后的采剥生产新工艺为：采矿作业过程中表土实施独立堆放，剥离废弃物集中向采空区实施内排，内排结束后排土场实施表土铺设和植被种植与恢复，使矿山在开采过程中形成剥离区、采矿区和土地复垦区。该工艺的先进性在于，一是节约采矿剥离物向外部排土场排放而新征用土地；二是经过对采空区的土地内排复垦治理，为采矿用地二次开发利用提供条件。3.加大力度，加大投入，全面实施矿山复垦植被工程。一是土地复垦植被率达到94.46%。2004年至2010年，公司累计投入复垦植被资金1.0724亿元，完成复垦区植树造林1.29万亩，播种草籽7500亩。2009年底实测计算，所属矿山的土地复垦植被率（平均）由85％提高到92.9%。按照规划安排，到2016年再增加复垦植被1万亩，投入资金9600万元以上。二是形成生态林、经济林绿色环境。植树造林的区域主要集中在复垦后的采空区和废弃的排土场，及开拓运输道路两旁。种植的树种类型有：旱冬瓜，柳杉，栓皮栎，墨柏，华山松，麻栎，清香木，园柏，多花蔷薇，香樟，三叶草，常春藤，花椒树，核桃树，梨树，樱桃，白栗树，天竺桂，红豆杉等。三是种、管、养结合，提高复垦植被效率。复垦植被区内建设有管理值守用房、道路、供电、供水等设施，实行职工参加和委托村委会组织村民种植、管理、养护机制，有效地提高了林木生长的成活率、覆盖率和成材率。四是积极探索资源二次开发利用。通过土地复垦和植树造林绿化，再造了矿山新的生态环境。在此基础上，遵循土地集约利用原则，对复垦植被区资源进行二次开发利用试验研究，初步成果有：昆阳磷矿复垦植被区已形成了一定规模的生态林和经济林，建设有“震旦地质公园”、足球场和农家乐；海口磷矿复垦植被区，建有“昆明市磷矿采矿迹地复土植被技术研究示范区”；今年6月，位于海拔2330米的“森林湖生态园”开园，该园把复垦植被区、尾矿水循环利用、多品种植物群融为一体，别具特色。

3.     核心发现、发明及创新点

通过“缓倾斜中厚磷矿体采矿方法研究及应用”项目的试验研究，在国内首次成功实现了针对大规模缓倾斜中厚磷矿体开采工业产业化应用，突破了缓倾斜中厚磷矿床开采这一世界性技术难题。该项目的主要发现、发明及创新点如下：

  （1）矿体倾角缓，矿体形状变化大，矿岩界线不清，缓倾斜中厚矿体的开采一直是国内外的采矿难题，倾斜缓倾斜中厚矿体，在我国化工矿山占磷矿总储量的70%以上，本项目以云南磷化集团所属的典型的缓倾斜中厚磷矿山为工程背景，通过采矿工艺创新、技术革新与完善，成功解决缓倾斜中厚矿体露天开采技术难题，形成了较为成熟的“露天长臂开采技术”。

  （2）紧密遵循国家21世纪所提出的“矿山绿色开采”、“绿色矿山”理念，将“矿山采空区土地复垦”、“环境保护”、“覆土植被”等环节融入“缓倾斜中厚磷矿体露天长臂开采技术”之中，形成符合时代要求的““缓倾斜中厚磷矿体绿色开采技术”。

（3）紧密遵循国家21世纪所提出的“矿山绿色开采”、“绿色矿山”理念，将“矿山采空区土地复垦”、“环境保护”、“覆土植被”等环节融入“缓倾斜中厚磷矿体露天长臂开采技术”之中，形成符合时代要求的““缓倾斜中厚磷矿体绿色开采技术”。

（4）通过从美国、日本、瑞典、奥地利、法国和白俄罗斯引进了全套、完备的国际当代一流的运输、穿孔、挖掘与推装设备，全面运用先进成熟的现代信息和数字化技术，实现了机械化、数字化、半智能化和远程控制作业，大幅度缩短工程作业环节时间，简化了采矿工艺作业流程，极大改善了工人作业环境、作业强度，大大提高劳动生产率，推动采矿技术的大幅发展，实现了露天磷矿山高效安全开采。