VCR法在大型地下鐵礦的應(yīng)用思考

張孝東

摘 要：VCR采礦法是將利文斯頓漏斗爆破的原理作為前提，并根據(jù)潛孔鉆機(jī)的變化來(lái)進(jìn)行改進(jìn)的采礦手段，由于生產(chǎn)效率高、作業(yè)安全的特點(diǎn)，所以自其在20世紀(jì)70年代中期被加拿大成功發(fā)明運(yùn)用之后，就令世界各國(guó)對(duì)其高度關(guān)注。到了70年代末，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在美國(guó)、西班牙和澳大利亞等國(guó)家地區(qū)普及。VCR采礦法是-種先進(jìn)的采礦工藝，具有生產(chǎn)效率高、作業(yè)安全等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外礦山得到廣泛應(yīng)用。本文在這種情況下，對(duì)VCR法在A鐵礦中的應(yīng)用進(jìn)行分析，VCR采礦法的利弊進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：VCR法 地下鐵礦 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TD861.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（a）-0059-01

VCR采礦法又被稱(chēng)之為深孔大口徑球狀藥包垂直落礦階段空?qǐng)霾傻V法，在20世紀(jì)80年代被引入中國(guó)，在我國(guó)礦山得到了廣泛推廣應(yīng)用。VCR采礦法在我礦試驗(yàn)成功并推廣使用30年來(lái)，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)成果，不僅為凡口的礦山生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步作出了重要貢獻(xiàn)，而且有力地推動(dòng)了我國(guó)采礦技術(shù)的發(fā)展。

1 VCR法在A鐵礦中的應(yīng)用

1.1 A鐵礦簡(jiǎn)介

A鐵礦地質(zhì)資源/儲(chǔ)量（332+333）為27624.82萬(wàn) t，平均品位（TFe）34.29%。礦床礦帶長(zhǎng)3.4 km，寬0.25～0.04 km。主礦體LI號(hào)礦體儲(chǔ)量占全礦床儲(chǔ)量的85.35%，礦體為盲礦體，頭部埋深90 m341/lq，礦體斜深100～767 m，走向近南北，礦體長(zhǎng)2800 m，賦存標(biāo)高-52～862 m，厚度25.5～96.5 m，平均48.2 m，屬于中厚礦體。傾角65～88°，屬于急傾斜礦體。礦體內(nèi)基本沒(méi)有夾層，礦石品位比較均勻。設(shè)計(jì)開(kāi)采礦區(qū)-200 m標(biāo)高以下礦體，小計(jì)礦石儲(chǔ)量23957.72 萬(wàn)t，地質(zhì)影響系數(shù)取0.7，采礦規(guī)模530 萬(wàn)a，生產(chǎn)年限32 a。

大理巖、角閃巖、片巖和片麻巖等巖石類(lèi)別共同構(gòu)成了A鐵礦礦體的頂部和底部部分，底部部分大理巖所占的比重較高。其中，大理巖的紋縫部分沒(méi)有發(fā)育跡象，相對(duì)巖石的完整性很高，片巖和片麻巖卻剛好相反，在裂隙部位發(fā)育很好，完整性和穩(wěn)定性略遜，巖石的硬度系數(shù)f=6-8。這樣的礦床架構(gòu)在實(shí)際的采礦作業(yè)時(shí)，屬于一般難度。

I號(hào)礦體完整性較好，硬度系數(shù)f=6-8。

礦床所在的位置的地面上部是水稻田與村落，并沒(méi)有江流或海洋等大型水體，礦床部分則在地下水位和寢室標(biāo)準(zhǔn)面的下方，水文狀況也是一般復(fù)雜。

1.2 VCR法的應(yīng)用

1.2.1 采礦方法的選擇

通過(guò)前期的考察和研究，A鐵礦因?yàn)轫敳坑袑?dǎo)水層覆蓋于第四系上面，開(kāi)采時(shí)不適合用需要村落搬遷以及征集農(nóng)田的崩落法。其余的充填與空?qǐng)鰞煞N方式，其優(yōu)劣如下：首先，若采用充填法，則需使用上向水平分層充填的方式，優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)分層的回采和充填，依據(jù)礦體本身的形態(tài)而不斷調(diào)整，從而不會(huì)出現(xiàn)漏采或超采的情況。當(dāng)然，這種方式也存在明顯的劣勢(shì)，即由于要對(duì)分層進(jìn)行回采和充填，重復(fù)工作的項(xiàng)目較多，相互影響較大，所以工作效率不高，另外，作業(yè)工人在進(jìn)行操作時(shí)，必須要將頂部石板重新固定，存在一定的安全隱患。

空?qǐng)龇ㄍ扑]階段礦房法，可采用分段鑿巖階段礦房法和垂直深孔球狀藥包落礦階段礦房（簡(jiǎn)稱(chēng)VCR法）。

分鑿巖階段礦房法：礦體厚度小于15 m，其礦房沿礦體走向布置，礦房長(zhǎng)50 m，寬度為礦體水平厚度，高度為階段高50 m。礦體厚度大于15 m，礦房垂直礦體走向布置，每個(gè)礦塊長(zhǎng)100 m，分為三個(gè)礦房和三個(gè)礦柱，礦房寬25 m（有-個(gè)礦房寬度為26 m），間柱寬8m。礦房頂?shù)字? m，礦房?jī)?nèi)設(shè)4個(gè)分段，分段高度11.5 m，采用電耙出礦底部結(jié)構(gòu)高1l m，YGZ-90型鉆機(jī)鑿巖，中深孔落礦，用電耙出礦，電耙效率15萬(wàn) a。

VCR法鑿巖分段高度50 m，階段出礦高度100 m。優(yōu)點(diǎn)是使用下向深孔或大孔穿爆，鏟運(yùn)機(jī)出礦，裝備水平高，生產(chǎn)能力大；采、填各自作業(yè)，彼此沒(méi)有交集，生產(chǎn)能力提升；爆破后掉下的巖石可以固定充填的部分，并且數(shù)量很多，對(duì)操作技術(shù)要求很低，工作效率高；促進(jìn)了鐵礦生產(chǎn)數(shù)量的更大提升。由于A礦的礦產(chǎn)量較高，整個(gè)礦體的形狀比較平整，礦體的巖石也相對(duì)牢靠，所以可以利用VCR法，也就是深孔大口徑球狀藥包垂直落礦階段空?qǐng)霾傻V法進(jìn)行開(kāi)采。這種辦法對(duì)操作技術(shù)的要求不高，鐵礦的產(chǎn)量能明顯增加，前期投入也較少。

1.2.2 VCR礦房參數(shù)

垂直礦體走向布置階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法礦塊構(gòu)成要素：礦塊高度100 m，礦塊長(zhǎng)度50 m（礦體厚度），礦塊寬度20 m，鑿巖中段高度50 m。

沿礦體走向布置階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法礦塊構(gòu)成要素：礦塊高度100 m，步采礦塊長(zhǎng)度40（30-50） m，二步采礦塊長(zhǎng)度80（40-90） m，鑿巖中段高度50 m。

1.2.3 裝藥與爆破

漏斗爆破使用的炸藥包為球狀或似球狀。巖石破碎機(jī)理的研究表明，球狀或似球狀藥包的效果最佳，在實(shí)際工作中，要將-個(gè)球狀藥包放在-個(gè)柱狀炮孔內(nèi)是不現(xiàn)實(shí)的。因此，所謂球狀藥包是指長(zhǎng)徑比為4∶1或更小至不超過(guò)6∶1的藥包。對(duì)直徑165 mm的炮孔來(lái)說(shuō)，直徑165 mm，長(zhǎng)1 m的藥包也是-個(gè)球狀藥包。

在進(jìn)行爆破操作的時(shí)候，制定了幾種不同的計(jì)劃以方便選擇和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。操作時(shí)，測(cè)量空洞的深度、裝塞子、給藥、將雷管放到指定位置，這些步驟要按照要求仔細(xì)操作，在切頂層上實(shí)行爆破。

分層裝藥通常運(yùn)用在回采頂柱上，其將產(chǎn)生的硫化物粉塵對(duì)此項(xiàng)操作影響不大。

2 VCR采礦法的利弊

VCR采礦法主要優(yōu)點(diǎn)：（1）勞動(dòng)生產(chǎn)率高，所需采場(chǎng)較少；（2）人力少，采礦成本低；（3）采礦作業(yè)循環(huán)中無(wú)非生產(chǎn)性間歇；（4）作業(yè)安全，因工作是在采場(chǎng)外進(jìn)行；（5）地層控制得到改善，推進(jìn)速度較快；（6）可用來(lái)回采礦房和礦柱，礦山只需采用-種采礦方法。

VCR采礦法存在的缺點(diǎn)：（1）開(kāi)拓采準(zhǔn)費(fèi)用高；（2）工程控制要求高；（3）品位控制靈括性較差；（4）不適用于細(xì)脈礦床。

3 結(jié)論

雖然VCR采礦法優(yōu)缺點(diǎn)共存，但可以明顯地看出VCR采礦法利大于弊，尤其是伴隨著礦山高機(jī)械化、高自動(dòng)化以及高階段大直徑深孔技術(shù)的不斷發(fā)展，VCR采礦法的優(yōu)勢(shì)會(huì)越來(lái)越明顯的體現(xiàn)出來(lái)，而大參數(shù)、高機(jī)械化、高自動(dòng)化以及連續(xù)出礦，也必將成為VCR采礦法必然的發(fā)展趨勢(shì)。

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