VCR法在大型地下铁矿的应用思考

张孝东

摘 要：VCR采矿法是将利文斯顿漏斗爆破的原理作为前提，并根据潜孔钻机的变化来进行改进的采矿手段，由于生产效率高、作业安全的特点，所以自其在20世纪70年代中期被加拿大成功发明运用之后，就令世界各国对其高度关注。到了70年代末，此项技术已经在美国、西班牙和澳大利亚等国家地区普及。VCR采矿法是-种先进的采矿工艺，具有生产效率高、作业安全等优点，在国内外矿山得到广泛应用。本文在这种情况下，对VCR法在A铁矿中的应用进行分析，VCR采矿法的利弊进行了论述。

关键词：VCR法 地下铁矿 应用

中图分类号：TD861.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（a）-0059-01

VCR采矿法又被称之为深孔大口径球状药包垂直落矿阶段空场采矿法，在20世纪80年代被引入中国，在我国矿山得到了广泛推广应用。VCR采矿法在我矿试验成功并推广使用30年来，取得了显著的技术经济成果，不仅为凡口的矿山生产发展和技术进步作出了重要贡献，而且有力地推动了我国采矿技术的发展。

1 VCR法在A铁矿中的应用

1.1 A铁矿简介

A铁矿地质资源/储量（332+333）为27624.82万 t，平均品位（TFe）34.29%。矿床矿带长3.4 km，宽0.25～0.04 km。主矿体LI号矿体储量占全矿床储量的85.35%，矿体为盲矿体，头部埋深90 m341/lq，矿体斜深100～767 m，走向近南北，矿体长2800 m，赋存标高-52～862 m，厚度25.5～96.5 m，平均48.2 m，属于中厚矿体。倾角65～88°，属于急倾斜矿体。矿体内基本没有夹层，矿石品位比较均匀。设计开采矿区-200 m标高以下矿体，小计矿石储量23957.72 万t，地质影响系数取0.7，采矿规模530 万a，生产年限32 a。

大理岩、角闪岩、片岩和片麻岩等岩石类别共同构成了A铁矿矿体的顶部和底部部分，底部部分大理岩所占的比重较高。其中，大理岩的纹缝部分没有发育迹象，相对岩石的完整性很高，片岩和片麻岩却刚好相反，在裂隙部位发育很好，完整性和稳定性略逊，岩石的硬度系数f=6-8。这样的矿床架构在实际的采矿作业时，属于一般难度。

I号矿体完整性较好，硬度系数f=6-8。

矿床所在的位置的地面上部是水稻田与村落，并没有江流或海洋等大型水体，矿床部分则在地下水位和寝室标准面的下方，水文状况也是一般复杂。

1.2 VCR法的应用

1.2.1 采矿方法的选择

通过前期的考察和研究，A铁矿因为顶部有导水层覆盖于第四系上面，开采时不适合用需要村落搬迁以及征集农田的崩落法。其余的充填与空场两种方式，其优劣如下：首先，若采用充填法，则需使用上向水平分层充填的方式，优势在于可以通过分层的回采和充填，依据矿体本身的形态而不断调整，从而不会出现漏采或超采的情况。当然，这种方式也存在明显的劣势，即由于要对分层进行回采和充填，重复工作的项目较多，相互影响较大，所以工作效率不高，另外，作业工人在进行操作时，必须要将顶部石板重新固定，存在一定的安全隐患。

空场法推荐阶段矿房法，可采用分段凿岩阶段矿房法和垂直深孔球状药包落矿阶段矿房（简称VCR法）。

分凿岩阶段矿房法：矿体厚度小于15 m，其矿房沿矿体走向布置，矿房长50 m，宽度为矿体水平厚度，高度为阶段高50 m。矿体厚度大于15 m，矿房垂直矿体走向布置，每个矿块长100 m，分为三个矿房和三个矿柱，矿房宽25 m（有-个矿房宽度为26 m），间柱宽8m。矿房顶底柱高6 m，矿房内设4个分段，分段高度11.5 m，采用电耙出矿底部结构高1l m，YGZ-90型钻机凿岩，中深孔落矿，用电耙出矿，电耙效率15万 a。

VCR法凿岩分段高度50 m，阶段出矿高度100 m。优点是使用下向深孔或大孔穿爆，铲运机出矿，装备水平高，生产能力大；采、填各自作业，彼此没有交集，生产能力提升；爆破后掉下的岩石可以固定充填的部分，并且数量很多，对操作技术要求很低，工作效率高；促进了铁矿生产数量的更大提升。由于A矿的矿产量较高，整个矿体的形状比较平整，矿体的岩石也相对牢靠，所以可以利用VCR法，也就是深孔大口径球状药包垂直落矿阶段空场采矿法进行开采。这种办法对操作技术的要求不高，铁矿的产量能明显增加，前期投入也较少。

1.2.2 VCR矿房参数

垂直矿体走向布置阶段空场嗣后充填采矿法矿块构成要素：矿块高度100 m，矿块长度50 m（矿体厚度），矿块宽度20 m，凿岩中段高度50 m。

沿矿体走向布置阶段空场嗣后充填采矿法矿块构成要素：矿块高度100 m，步采矿块长度40（30-50） m，二步采矿块长度80（40-90） m，凿岩中段高度50 m。

1.2.3 装药与爆破

漏斗爆破使用的炸药包为球状或似球状。岩石破碎机理的研究表明，球状或似球状药包的效果最佳，在实际工作中，要将-个球状药包放在-个柱状炮孔内是不现实的。因此，所谓球状药包是指长径比为4∶1或更小至不超过6∶1的药包。对直径165 mm的炮孔来说，直径165 mm，长1 m的药包也是-个球状药包。

在进行爆破操作的时候，制定了几种不同的计划以方便选择和应对突发情况。操作时，测量空洞的深度、装塞子、给药、将雷管放到指定位置，这些步骤要按照要求仔细操作，在切顶层上实行爆破。

分层装药通常运用在回采顶柱上，其将产生的硫化物粉尘对此项操作影响不大。

2 VCR采矿法的利弊

VCR采矿法主要优点：（1）劳动生产率高，所需采场较少；（2）人力少，采矿成本低；（3）采矿作业循环中无非生产性间歇；（4）作业安全，因工作是在采场外进行；（5）地层控制得到改善，推进速度较快；（6）可用来回采矿房和矿柱，矿山只需采用-种采矿方法。

VCR采矿法存在的缺点：（1）开拓采准费用高；（2）工程控制要求高；（3）品位控制灵括性较差；（4）不适用于细脉矿床。

3 结论

虽然VCR采矿法优缺点共存，但可以明显地看出VCR采矿法利大于弊，尤其是伴随着矿山高机械化、高自动化以及高阶段大直径深孔技术的不断发展，VCR采矿法的优势会越来越明显的体现出来，而大参数、高机械化、高自动化以及连续出矿，也必将成为VCR采矿法必然的发展趋势。

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