论文部分内容阅读
【摘要】鉴于国内各类大型矿山的露天开采阶段实施已久，加之国家对不可再生矿物资源的重视，矿山由露天转入地下以及地下深部开采作业势在必行，VCR嗣后充填法作为一种高效、安全、环保的采矿法正在被广泛应用。
【关键词】VCR嗣后充填法；地下铁矿；采矿工艺流程；应用与发展
1.引言
最近十年，我国金属矿床开采技术和理论取得了较大进展，许多采矿新技术、新工艺、新设备、新材料在矿山得到应用。在地下开采方面，大孔径潜孔钻机、牙轮钻机、凿岩台车、铲运机、装载机、井下矿用汽车、装药机械、锚杆台车等辅助采矿机械获得了推广应用，VCR采矿法、高分段崩落采矿法、自然崩落采矿法、水平和缓倾斜厚大矿体的房柱法等高效采矿方法和工艺相继诞生。
常见的传统充填法有水平分层充填法、壁式充填法、削壁充填法等，VCR嗣后充填法与传统充填法相比较，主要有以下几个优点：a.开拓作业周期短，缩短了投产时间；b.前期投资成本低，投资回报期短；c.采切巷道少、断面大，可采用各类机械化作业（凿岩台车、液压潜孔钻、装药台车、铲运机等），回采效率提升，安全系数高；d.单次回采爆破崩矿量大、单耗低，工序循环间隙短，整体作业效率高。
2. VCR嗣后充填法的应用
2.1工程项目简介
安阳钢铁集团舞阳矿业公司铁山矿露天转地下一期采矿工程，要求在-100m至-160m中段年采礦210万吨，即在一个中段实现大型矿山的采矿量（年采矿200-300万吨属于大型地下矿山），业主、设计院及施工方共同研究后决定采用在近年来推广的“VCR嗣后充填法”。
2.2工艺流程
VCR嗣后充填法工艺流程为：开拓系统形成→-100m水平凿岩硐室施工→-160m水平拉底、装矿巷道施工→-160m中深孔设计及施工→-100m水平深孔设计及施工→-160m水平中深孔落矿→-100m水平深孔落矿→-160m水平出矿→充填→新矿房施工。
2.3开拓采准作业
根据地勘资料显示，该中段矿体走向长约720m，矿体厚度30～100m，矿体倾角在48～55度之间，倾向南北向，该矿体数序倾斜厚大矿体，矿、岩稳定性属于较稳定。设计采矿中段高为60m，矿房宽度为15m，长度根据矿体厚度调整，相比其它采矿法开拓掘进量大幅减少，投产时间大幅提前。
-100m、-160m水平的巷道掘进断面为4.2m*4.5m三心拱形，临近矿岩分界线20m范围内的穿脉沿脉巷道需至少采取素喷砼支护措施，围岩较破碎或裂隙较发育处需采取喷锚挂网或钢拱架支护措施，以防后期中深孔、深孔爆破作业对巷道顶板边帮的大面积破坏。
2.4回采作业
-160m水平切割槽中心位置布置直径2m高9m的切割天井，周边均匀布置9米深垂直上向中深孔，采用H1354台车或YGZ-90钻机进行穿孔作业，中深孔呈扇形布置，孔径φ75mm或65mm，孔深6～13m，孔底距1.8～2.2m，排距1.5m。
单次爆破2～4排，直到形成宽4米，长15米，高13米的切割槽。以切割槽为自由面进行排位中深孔落矿，形成深孔落矿时的补偿空间。切割槽两侧面可对称爆破落矿，单次爆破2～3排，崩矿量为1000～1500吨，单耗为0.25～0.35kg/t。装药设备采用BQF-100装药器，炸药使用粉状硝铵炸药或粒状硝铵炸药。起爆采用非电毫秒雷管和导爆索联合起爆，输药管采用专用防静电输药管，起爆网络采用非电起爆网络，联拉方式采用簇联，排间微差起爆。
-100m水平采用T150液压潜孔钻进行下向垂直深孔钻孔作业，孔径φ165mm，孔深47m，以VCR小区拉槽区为自由面，对称爆破深孔落矿，可逐排一次全段高爆破，亦可单次爆破2～3排下半段形成倒楼梯形爆破结构。深孔爆破施工流程：测量孔深，用孔口封堵装置堵下口，轴向间隔径向不耦合装药，孔顶回填2-3m炮泥，孔间或排间微差爆破，循环往复至全部炮孔爆破落矿完成。
2.5出矿作业
出矿作业在-160m水平进行，采用ST-1030铲运机出矿，自卸汽车通过斜坡道运输到地表矿石仓（堆）。设置装矿巷道，在相邻矿房的拉底巷道中掘进装矿巷道与矿房相连。装矿巷道初始设计中对中距离15米，矿石回采率只有85%，经试验优化后改为中对中距离10米，矿石回采率可达92%。ST-1030铲运机在装车时由于举升高度不够，需在出矿矿房相邻穿脉巷道中设置装矿台。汽车运矿和地表联合的通道只有斜坡道，空、重车是影响生产的重要因素，针对进场实际，斜坡道全长2.5km，沿线设置10个错车硐室，在5#、10#错车硐室处设置上行、下行（加设错车巷），每台车辆配备对讲机，确保交通畅行。
2.6充填作业
在回采矿房出矿完毕后，及时进行充填前封堵作业，采用钢轨加锚杆联合支护挡墙，在巷道封堵口外约50cm处断面周边采用螺纹锚杆（2m长）定位，然后焊接钢轨，纵横间距0.5m，框架搭设完毕后铺设滤水帆布及纱网在靠近矿房一侧进行封堵，最后采用素砼对封堵墙四周进行喷浆。封堵墙在施工过程中要保留有两到三处泄水孔。充填料为尾矿砂胶结物，灰砂比一般为1：4，周边矿房围岩不稳或节理发育则可调整为1：6，矿房初次充填高度不宜过高，约1m左右，充填过程中安排专人负责检查封堵口是否存在漏浆问题，约2-3天后开始二次充填，在充填高度未超过巷道断面高度时单次充填不超过2m，在超过此高度后可单次充填3-5m。采场即将充填接顶时，需先检查充填管是否悬挂在最高点，要严格控制充填量，单次充填高度为0.3m-0.5m，为加强充填空区的料浆排水和养护，充一天养护一天，根据充填料的配比，流速等限量充填。接顶时，可根据胶结面的平整度适时调换充填钻孔，充填时应尽量保证充填面水平，保证胶结面平整。
3.结语
VCR嗣后充填法作为一种高效、安全、环保的采矿法，在河南舞阳矿业铁山矿、安徽草楼铁矿等矿山已成功应用并取得了较好的经济效益，本文以简略的工序流程形式介绍了此法在地下矿山的应用，旨在抛砖引玉，为今后此类采矿法的应用能够更全面、深入、创新性地使用作下铺垫。
参考文献
[1]《采矿手册》.冶金工业出版社，1988年12月.
[2]《爆破工程》.武汉理工大学出版社，2009年07月.
[3]《矿山安全工程》.冶金工业出版社，2009年01月.
【关键词】VCR嗣后充填法；地下铁矿；采矿工艺流程；应用与发展
1.引言
最近十年，我国金属矿床开采技术和理论取得了较大进展，许多采矿新技术、新工艺、新设备、新材料在矿山得到应用。在地下开采方面，大孔径潜孔钻机、牙轮钻机、凿岩台车、铲运机、装载机、井下矿用汽车、装药机械、锚杆台车等辅助采矿机械获得了推广应用，VCR采矿法、高分段崩落采矿法、自然崩落采矿法、水平和缓倾斜厚大矿体的房柱法等高效采矿方法和工艺相继诞生。
常见的传统充填法有水平分层充填法、壁式充填法、削壁充填法等，VCR嗣后充填法与传统充填法相比较，主要有以下几个优点：a.开拓作业周期短，缩短了投产时间；b.前期投资成本低，投资回报期短；c.采切巷道少、断面大，可采用各类机械化作业（凿岩台车、液压潜孔钻、装药台车、铲运机等），回采效率提升，安全系数高；d.单次回采爆破崩矿量大、单耗低，工序循环间隙短，整体作业效率高。
2. VCR嗣后充填法的应用
2.1工程项目简介
安阳钢铁集团舞阳矿业公司铁山矿露天转地下一期采矿工程，要求在-100m至-160m中段年采礦210万吨，即在一个中段实现大型矿山的采矿量（年采矿200-300万吨属于大型地下矿山），业主、设计院及施工方共同研究后决定采用在近年来推广的“VCR嗣后充填法”。
2.2工艺流程
VCR嗣后充填法工艺流程为：开拓系统形成→-100m水平凿岩硐室施工→-160m水平拉底、装矿巷道施工→-160m中深孔设计及施工→-100m水平深孔设计及施工→-160m水平中深孔落矿→-100m水平深孔落矿→-160m水平出矿→充填→新矿房施工。
2.3开拓采准作业
根据地勘资料显示，该中段矿体走向长约720m，矿体厚度30～100m，矿体倾角在48～55度之间，倾向南北向，该矿体数序倾斜厚大矿体，矿、岩稳定性属于较稳定。设计采矿中段高为60m，矿房宽度为15m，长度根据矿体厚度调整，相比其它采矿法开拓掘进量大幅减少，投产时间大幅提前。
-100m、-160m水平的巷道掘进断面为4.2m*4.5m三心拱形，临近矿岩分界线20m范围内的穿脉沿脉巷道需至少采取素喷砼支护措施，围岩较破碎或裂隙较发育处需采取喷锚挂网或钢拱架支护措施，以防后期中深孔、深孔爆破作业对巷道顶板边帮的大面积破坏。
2.4回采作业
-160m水平切割槽中心位置布置直径2m高9m的切割天井，周边均匀布置9米深垂直上向中深孔，采用H1354台车或YGZ-90钻机进行穿孔作业，中深孔呈扇形布置，孔径φ75mm或65mm，孔深6～13m，孔底距1.8～2.2m，排距1.5m。
单次爆破2～4排，直到形成宽4米，长15米，高13米的切割槽。以切割槽为自由面进行排位中深孔落矿，形成深孔落矿时的补偿空间。切割槽两侧面可对称爆破落矿，单次爆破2～3排，崩矿量为1000～1500吨，单耗为0.25～0.35kg/t。装药设备采用BQF-100装药器，炸药使用粉状硝铵炸药或粒状硝铵炸药。起爆采用非电毫秒雷管和导爆索联合起爆，输药管采用专用防静电输药管，起爆网络采用非电起爆网络，联拉方式采用簇联，排间微差起爆。
-100m水平采用T150液压潜孔钻进行下向垂直深孔钻孔作业，孔径φ165mm，孔深47m，以VCR小区拉槽区为自由面，对称爆破深孔落矿，可逐排一次全段高爆破，亦可单次爆破2～3排下半段形成倒楼梯形爆破结构。深孔爆破施工流程：测量孔深，用孔口封堵装置堵下口，轴向间隔径向不耦合装药，孔顶回填2-3m炮泥，孔间或排间微差爆破，循环往复至全部炮孔爆破落矿完成。
2.5出矿作业
出矿作业在-160m水平进行，采用ST-1030铲运机出矿，自卸汽车通过斜坡道运输到地表矿石仓（堆）。设置装矿巷道，在相邻矿房的拉底巷道中掘进装矿巷道与矿房相连。装矿巷道初始设计中对中距离15米，矿石回采率只有85%，经试验优化后改为中对中距离10米，矿石回采率可达92%。ST-1030铲运机在装车时由于举升高度不够，需在出矿矿房相邻穿脉巷道中设置装矿台。汽车运矿和地表联合的通道只有斜坡道，空、重车是影响生产的重要因素，针对进场实际，斜坡道全长2.5km，沿线设置10个错车硐室，在5#、10#错车硐室处设置上行、下行（加设错车巷），每台车辆配备对讲机，确保交通畅行。
2.6充填作业
在回采矿房出矿完毕后，及时进行充填前封堵作业，采用钢轨加锚杆联合支护挡墙，在巷道封堵口外约50cm处断面周边采用螺纹锚杆（2m长）定位，然后焊接钢轨，纵横间距0.5m，框架搭设完毕后铺设滤水帆布及纱网在靠近矿房一侧进行封堵，最后采用素砼对封堵墙四周进行喷浆。封堵墙在施工过程中要保留有两到三处泄水孔。充填料为尾矿砂胶结物，灰砂比一般为1：4，周边矿房围岩不稳或节理发育则可调整为1：6，矿房初次充填高度不宜过高，约1m左右，充填过程中安排专人负责检查封堵口是否存在漏浆问题，约2-3天后开始二次充填，在充填高度未超过巷道断面高度时单次充填不超过2m，在超过此高度后可单次充填3-5m。采场即将充填接顶时，需先检查充填管是否悬挂在最高点，要严格控制充填量，单次充填高度为0.3m-0.5m，为加强充填空区的料浆排水和养护，充一天养护一天，根据充填料的配比，流速等限量充填。接顶时，可根据胶结面的平整度适时调换充填钻孔，充填时应尽量保证充填面水平，保证胶结面平整。
3.结语
VCR嗣后充填法作为一种高效、安全、环保的采矿法，在河南舞阳矿业铁山矿、安徽草楼铁矿等矿山已成功应用并取得了较好的经济效益，本文以简略的工序流程形式介绍了此法在地下矿山的应用，旨在抛砖引玉，为今后此类采矿法的应用能够更全面、深入、创新性地使用作下铺垫。
参考文献
[1]《采矿手册》.冶金工业出版社，1988年12月.
[2]《爆破工程》.武汉理工大学出版社，2009年07月.
[3]《矿山安全工程》.冶金工业出版社，2009年01月.