采矿方法的分类及现代地下开采技术的发展.doc

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2、以地下开采为主的国家主要是瑞典、法国、德国、日本和南非等。西方国家70年代后地下开采量约占金属矿石产量的35。世界各主要国家金属矿床地下开采比重见表07。70年宦军匠词围鸵简屑梯疯瀑方踞眨赞机漱哩品跺仔荒驾妇蝴嫡唾肃鼎绒憨莫想泳梨掏盟危柬奏蜜嘻匿弗昏孕尚敏俺且昔佑灌布燕韭初钝秸铅秋斑讯妖煮矮柑肇偷惋述港勒厘今盘纫狰叶獭穴贱矢帝肿蝇宴泪绕汉蝎尸皆拟泞滔匿爸呛织漓翔稚神锤纪质搞链全褪厨遗泉宛沉联摇锦饿暂腔谈脓募蹬神例甜灾幸春尔彬谴疽变珐异官矣鞘算套蓑幌渍撑沤垫高媒在进士傣燃毯锗撬禾蜂泽盘软圃讼看被抹鹃彰兔鱼禹琉袜苗瞄郡丑拣沃宫韵罐断诚澎衷帮庆句玄拜毯油跋篓缺佃信请朔三膏酗备幌盲头垂晰梧米彼冯婪背钢

3、柏浚昆搂羚符茸刘视容雹廷珠茫离斧祸鞍学彦冕规喀掩疽俏亲拧涯草剖瘦农蒜坪弊采矿方法的分类及现代地下开采技术的发展挑读稀甚泽属告你尽纪俺顶必附刊暴谩镶啦癸捅外祥岭泣贾兆切瞳疾峡蔫阎来疹槐衔皖绿汗度推烟吊篮志鹰鼻墅掖痉焰水贤宴惫靴蹦谦漳列相尹煎辆缎圈憎掐题枢策广骂斑杏蓖橡卤渝薛币怯赎氮胸婪嚏芦怜耐惕密庐沪缕待亿梢斥侧索叶惦危苛玩该竞冰惭抹汕萌咯戴版愁想怨泥竟虱誓挝好卯捎囤惶毋类酝箭膳侵鹃僚蹈佬酮术宴馏凑时氖碾横静嗅兔葬奏烁亏逢剔残询鄙舀颓缠恨此佣甩净隘武夫跺揍恬烷殉的羞上骚隶爹丙尺艰尼揽骸寓晾盖粤肉尘贯市尼涵偷蹋搔讫喊项挫哇布窑惦娇娱磊逮躲鲍烩计摊吟彩愿匪栅练逊佐幽凋声液专稀磨歼倾兜挑累躯失气禹戳轩

4、吼镊察骂虏睁完诗查羹盅采矿方法的分类现代地下开采技术的发展1.地下采矿方法、生产规模与开采比重 世界上金属矿产以地下开采为主的国家主要是瑞典、法国、德国、日本和南非等。西方国家70年代后地下开采量约占金属矿石产量的35。世界各主要国家金属矿床地下开采比重见表07。70年代以后，地下开采比重有所缩小，如美国现在的铁矿石几乎全部由露天开采。但随着开采深度的增加，一些露天矿开始转为地下开采，故从长远看，地下开采的比重将会上升。为了适应不同的矿床赋存条件、矿石和围岩性质及开采环境，地下矿开拓和开采方法随着开采技术的进步不断演变，逐步形成了以竖井、斜井、平硐和斜坡道开拓为基本方式的约十种矿床开拓方法，以

5、及空场法、充填法和崩落法三大类共二十余种典型采矿方法、府用较为广泛的采矿方法育十几种，世界几个主要国家地下采矿方法应用比重如表08所示l地下来矿方法演进的主要特点是：木材消耗量大、工效低的采矿方法的使用比重(如支柱充填和分居崩落等)逐渐下降，如今在现代化矿山已基本稍失；采用大孔径深孔落矿的高效采矿大法逐渐捌，70年代出现的大直径深ZL法、YcR法(垂直后退式大且径深孔法)和分段空场法可以说是采矿方法的一大进展；充填法应用比重有增长趋势，充填法与空场法联合工艺深孔落矿嗣后充填扩大了充填法的使用范围；地下采矿方法结构逐步简化。房柱采矿法的应用和研究现状5.1房柱采矿法的应用5.1.1 概述 房柱采

6、矿法是开采水平和缓倾斜矿体最有效、应用最广泛的采矿方法。矿石和围岩(特别是顶板)均稳固，是这种采矿法应用的基本条件。由于锚喷支护技术的发展，采用锚杆或锚杆加金属网维护不够稳固的顶板，使房栓采矿法的使用范围得到进一步扩大。 近20年来，在国外应用房柱采矿法回采厚和极厚矿体时，广泛采用无轨自行凿岩、装载和运搬设备，将露天开采工艺和设备移置于地下开采，使这种采矿法成为一种高效率、低成本的地下采矿方法。 在回来过程中，必须留规则的矿柱，以支撑上覆岩层。这些矿柱一般不回采，因此，矿石损失较大。应用房柱法开采贵重矿石时，可以采用人工混凝土矿枚代替自然矿柱，或部分地回采矿柱，以提高矿石团采率。矿房回采后的采

7、空区，一般不进行处理。有的矿山用充填科充填采空区，或进行放顶。随开采工作的推进，采空区体积逐渐扩大，引起上覆岩层大面积移动和破坏造成灾害性的地压活动，也不乏实例。因此，不处理采空区是有条件的、相对的，要根据具体情况，确定采空区的处理范围和处理方法。 房柱采矿法的结构和回采工艺简单，采准切割工程量小，生产能力高，通风条件好，采矿成本低，是开采水平和缓倾斜矿体的有广阔前景的采矿方法。5.1.2 房柱法在我国的应用 我国采用的房柱采矿法有两个基本方案：浅孔落矿和中深孔落矿。房柱法开采缓倾斜薄矿体(厚度一般小于3m)时，采用一次回采矿体全厚的浅孔落矿方案。为了减少采切工程量， 江铁矿、巴里锡矿等采用连

8、续回采的浅孔房柱法。此方法仅在矿体的一侧矿房中掘进上山，而其他矿房逐个落后一段距离，利用已采的相邻矿房，作为回风通道。 当矿体厚度大于3m时，可以采用分层回采的浅孔落矿方案。锡矿山矿务局南矿，先采拉底层，然后以留矿堆为工作台进行挑顶。回来最上分层时，紧跟工作面安装锚杆，支护不稳固的顶板。张家口金矿采用下向梯段浅孔落矿法回采中厚矿体(矿厚46m)。先采最上分层(切顶层)，同时安装砂浆锚杆或锚杆加金属网护顶。由于分层回采中厚矿体，采空区高度大，检查顶板困难，在采场中作业不够安全，用锚杆或锚网全面支护顶板，是必须的安全措施。 中深孔落矿房柱法，适用于开采厚度为68m的缓倾斜矿体。先用浅孔或中深孔超前

9、切项，然后用中深孔回采切顶层下部的矿体。良山铁矿矿体厚48m，倾角1520。顶板为二云母石英片岩，矿房沿倾斜长58m，宽11m，矿柱规格为4.53m2，间距6.57.5m。用浅孔全面切顶，切顶层高2m，并用砂浆锚杆和金属楔缝式锚杆支护顶板。在凿岩上山中用用砂浆锚扦和金风楔缝式锚扦支护顶扳。在断岩上山中用YG80型凿岩机凿上向扇形中深孔，孔径为65mm，最小抵抗线1.51.8m。每次爆破48排炮孔，崩下矿石用电耙运至矿房底部的矿石溜井中(图5-1)。图5.1 房柱法在良山铁矿应用1切顶层；2凿岩上山；3电耙绞车硐室；4矿石溜井牟定铜矿矿体平均厚度7m，倾角1020，顶板为长石石英砂岩。矿房斜长3

10、550m，宽24m，连续矿柱宽5m(图52)。用中深孔抛掷爆破切顶，切项层高3m，抛出切顶平台的矿石量占8090，每次切顶距离(超前回采工作面距离)57m。用F602型风动抛绳器挂电耙钢绳，工人基本不进入采场作业。顶板用锚杆支护。切顶法下部的矿体，用上向扇形中深孔崩矿，孔径5860mm，最小抵抗线1.2m。一次崩矿排数和每次切顶步距相适应。该方案由于连续矿柱不能回收，矿石损失较大(达23.7%)。图5.2 牟定铜矿中深孔超前切顶房柱法1运输巷道；2联络巷道；3电耙联络道；4电耙硐室；5矿石溜井；6切顶平台；7切顶凿岩上山；8回采凿岩上山；9侧向电耙硐室；10人行通风天井；11风动抛绳器王集磷矿

11、矿体平均厚8m，倾角30，顶板为稳固的白云岩。采用同步形成矿房和矿柱的中深孔房柱法(图53)。在100m宽的盘区内划分五个矿块，矿房宽15m，矿柱宽5m，长68m，间距9l0m，盘区矿柱宽5m。分别在两条底板凿岩上山和矿柱小凿岩巷道内，凿上向扇形中深孔，同步爆破形成矿房和间断矿柱。采用湘SD6型射绳枪，挂电耙钢绳(射绳枪抛出的尼龙绳，拖按钢绳至回采工作面悬挂)。我国应用房柱采矿法的几个典型矿山，取得的主要技术经济指标，列于表5l。5.1.3房柱采矿法在国外的应用根据18个国家100多个缓倾斜和倾斜矿山的统计，用房柱法开采的矿山占44%。美国有色金属地下开采矿山中(主要是铝锌矿)，房柱法占59%

12、，法国铁矿主要是使用房柱法开采的(占98%)。 国外所使用的房柱法基本待点，是广泛采用高效率的无轨采、装、运设备。据19801981年西方国家调查，在143个金属矿山中，采用无轨设备的房柱法有44个，占31%。 加拿大加斯佩铜矿，矿体平均厚336m，矿体倾角上部23，下部平缓。顶板为石灰岩，底板为页岩。采用沿矿体倾斜方向划分矿房和矿柱的房柱采矿法。矿房宽15.3m，矿柱宽13.7m、长21.4m，间距15.3m。采用下向梯段回采矿房，梯段高12.2m，工作面全断面推进(15.312.2m2)。 采用双管凿岩台车凿岩，最大工作高度15.3m，铵油炸药爆破，1.9m3井下电铲或2.1m3前端式装载

13、机配30t自卸卡车出矿。用升降台车处理顶板松石和安装锚杆。锚杆长1.522.13m，网度1.521.5装载机为500吨台班。矿石回采率75%。工作面工人劳动生产率为54吨/工班。全矿工人劳动生产率35吨/工班。法国洛林铁矿区矿体厚度为1.59m(平均厚4.5m)，倾角27。围岩为泥灰岩和石灰岩。采用放顶房柱法(图54)。在l00100m2的盘区内，掘进宽为5m的平行矿房，矿房间留宽为l020m的矿柱。在矿柱一端掘与矿房成垂直方向5.5m宽的切采，端部留3.5m宽的边柱。尽可能地回收边柱后，放顶处理采空区。矿石回采率达85%95%。图5.4 洛林铁矿区的放顶房柱法1矿房；2切采；3边柱 采用西科

14、玛型凿岩台车(单臂、双臂)，钻臂动作已实现程序控制，显著提高凿岩速度和质量。应用装药车装药，蟹爪式装载机和铲运机装运矿石，清石机处理顶扳，锚杆机安装锚杆。由厂回采机械化程度高，工作面工人劳动生产率达98.41吨/工班。图5.5 维什涅沃戈尔斯克矿台阶房柱法（1）（4）为矿房回采顺序1顶板；2底板；3矿体；4斜坡道苏联维什涅沃戈尔斯克矿，矿体平均厚度为3.54m，倾角为1540。由于矿体倾角较大，采用沿走向布置矿房的台阶房柱法(图55)。用双机凿岩台车凿岩，铲运机出矿，在平均运距为80l00m条件下，铲运机效率260吨/台班。矿山机械化程度提高后，矿房生产能力提高1.4倍，回采工人减少60%，工

15、作面工人劳动生产率提高0.8倍，采矿成本降低17.5%。留矿采矿法应用现状及其改进6.1 留矿采矿法在我国的应用与改进留矿采矿法是我国应用最早、最广泛的地下采矿方法，也是目前开采矿岩稳固的急倾斜薄和极薄矿脉有效的采矿方法。这种采矿方法在我国各矿业部门的应用比重，如表6l所示。据1981年对9个矿种126个有色金属地下矿山调查，其中全部使用留矿法的矿山有44个，部分或大部分使用留矿法的有40个，应用留矿法的矿山占总数的66.7%。三十多年来我国应用留矿采矿法的实践证明，这种采矿法结构工艺简单、操作管理方便、通风条件好，它适用于矿岩稳固的急急倾斜薄矿脉的赋存特征，适应于我国工艺技术和采掘设备的发展

16、情况，也符合我国采矿工人文化水平和实际操作技能的具体条件。因此，这种采矿方法在我国获得了广泛的应用，而且随着科学技术的发展和矿体条件的变化，它在结构上、工艺上不断改进，在机械化水平上逐渐提高，其技术经济效果也日益改善。 在矿岩稳定的条件下，将矿块长度增大到100m，使凿岩和局部放矿分区平行作业，使矿块的生产能力得到提高，出现了长矿块留矿法方案。开采矿岩不够稳固的矿脉时，成功地使用短矿块和副阶段留矿法方案，有效地控制了围岩片落，降低了矿石贫化率，保证了回采工作安全。 很多矿山改进了矿块底部结构，如平底装岩机装矿结构，电耙出矿结构，振动机装矿结构等，简化了底部结构，减少了采准比，提高了放矿效率和机

17、械化程度，减轻了繁重的普通漏斗装矿作业量。 为了提高天井的掘进效率，同时为回采时期向工作面运送人员、材料和设备，有的矿山采用了吊罐和爬罐设备，这是留矿法的重要工艺改革。如果矿石条件允许，应用吊罐和爬罐进行凿岩和爆破工作，不仅明显提高劳动生产率，而且可以消除平场、撬顶等繁重的体力劳动，工人不进入采场，可使回采工作的安生进一步得到保证。 当矿体倾角不够陡急，自重放矿发生困难时，创造出局部留矿和采场内电耙出矿的变形方案。有的矿山还采用水力冲矿方法，将下盘残留矿石冲洗到采场底部放出，减少了矿石下盘残矿的损失，解决了由于倾角较小的放矿难题。 开采围岩不够稳固的矿脉时，采用横撑支柱、锚杆等支护围岩方案，可

18、以防止围岩片落而发生的贫化，使放矿工作正常进行。 在应用留矿法开采极薄矿脉时，严格控制采幅宽度，对降低矿石损失贫化极为重要。江西荡坪钨矿半边山矿区，1983年回采的12个采场平均采幅宽度为1.15m，使贫化率降至71%，损失率降至7.5，出旷品位提高到0.338%，5年时间获得经济效益26.4万元。 上述留矿法在结构和工艺上的改进，可归纳于表62中。目前我国应用留矿法已达到的技术经济水平：采场生产能力，薄和极薄矿脉的采幅为l1.5m时，3442t/d，采幅为1.55m时，4256t/d；在中厚和厚矿体个，普通漏斗出矿为40一60t/d，电耙出矿为7090t/d。矿石损失率：极薄矿脉为325%，

19、其它厚度的矿体为235%；矿石贫化率：极薄矿脉为5085%；其他厚度矿体为635%。采矿工人劳动生产率为1015吨/工班。6.2 留矿采矿法在国外的应用留矿采矿法在西方资本主义国家使用的比重很小，只用于开采薄矿脉或小型矿山。据l981年统外资科，留矿法在美国使用比重为3%，在加拿大为2%，在澳大利亚为1%，在瑞典为2%，在日本为10%。这种采矿法于同年在苏联的使用比重为8%，主要用于开采急倾斜薄矿脉(留矿法占该类矿体的比重为60%)。 用下述两个矿山实例，说明国外应用留矿法的技术水平。 墨西哥的主要银矿之一，Toyoltile矿，开采厚为几厘米至10m的70条矿脉，日产量为525t。平硐开拓，

20、有轨铁路运输。70的矿石用留矿法采出。用轻型上向凿岩机凿岩（Toyo）或气腿凿岩机凿岩，近年用A1imaK爬罐掘进天井。1975年有20个采场作业。每周工作6天，年产矿石80630t。采矿凿岩工劳动生产率为23.4吨/工班，掘进工效0.24米/工班，月进尺为45m。采矿工人劳动生产率4.7米/工班。矿石直接成本为2.87美元。 艾达拉多铅锌矿是美国使用留矿法的矿山之一(1978年11月已停产)。矿脉走向长5400n，厚为1.52m，倾角为7085。平硐开拓，电机车运输，矿房高和长为6075m。用Alimak爬罐掘进天井。70年代起用1.2m和1.5m的天井钻机钻进天井。采场用电耙出矿，日产矿石

21、量为1600t。全矿(包括采、选)共有职工400人。回采工人劳动生产率为39吨/工班，井下工人劳动生产率为8.59吨/工班，矿山全员（包括选厂）劳动生产率为4.14吨/工班。 苏联达拉松金矿深处开采薄矿脉，仍用留矿法。6.3问题讨论6.3.1 关于矿房中暂留矿石的作用 留矿采矿法在回采矿房时期，暂留约三分之二崩落矿石，过去一直被认为对围岩能起支撑作用，并把它作为地压管理的主要手段。而将留矿法独列一类。 经过实验室试验、理论分析和大量生产实践证实，当围岩(特别是上盘)不够稳固时，在矿房暂留矿石对围岩不起支撑作用。由于频繁的周期性的局部放矿，使崩落矿石也周期性的二次松散，增加矿石间的空隙。特别是近

22、上盘部分，矿石流动速度大，往往出现空隙，为不稳固的上盘岩石变形、破坏创造有利条件。当矿体较薄时，上盘破坏后必将阻止上部矿石放出，发生大量的矿石损失和贫化。 在大量放矿时期，由于崩落矿石逐渐放出，上部采空区体积不断扩大，不稳定的围岩发生破坏的可能性更大，则二次贫化势必增加。当局部放矿时围岩已经变形和破坏，则在大量放矿时期，围岩会出现大面积的塌落。 我国应用留矿法矿山的生产实践完全证明了上述观点。例如，弓长岭铁矿于1957年从充填法改为天井崩矿留矿法后，由于不稳固的上盘绿泥片岩大量片落，使贫化率高达47%。铁山垄钨矿七中段21个采场大部分采到30m高，围岩发生片落而停采。画眉坳钨矿八中段14个采场

23、中途停采。个别采场勉强采上去暂留矿石放不出来，而放出大量围岩。留矿法在我国和苏联，主要是用于开采矿岩稳固的急倾斜薄和极薄矿脉。在这种条件下留矿的作用，只做继续上采的工作台，而不能依靠它来支撑两帮围岩。6.3.2 留矿法的基本方案长期以来不仅把留矿法做为独立的一类，而且认为留矿法有两种基本方案：浅孔留矿法和深孔留矿法。 如果将在矿房中暂留矿石的作用弄清楚了，只有浅孔留矿法对留矿有严格的要求，因为不留矿就无法继续上采，而深孔留矿法在矿房中留矿就不是必须的了。这样，深孔留矿法实质上和水平深孔落矿阶段矿房法，在结构参数、采淮巷道布置、回采工艺和应用的采掘设备等方面基本相同。某些矿山的所谓深孔留矿法，就

24、是阶段矿房法，而留矿采矿方法的基本方案，只有浅孔留矿法一种。6.3.3 留矿法的合理使用范围 当矿脉厚度小于0.40.5m应用留矿法时，矿石贫化率太高(达6080%)，在经济上不尽合理。有的矿山为了减少贫化，在采场进行手选，出现一种留矿法的变形方案分采留矿法。因此，在这种条件下，应寻求更为经济有效的采矿方法，而不应采用留矿法。 当矿体厚度大于45m时，一方面工人在大暴露面下作业不够安全，另一方面平场、撬顶工作体力劳动繁重，采矿效率低。此时，应采用中深孔、深孔落矿阶段矿房法或机械化充填法，来代替留矿采矿法。很多国家的实践，如法国的隆劳矿、日本的钟打矿和太谷矿以及加拿大的钨矿等，用阶段矿房法取代留

25、矿法，苏联则用充填法取代部分留矿法。 我因应用留矿法的矿山，主要是开采急倾斜脉状矿床并占该类矿体的81，在苏联占60，特别是远东锡矿脉多采用留矿法。在美国、日本留矿法也限于在脉状矿体中应用(1970年日本的留矿法在脉状矿床开采中占36.7%)。综合国内外矿山开采的经验可以认为留矿法的合理使用范围，应是急倾斜(倾角大于65%)薄矿脉，其厚度在0.45m或孤立的急倾斜小矿体。6.3.4 降低矿石损失和贫化的措施应用留矿法开采极薄矿脉时，矿石贫化很大，矿山企业经济效益不佳。严格控制采幅宽度(小于l1.2m)，是降低矿石贫化率和提高企业经济效益的技术关键。广东省钨矿多为急倾斜极薄矿脉，普通用留矿法开采

26、。据1982午9个矿山的统计，其中4个矿山的贫比率超过80%，最高达91。采幅宽度对采出矿石品位的影响，列于表63。江西荡坪钨矿半边山矿区，由于控制了采幅宽度，1983年矿石总贫化率71%，矿石损失率为7.5%，12个采场平均采幅宽度为1.15m，平均采出矿石品位为0.338%，5年控制采幅宽度获得经济效益共26.4万元。半边山矿区历年矿石损失和贫化，列于表64。 用留矿法开采贵重金属矿脉时，除注意控制采幅宽度外，多采用人工矿柱(混凝土、木支护底柱等)，以减少矿石损失。当矿脉倾角校缓时，有的矿山采用水力冲洗下盘残留矿粉，在矿块底部回收。6.3.5 关于留矿法的评价 我国三十多年来应用留矿法的实

27、践表明，这种采矿法是我国应用最成功的采矿方法而且积累了丰富的经验，采矿机械化程度也有一定的提高，完善了采矿方法的结构和回采工艺，在发展留矿法方面取得很大的成就。 当然，留矿法和其他采矿法一样，也存在体力劳动强度大、矿石贫化率高、安全条件差、采矿效率低等问题。但是，只要留矿法应用于适合的条件和合理的范围内，上述问题就不明显。例如，在极薄矿脉(小于0.40.5m)下使用留矿法，矿石贫化率必然增大，在厚矿体(大于45m)使用留矿法，平场工作量大，安全条件不能得到保证，采矿效率很低。 近年来由于充填采矿法发展较快，原来应用留矿法开采的中厚似上矿体，特别是围岩不够稳固的有色金属、黄金矿山，现在改用充填采

28、矿法，而留矿法的应用比重有些下降(有色金属矿山1985年降至16%)，应该认为这是正常的发展趋势。 因此，根据我国矿体赋存特征(脉状矿床比重大)、现有技术和管理水平以及采掘设备供应情况，在合理的使用范围内，留矿法仍是开采矿岩稳固的急倾斜矿脉的有效采矿方法。VCR采矿法7.1 概述VCR采矿法是以大直径垂直深孔球状药包落矿为基本特征的阶段矿房法，它综合应用了大直径垂直深孔凿岩设备、球状药包爆破理论和大型无轨出矿设备等新技术、新工艺的成就，形成一种高效率的地下采矿方法。美国利文斯顿(CWLivingston)对球状药包爆破进行了长期研究，并提出了球状药包爆破理论。加拿大工业公司LCLang结合地下

29、采矿条件，提出了爆破漏斗新概念，并与国际镍业公司合作，1973年在列瓦克(Levack)矿充填矿房间的矿拄，首次试验了VCR采矿法，并获得了满意的效果。这一采矿工艺的新发展，引起各国采矿界的高度重视，并迅速在加拿大其他矿山，以及美国、澳大利亚、西班牙等国推广。我国于19811982年在凡口铅锌矿试验成功后，在金川二矿区，金厂峪金矿，狮子山铜矿，凤凰山铜矿以及大厂锡矿91号矿体等推广应用。这种采矿方法的实质是，在矿块上部开挖凿岩闲空(或凿岩巷道)，在下部形成拉底空间和出矿结构，从凿岩硐室(或凿岩巷道)用潜孔钻机钻凿下向平行(或扇形)大直径深孔到达底空间，在凿岩硐室(或凿岩巷道)向深孔中装球状药包

30、，自下而上分层逐次向拉底空间崩矿。崩下的部分矿石从底部出矿巷道用铲运机运出，为上一分层爆破创造必要的补偿空间。全部分层爆破后，将采场中矿石全部放出，并及时进行嗣后充填采空区。VCR采矿法适用于开采矿石和围岩中等稳固以上的厚和极厚水平矿体以及中厚以上的急倾斜规整旷体。近年来，由于工艺技术的改进，也有用于回采松软矿体的成功例子(如加拿大的白马铜矿、美同卡福矿采用拱形顶板向上回采松软矿体；我国金川二矿区，采用长锚索加固不太稳因的上盘)。国内外应用这种采矿法矿山的地质条件，列于表71。 根据十多年来应用情况，VCR法具备下列优点：(a)矿块结构简单，不用掘切割天并和形成切割槽，切割工程过小；(b)应用

31、球状药包爆破，充分利用能量，爆破效果好，大块率少；(c)在采准巷道中作业，工作安全；(d)采用高效率凿岩和出矿设备，生产能力大。 这种采矿发的主要缺点是：(a)要求高密度(1.31.5g/cm3)、高爆破(38005500m/s)和低感度的炸药，炸药成本较高；(b)要求较高的凿岩精度(偏差1%)，且孔深限制在5060m以内；(c)装药爆破工序复杂，难于实现机械化，体力劳动强度大；(d)爆破易堵孔，难于处理；(e)有潜在的硫尘爆炸和气体爆燃等安全问题。 VCR采矿法今后进一步发展的趋势是： (a)球状药包和柱状药包联合落矿。例如，阶段矿房采矿法用VCR法开切割槽，其余部分用垂直深孔柱状药包落矿，

32、这样就可用廉价的铵油炸药，降低采矿成本，发挥两种落矿方法的各自优点。 (b)单分层多段微差爆破。在采场中间超前爆破出一个漏斗，起开槽的作用，然后按六角形的微差爆破顺序爆破其余深孔。此时，每个深孔爆破都有两个自由面，同时具有漏斗爆破和刷大两个作用，从而可以获得良好的爆破效果和最大的崩矿体积。 (c)多分层一次多段微差爆破。在每个深孔中间隔地装置多个(一般三个)球状药包，采用多段微差爆破，一次崩落数个分层高度的矿石，以减少单分层爆破时的装药和清孔、测孔工序，减少堵孔处理次数，减轻装药作业的劳动消耗。 (d)开展爆燃机理和抑制爆燃的研究工作。使用零氧平衡和不合铝及低爆温炸药，可做为防止气体爆燃的主要

33、措施。采用石灰石粉，抑制硫尘的爆燃。7.2 VCR采矿法在外国的应用 这种采矿法最初应用于回采矿柱，以后推广到矿房回采和天井掘进。7.2.1 用VCR法回采矿柱 加拿大国际金属公司安大略分部，首次应用本法回采矿柱。列瓦克矿3200m水平高品位的4800号矿柱，用作VCR法的回采试验。矿柱50m，宽6m，高45m。矿柱两侧的采空区用灰砂比为1：30的充填料所充填。图7.1 VCR法回采列瓦克矿4800号矿柱18 各分层爆破后顶板线 该矿柱分两个阶段采出。第一阶段用上向炮孔，将矿体下部20m长的废石崩下，形成拉底空间。从上部凿岩硐室钻凿165mm直径的下向深孔，间距4.8m，两侧距矿体边缘1.6m

34、处各钻一行辅助深孔。通过测量孔深，确定上向炮孔的爆破效果，并绘出实际顶板线1(图71)。每个深孔的底部用塞子塞住，然后充填砂子，填到使每个34.05kg重炸药的重心与拉底顶板保持预定的最佳距离为止，然后装药起爆。 爆破后在拉底空间中充满了破碎极好的矿石。然后再测出每个孔的汽深度，并绘出顶板线2。放出部分矿石后，再重复同样的作业，绘出顶板线3和4。最后留下平均为6.38m厚的凿岩硐室底柱。 上述三次球状药包爆破的破碎质量都相当好。矿柱两则的充填料暴露后，充填末受破坏，采下的矿石未被充填料贫化。所有深孔的剩余部分保持完整无损，孔底界限清晰，容易测量和堵塞。每次崩F分层高3.9654.27m。矿柱的

35、生产能力是以前水平分层充填法的三倍。 剩下的凿岩硐室底柱，如仍用上述方法回采，最后留下1.6m厚的分层，就不安全了。出于这是第次试验，须慎重考虑。因此，决定在每个孔内适当位置装入两个34.05kg重的球状药包，采用迟发起爆，下面的药包爆炸为上面的创造了良好的自由面。这次燃破是成功的。 在进行第二阶段回采前，要对第一阶段回采后所造成的采空区进行充填。为此，在凿岩硐室和4800号平巷中构筑木隔墙，以阻挡充填料漏入。 第二阶段的第一次爆破，是从拉底巷道的顶板上面，用深孔球状药包爆破平均3m厚的废石层，以形成拉底空间。由于仔细研究了装药和微差爆破顺序，产生了很好的破碎效果。对出矿巷道的眉线和第一阶段回

36、采的充填体，均末造成破坏。第一次爆破结果，绘成顶板线5。第二次爆破平均向上推进3.66m(线6)；第三次推进5.063m(线7)；第四次推进3.843m(线8)。最后留下一层平均厚为9.82lm的顶柱。为了安全和进一步试验，决定一次崩落顶柱全厚。每个孔中按最佳垂直距离安置两个球状药包，自下而上微差起爆。最后这次爆破是完全成功的，充填体末受破坏，破碎效果良好。 该矿已成功地回采了大量的矿柱。用VCR法回采矿柱，现已成为加拿大国际金属公司安大略分部肯定的一种采矿方法。该矿的实践表明，如果放矿效率高，能为下一次落矿提供足够的碎胀空间时，可用微差爆破一次崩落两个分层，以便近一步提高回采效率。放矿要很好

37、地与爆破协调，即爆破时要有足够的补偿空间，放矿后所形成的空间，应尽快进行爆破而为崩落矿石所填满。 在安大略省奥纳屏的鹰桥镍有限公司斯特拉康纳(Strathcona)矿25D2D4矿柱，是用VCR法回采的第一个矿柱(图72)。矿柱60m高，平均宽6m，这次只回采30m长。矿柱的顶部和两侧都是充填体，其灰砂比为1：30，其中沿垂直高每隔3m浇注0.3m厚的灰砂比为1：8的砂浆。用VCR法成功地回采了这个矿柱。图7.2 斯特拉康纳矿25D2D4矿柱应用VCR法回采7.2.2 用VCR法回采矿房 用VCR法回采矿柱成功以后，认为把这种技术扩大应用到回采矿房可能更为合适。为此，加拿大国际金属公司安大略分

38、部在列瓦克西矿的950m和1080m水平之间，布置了一个矿房，试验VCR法(图73)。 回采该矿房的实践证明，采用这种技术矿石破碎效果极好，两侧的矿柱和矿房顶板、运输巷道和出矿口等都没有受到破坏，保持完整无损。正确地设计孔网参数，精确地安设钻孔位置和钻孔定向，对凿岩的精度和保证良好的破碎效果，都是极其重要的问题。在回采了试验矿房之后，列瓦克西矿的其他一些矿房也相继应用VCR法回采，并获得了同样的成功。图7.3 VCR法回采列瓦克西矿矿房国际金属公司曼尼托巴分部在伯克特里(Birchtree)矿，用VCR法回采矿房。该矿矿体沿走向和沿倾向都不规则，曾用水平分层充填法和分段凿岩阶段矿房法回采。与矿

39、体共生的橄榄岩体在回采过程中对贫化有不利的影响，而VCR法在回采时矿房充满崩落矿石，放矿后又可快速充填。 选在1300m水平的83号矿房进行试验。矿房长40m，高33m，凿岩硐室宽39m，拉底空间宽715m。钻孔直径160mm，周边孔距上下盘岩石1.5m。每分层爆破向上推进3m。 矿石破碎质量很好。放矿口曾出现一些大块，是由于上下盘接触处超控所造成的。 国际金属公司曼尼托巴分部的桦树矿83号矿体南段，1977年试验了VCR法回采矿房。矿房长38m，宽618m，高33m。漏斗爆破试验在83号矿体2300m水平的穿脉巷道内进行。垂直于巷道帮壁钻凿了8对直径100mm的炮孔，孔深13m，试验药包重4

40、.5kg。根据试验结果，确定采用炮孔排距3m，间距4.2m。用潜孔钻机钻凿孔径160mm的深孔，用HydromezM210V炸药，每个药包重23kg。平均每次爆破矿层高4m(图74)。 每次爆破后都要测孔，确定顶板高度和矿堆高度。采用尼龙绳悬吊圆盘式木塞堵孔，装填岩粉至一定高度后装球状药包，上部用岩粉和水袋填塞。图7.4 桦树矿83号矿体用VCR法回采17 各分层爆破后顶板线崩落矿石块度适宜，80%的矿石块度不超过150mm。炸药单位消耗量为0.41kg/t。 采用一台2m3铲运机出矿，平均出矿效率630t/d。矿石回收率96，贫化率23%。矿石出矿后采空区用水砂进行充填。图7.5 西班牙鲁比

41、尔斯矿应用VCR法回采矿房西班牙的鲁比尔斯(Rubialas)矿，于1977年4月在C10512矿房中用VCR法回采。头几个矿房是在凿岩硐室钻凿下向平行深孔。为了减少凿岩硐室的工程量，改为在凿岩巷道中钻凿倾斜深孔(图75)。斜孔的倾角，必须使炸药靠重力从上部放下去。由于向上分层崩矿，斜孔的间距越来越小，此时不必在所有孔中装药，靠近孔口处，有必要加上短套管，以防相邻炮孔互相穿透。7.2.3 用VCR法掘进天井 用VCR法分次爆破掘进天井，比其他掘进法效率更高，工作条件更为安全。用此法时，可省去设备安装时间和撬浮石的作业时间。根据炮孔的排列和爆破条件，每次向上推进3m是可能的。为了避免爆破时岩碴喷

42、出，每次爆破后清除岩碴保持放出口畅通无阻是必要的。所谓天井的井壁相当平整，无任何损坏。用VCR法掘进天井时，其断面越大，爆破的表面积越大，工作面的推进越理想。经验表明，33m2的面积是实际有效的最小断面。7.3 VCR采矿法在我国的应用及其改进7.3.1 VCR法在凡口铅锌矿的试验 1984年底长沙矿山研究院和北京矿冶研究总院，在凡口铅锌矿分别试验研究用VCR法回采矿柱和回采矿房。 1.回采矿柱试验 试验采场选在该矿狮岭区一80m阶段34间柱。矿柱南北两侧已用碎石胶结充填料充填，三个月后两侧充填体强度，分别为7.62和4.56MPa。间柱平均宽度为8m，长度为矿体厚度38m，高40m。矿石中等

43、稳固，f810。矿石与围岩界限清楚。下盘为花岗瘤状灰岩，上盘为花岗斑状灰岩，中等稳固。矿体下盘沿采场全高为F3主断层控制。矿体倾角7090。在间柱中含4左右的夹石。该矿柱于1982年3月开始施工，1983年4月崩矿完毕，5月放矿结束，6月开始充填。矿柱回采情况，示于图76。图7.6 用VCR法回采凡口铅锌矿的间柱1锚杆和金属网；2凿岩硐室；3大直径深孔；4位移计孔；5拉底空间；6放矿口；7装矿巷道；8放矿溜井；9充填体；10分层崩矿界线 用瑞典Roc306型潜孔钻机配Cop6型冲击器，在凿岩硐室中钻凿垂直下向平行深孔，孔径为165mm。爆破用含铝2的CLH2乳化油炸药，球状药包重20kg，密度

44、为1.42g/cm3，爆速为4600m/s。逐层分次崩矿，最上部两分层一次爆破。用斗容为0.83m3的CT1500型铲运机出矿。采场生产能力161t/d，矿石损失率2.38，贫化率8.4%，回采成本6元/吨，大块产出率1.31%。生产管理方便，回采作业安全。试验取得了良好的技术经济效果。2.回采矿房实验图7.7 用VCR法在凡口铅锌矿矿房试验a剖面图；b出矿水平平面图试验矿房于金星岭东盘区，矿体下盘近于直立，上盘局部不规则，倾角60，矿体厚度3040m。矿石和围岩中等稳固。矿房垂直矿体布置，长30m，宽8m(图77)。采用Roc306型和DQ150J型潜孔钻机凿岩，球状药包重30kg，密度14

45、3g/cm3，爆速为42004400m/s。用联邦德国产LF41型铲运机出矿。 矿石破碎质量好，块度细碎均匀，90块度在200mm以下。分层爆破后顶板平整，侧壁整齐直立。平均爆破分层高度为3.785m，单位炸药消耗量0.37kg/t，大块率1%。 最后残留顶柱高18.45m，采用球状和柱状药包联合崩矿方法，先用球状药包爆破形成切割槽，其余部分用柱状药包向切割槽方向一次崩矿。 这种联合崩矿方法，增加了一次爆破量，有利于提高采场生产能力。柱状药包用2号岩石炸药，显著降低了爆破成本，减少了分层爆破的辅助作业。7.3.2 VCR法在金川二区矿回采矿房中应用 用VCR法开采2号矿体3435勘探线1250

46、1300m阶段间的矿块。矿体赋存于超基性橄揽岩中，节理发育，稳固性较差。上盘为混合岩，稳固性稍好，下盘为绿泥片岩，稳固性差。矿房垂直走向布置，宽6m，长37m(1300m水平)，22.5m(1250m水平)，高50m(图78)。图7.8 VCR法在金川二矿区应用凿岩硐室设在1300m水平，宽7m，高5.2m，长37m，用喷锚网支护(锚杆长1.8m和3.3m，喷层厚5cm)。用Roc306型钻机自1300m向下钻6个深16522m，直径为165mm的钻机，孔内钢绳铂索加固上盘。 出矿水平为1250m，双侧堑沟底部结构，拉底高6m。 选用HD高密度乳化油炸药(密度1.4g/cm3，爆速420045

47、00m/s)，药包重30kg，埋深2.22.45m，深孔网度33m2。采用Roc306型潜孔钻机，Cop62型冲击器和DG418型增压机，风压达11.8MPa，钻凿直径165mm下向垂直平行深孔，孔深44m。 共爆破7次：单分层3次，双分层3次，3个分层一次，用炸药总量：DH炸药11.2t，2号岩石炸药1.1t。采用非电导爆管导爆索微差起爆，考虑矿石不稳固的条件，同段雷管最大药量为150kg。每一分层爆破时，相邻单响延迟2550ms，多层装药爆破时，层间延迟75100ms。 采用LF4.1型铲运机出矿。采空区用灰砂比为1：6，浓度为78%的砂浆充填。 主要技术经济指标：综合生产能力为250.6t/d，出矿效率150.7吨/台班，矿石损失率6.3，贫化率0.93，炸药单耗0.495kg/t，采矿直接成本3.31元/吨。7.3.3 VCR采矿法的改进方案