VCR采礦法在采礦工程中的應用

謝國強

[摘 要]VCR采礦法，具有較高的采礦效率和生產(chǎn)能力，降低了成本，保障了采礦的安全，具有出色的切割工程優(yōu)勢，在礦區(qū)廣泛應用。文章回顧了VCR采礦法在礦區(qū)的使用歷程，同時分析了這種采礦方法的利與弊，最終展望發(fā)展。

[關鍵詞]VCR采礦法 采礦 應用

中圖分類號：TD23 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0272-01

VCR采礦法是在分層爆破漏斗理論基礎上，挖掘方法以球形裝藥為主要特點[1]。VCK采礦法自誕生以來，便朝向高科技的方向發(fā)展，以低成本、低消耗為發(fā)展方向，使得這種采礦方式不斷完善和更新，從而推進了在礦業(yè)的發(fā)展步伐。雖然VCR采礦法優(yōu)缺點共存，但可以明顯地看出VCR采礦法利大于弊，尤其是伴隨礦山高機械化、高自動化以及高階段大直徑深孔技術的發(fā)展。

1 VCR采礦法

1.1 VCR法的產(chǎn)生

VCR前是由加拿大工業(yè)有限公司和國際鎳公司共同研發(fā)的，在漏斗爆破理論的基礎上形成的，一經(jīng)出現(xiàn)，首次用在了利瓦克礦上，后來廣泛應用到其它礦山中。這種采礦模式具有較高的生產(chǎn)率，受到世界范圍采礦業(yè)的普遍青睞，先后在美國、加拿大等一些國家使用，我國在上個世紀八十年代初開始引用這種采礦技術，并廣泛推廣使用。

1.2 VCR采場布局

對VCR礦區(qū)，在頂部和底部分別切頂、拉底巷道掘進。采場垂直布局，鉆井工作是在礦體寬度范圍內進行，從上到下，拉削鉆大直徑炮孔。對炮孔底部，將預先準備好的炸藥填充進去，以此進行爆破，然后開采該層礦石，以此類推，礦藏深度和漏斗相齊。礦爆空間下面每爆破一個，就開采一個，厚度和漏斗在同一深度，對拉底層，使用出礦設備將礦石拉走，當一層爆破之后，有助于后續(xù)爆破的順利進行。

1.3 鑿巖

潛孔鉆機。鉆洞是垂直的，165mm直徑，平均長度約56m，所有孔滲透拉底，便于觀察炮孔是否出現(xiàn)偏斜，如果有需要，再打一個洞；自動鉆孔機可以完全自動化，通過可編程邏輯控制器對控制參數(shù)進行調整，該鉆井平臺完全自動化，包含對鉆架角的控制，螺桿的連接和拆卸序列，并通過液壓，旋轉，扭矩和位置傳感器監(jiān)測鉆井機的性能。當使用自動控制時，操作人員只需使用鍵盤輸入控制臺的角度、傾斜和深度來進行鉆孔，鉆機有效發(fā)揮各種功能。鉆孔后，鉆桿自動拆除，保持良好。與人工挖孔鉆機相比，自動鉆孔機，因為排除了人為因素的干擾，精度較高，在一定范圍控制了鉆孔偏差。

1.4 裝藥和爆破

漏斗用的炸藥是球形或者是橢圓形的。破巖機理研究表明，球狀或球形裝藥效果最好，在實際作業(yè)中，將球形藥包裝在圓柱孔中是不現(xiàn)實的。所以，球形藥包指的是長度與直徑比為4 1：或小于6：1的藥包。直徑165mm，鉆孔直徑165mm的球形藥包，長度1m是球形藥包。

2 VCR采礦法演變歷程

2.1 從內燃鏟運機向電動鏟運機轉變

為了有效應對內燃鏟運機出礦的缺點，克賴頓使用的了規(guī)格為1.3立方米的電動鏟運機出礦，無煙，噪音低，可以營造一個良好的井下作業(yè)環(huán)境，效率高，成本低。因為產(chǎn)運機運出的礦石數(shù)量增大，單位礦石費用反而較低，對電動鏟運機而言，這種變動更大。對電動鏟運機采準布置，和出礦工藝相一致，才能提高工作效率，降低成本消耗。因為一些電動鏟運機配置了固定電源，要想提供出礦水平，還要進行理想的采準布置。

2.2 遙控鏟礦機

后期使用VCR采礦，有可能產(chǎn)生冒落現(xiàn)象，還會出現(xiàn)一些礦石脫離礦巷地段，這段距離非常遠。面對這種情況。如果駕駛作業(yè)的采礦工人進行采礦作業(yè)，有可能因為一些小型礦石冒落擊中人，這是非常危險的，無法確保采礦作業(yè)的正常進行，這就使得一些礦石不得不以丟棄的方式留在礦地，從我國對鉛鋅礦的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，應用VCR采礦使用的礦石只占了一部分，其余很大部分損失掉了。為了適應市場對礦石的需求，VCR采礦法后續(xù)通過改進，終于形成了世界上第一臺遙控型的鏟運機，從實踐反饋得知，使用這種遙控鏟運機，提高了礦石的開采量，減少了成本的消耗，帶來了較高的制造成本。遙控鏟運機的出現(xiàn)為VCR的面臨的困境尋求了新的突破。目前，薩德伯里地區(qū)使用了遙控鏟運機在井下作業(yè)，具有不同的斗容量，世界上法國、芬蘭開始使用遙控鏟運機，并推廣使用。

我國生產(chǎn)型號為YK-1的鏟運機，不僅方便操控，同時也可以駕駛運行，在采礦末期，使用這種采礦機械，通過遙控的方式，就可以實現(xiàn)出礦。采礦前期和中期應用VCK采礦，即使面對復雜的采礦條件下，也能縮短采礦過程中的裝、運和卸時間。應用VCR采礦法，通過遙控的方式，提高了采礦安全率，不僅經(jīng)濟，也創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。從我國對鉛鋅礦的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，使用遙控鏟運機，一個4萬噸左右的礦石應用VCR采礦能將原本丟棄的4000～6000噸礦石全部收回，提高了礦石可利用率，帶來的經(jīng)濟效益多達15萬元。為了確保鏟運機在工作時，保持穩(wěn)定性和安全性，降低鏟運過程的維修費用，加拿大鎳公司正在對遙控實驗中的微機進行研究。

2.3 高效率出礦方式，連續(xù)出礦系統(tǒng)

應用VCR法開采，雖然這種模式較為可靠，但裝車，運輸，卸車是間歇操作，不利于鏟運能力的提高。對鏟運機出礦研究發(fā)現(xiàn)，更有效的挖掘方法，完全有效體現(xiàn) VCR采礦法的優(yōu)越性。國際鎳公司正在研發(fā)一套連續(xù)開采系統(tǒng)。該系統(tǒng)的構成是一個移動顎式破碎機和連續(xù)裝載機，配置型號分別為Eagle/CMS/型、CL-1000型，兩部分構成：DME/ CMS 型0 - 90度的膠帶機、DME/CMS 伸縮膠帶輸送機。該系統(tǒng)可直接將礦石送到礦石槽中。

CL- 1000型振動連續(xù)裝載機履帶行走機構。裝載機前端具有耐磨、高強度和高振動顎板，振動速度可以調整。振動顎板用于輸送雙鏈刮板輸送機，經(jīng)久耐用，可運輸大礦。當裝載機應用時，采用振動顎板，改變礦堆的自然休止角，從而改變礦石的流動狀態(tài)。在顎板往復振動作用下，礦石是均勻，自動和連續(xù)的，傳給雙鏈刮板輸送機，通過輸送帶，輸送到破碎機。針對有限的地下空間，出礦位置往往發(fā)生變化，連續(xù)開采系統(tǒng)采用：鷹顎式破碎機的低型組合結構，這是可拆卸的、牽引的移動，也能自行行走。破碎機的轉彎半徑為9m，最小高度4.3m，寬6.1地下空間可以充分急性作業(yè)。破碎機的進料口尺寸為760mm×1 016mm，排料口尺寸小于200mm，破碎能力300 ～ 500噸/小時，連續(xù)開采系統(tǒng)使用顎式破碎機，出礦費用可以從30%降低到60%。

該系統(tǒng)在銅崖南礦進行了測試。整個系統(tǒng)運行135m，兩個人輪流操作，而礦能力明顯減弱。VCR法應用下，保障了較高的勞動生產(chǎn)率，生產(chǎn)的安全性有了明顯提高。該方法的機械化達到了較高的水平，降低了沉重的開采作業(yè)，工人幾乎所有的時間在使用螺栓和金屬絲網(wǎng)提供的安全保障，這是減少傷害率的主要因素之一。

3 VCR采礦法利與弊

VCR采礦法的主要優(yōu)點：VCR采礦法是-種先進的采礦工藝，提高了生產(chǎn)效率，確保了作業(yè)安全等優(yōu)點，普遍應用到國內各礦區(qū)[2]。VCR采礦法提高勞動生產(chǎn)率，采場少；降低了人力和采礦成本；采礦作業(yè)周期并沒有出現(xiàn)生產(chǎn)性間歇；由于是在礦場外開采，保障了安全性；改變了底層控制，提高了開采效率；可循環(huán)型開采礦房和礦柱，只需要使用一種開采方式。VCR采礦法缺陷：利用高開采成本；工程控制要求高；等級控制不力；不適用于細脈狀礦床。

結束語：

VCR法具有較高的采礦效率，普遍應用到國內眾多的有色金屬礦床開采中[3]。很明顯，VCR采礦法優(yōu)勢是大于缺陷的，特別是隨著礦井機械化高水平的發(fā)展，高自動化和高水平的大直徑深孔鉆技術的出現(xiàn)，VCR采礦法的優(yōu)勢顯現(xiàn)無遺，很明顯看出，應用這種采礦方式，利大于弊，高參數(shù)，機械化程度高，自動化程度高，連續(xù)出礦，必將成為VCR采礦法未來發(fā)展的態(tài)勢。VCR采礦法應用到采礦工程中，顯著提升了采礦效率，回顧這種采礦方法的發(fā)展歷程不難發(fā)現(xiàn)，其經(jīng)歷了曲折發(fā)展，但是未來必將朝向高科技的方向，還需迎接更大的挑戰(zhàn)。