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[摘要]在地下金属矿山的开采过程中，采矿方法的选择主要根据矿体赋存条件、技术经济和矿山机械化装备水平而定。本文针对矿岩稳固急倾斜中厚矿体，分析中深孔分段落矿阶段矿房采矿法和VCR采矿法，嗣后充填处理采空区，结合李楼铁矿，对中厚矿体铁矿开采在提高落矿能力、增加效益方面提供了借鉴。
[关键词]VCR采矿法地下铁矿运用
中图分类号：TD853.31 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）31―0530―02
引言
在地下金属矿山的开采过程中，采矿方法的选择与矿体赋存地质条件、技术经济和矿山机械化装备水平密切相关，选择一种最优的采矿方法对今后矿山的开采有举足轻重的作用。本文针对中厚矿体，介绍了中深孔分段凿岩阶段矿房法和垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法的应用方案。
1.概述
地下金属矿山采矿方法分为三大类，空场法、崩落法和充填法。
随着社会环保意识的加强和矿石价值的提高，由于崩落法对地表破坏程度大和矿石损失大、贫化高，其使用比例将会逐渐减小。充填法因其采矿成本较高等因素，以前主要在复杂的有色金属、贵金属矿床使用。空场法采矿方法种类较多，因而适用范围也广。
空场法的矿房回采结束，形成的采空区处理方法有崩落围岩、充填和封闭三种方式。在一些中厚矿体的地下矿山选择空场法中的阶段矿房法回采，嗣后充填处理采空区。充填工艺目前已是矿山成熟工艺，不再累述。阶段矿房法是用深孔回采矿房的空场采矿法，根据落矿方式不同，又分为水平深孔阶段矿房法和垂直深孔落的阶段矿房法和垂直深孔球状药包落矿的阶段矿房法，我国的垂直深孔落矿阶段矿房法主要是采用分段凿岩阶段矿房法。这三种采矿法方法，在采切工程布置有相同之处，也有不同之外。根据矿岩稳固条件及采矿设备装备水平不同选择不同采矿方法。水平深孔矿房法和分段凿岩阶段矿房法采场出矿设备采用电耙子，主要采切工程是电耙道式底部结构、行人天井和联络巷，主要区别是水平落矿在天井旁侧的凿岩硐室中采用潜孔钻凿岩水平落矿，分段凿岩垂直深孔落矿在分段凿岩巷内用采矿凿岩机钻凿上向扇形炮孔。受凿岩设备等因素影响，我国地下矿山较少采用水平深孔落矿阶段矿房法，主要采用分段凿岩阶段矿房法。随着坑内无轨设备和下向深孔凿岩设备的引进和运用，垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法简称VCR法在一些大型地下矿山中运用，国内较早使用的矿山是矾口铅锌矿、安庆铜矿等等，2005年以后在地下铁矿中也可开始运用，如安徽的草楼铁矿、李楼铁矿，唐山的司家营铁矿等等。现以李楼铁矿为例介绍分段凿岩阶段矿房法和VCR采矿法适用条件。
2.矿山概况
李楼铁矿地质资源/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 km～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 m～341 m，矿体斜深100 m～767 m，走向近南北，矿体长2800 m，赋存标高-52 m～-862 m，厚度25.5 m～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t/a，生产年限32 a。
矿体顶板主要为片岩、片麻岩、角闪岩、大理岩，大理岩裂隙不发育，完整性好；片岩及片麻岩受力沿片理裂开，稳定性较差；岩石硬度系数f=6~8。底板主要为白云石大理岩，完整性、稳定性较好，岩石硬度系数f=6~8。矿床工程地质复杂程度中等偏复杂。
Ⅰ号矿体完整性较好，硬度系数f=6~8。
矿床埋藏于当地侵蚀基准面及地下水位以下，地表为稻田和村庄，无大的水体，水文地质条件属中等偏复杂的矿床。
3.采矿方法的选择
根据李楼铁矿矿床的赋存条件和开采技术条件，崩落法因为需要征地大量农田和搬迁村庄，矿体上部覆盖第四系，有导水层，在环保和经济技术上不适应。比较空场法和充填法，该矿适合的充填采矿法为上向水平分层充填法，该采矿法优点是分层回采，分层充填，两帮维护较容易，能适应矿体的变化，不容易丢边和超采；采准切割工作量少、可以进行选别回采，损失贫化小。比较而言，充填料消耗的水泥少。其缺点是在回采过程中，每层采、出、充循环作业，工艺环节多，互相干扰，生产能力偏低。工人在采场内作业，直接顶板需要进行护顶加固，安全性差。
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15m，其矿房沿矿体走向布置，矿房长50m，宽度为矿体水平厚度，高度为阶段高50m。矿体厚度大于15m，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25m（有一个矿房宽度为26m），间柱宽8m。矿房顶底柱高6m，矿房内设4个分段，分段高度11.5m，采用电耙出矿底部结构高11m，YGZ－90型钻机凿岩，中深孔落矿，用电耙出矿，电耙效率15万t/a。
VCR法凿岩分段高度50m，阶段出矿高度100m。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；回采和充填工作互不干扰，工作效率高；爆下的矿石能对围岩和充填体有临时支撑作用，一次充填量大，生产工艺简单；有一个大量出矿阶段，有利于保证产量均衡。
综合考虑李楼铁矿生产规模大，矿体较规整，矿岩较稳固，选用垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法，简称VCR法，空区嗣后充填处理。该采矿法生产工艺简单，矿块生产能力大，生产成本低。采用铲运机出矿的堑沟受矿巷和出矿进路底部结构，两个中段有一个底部结构，上部设两个凿岩硐室高分段下向凿岩。
4、VCR矿房参数
4.1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
序号 构成要素 单位 VCR矿房参数
1 矿块高度 m 100
2 矿块长度 m 50（矿体厚度）
3 矿块宽度 m 20
4 凿岩中段高度 m 50
沿矿体走向布置阶段空场嗣后充填采矿法矿块构成要素
序号 构成要素 单位 VCR矿房参数
1 矿块高度 m 100
2 一步采矿块长度 m 40（30~50）
3 二步采矿块长度 m 80（40~90）
4 矿块宽度 m 矿体厚度
5 凿岩中段高度 m 50
4.2矿房采切工程
矿房采准工程包括上部凿岩硐室、底部受矿平巷、出矿进路。采场底部结构为平底堑沟形式。
矿房切割工程包括切割平巷、拉底切割天井、拉底切割槽和拉底工程。
4.3矿房回采
VCR法设计选用Simba262型（或者国产T-150）高风压潜孔钻机穿凿垂直或倾斜深孔，炮孔直径ф165 mm，炮孔间距和排距3.5 m，钻机效率3万m/台年。
利用倒爆破漏斗原理采用球状药包向下落矿，药包长度不超过炮孔直径的6倍。当炮孔直径为165mm时，药包长度990mm重量约30kg。
出矿采用TORO400E型电动和TORO400型柴油铲运机，效率达60万t/a。
5.结论
阶段矿房法采矿，嗣后充填处理采空区，适用于矿体和围岩比较稳固的
中厚以上的急倾斜矿床的回采。对于生产规模小于150万吨矿山，推荐采用分段凿岩阶段矿房法嗣后充填工艺，采场设备为传统设备。对于生产规模大于150万吨矿山，推荐采用VCR采矿法，嗣后充填处理采空区，该法机械化程度高，劳动生产率高，开采强度大，采空区处理一次充填量大。
参考文献
[1] 采矿设计手册编委会《采矿设计手册[M]》中国建筑工业出版社.1987.
[2] 采矿手册编委会《采矿手册[4]》冶金工业出版社.2006.
[3] 河北邯邢矿冶设计院.《安徽省霍邱县李楼铁矿可行性研究报告》2004.11
[4] 中冶京诚（秦皇岛）工程技术公司.《李楼铁矿和吴集铁矿（北段）联合建设工程实施方案》2007.1
[5] 长沙矿山研究院.《草楼铁矿阶段深孔崩矿嗣后充填采矿法方案》2006.7
作者简介
王长贵（1970.10—），男，高级采矿工程师，主要从事金属矿山采矿研究。
[关键词]VCR采矿法地下铁矿运用
中图分类号：TD853.31 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）31―0530―02
引言
在地下金属矿山的开采过程中，采矿方法的选择与矿体赋存地质条件、技术经济和矿山机械化装备水平密切相关，选择一种最优的采矿方法对今后矿山的开采有举足轻重的作用。本文针对中厚矿体，介绍了中深孔分段凿岩阶段矿房法和垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法的应用方案。
1.概述
地下金属矿山采矿方法分为三大类，空场法、崩落法和充填法。
随着社会环保意识的加强和矿石价值的提高，由于崩落法对地表破坏程度大和矿石损失大、贫化高，其使用比例将会逐渐减小。充填法因其采矿成本较高等因素，以前主要在复杂的有色金属、贵金属矿床使用。空场法采矿方法种类较多，因而适用范围也广。
空场法的矿房回采结束，形成的采空区处理方法有崩落围岩、充填和封闭三种方式。在一些中厚矿体的地下矿山选择空场法中的阶段矿房法回采，嗣后充填处理采空区。充填工艺目前已是矿山成熟工艺，不再累述。阶段矿房法是用深孔回采矿房的空场采矿法，根据落矿方式不同，又分为水平深孔阶段矿房法和垂直深孔落的阶段矿房法和垂直深孔球状药包落矿的阶段矿房法，我国的垂直深孔落矿阶段矿房法主要是采用分段凿岩阶段矿房法。这三种采矿法方法，在采切工程布置有相同之处，也有不同之外。根据矿岩稳固条件及采矿设备装备水平不同选择不同采矿方法。水平深孔矿房法和分段凿岩阶段矿房法采场出矿设备采用电耙子，主要采切工程是电耙道式底部结构、行人天井和联络巷，主要区别是水平落矿在天井旁侧的凿岩硐室中采用潜孔钻凿岩水平落矿，分段凿岩垂直深孔落矿在分段凿岩巷内用采矿凿岩机钻凿上向扇形炮孔。受凿岩设备等因素影响，我国地下矿山较少采用水平深孔落矿阶段矿房法，主要采用分段凿岩阶段矿房法。随着坑内无轨设备和下向深孔凿岩设备的引进和运用，垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法简称VCR法在一些大型地下矿山中运用，国内较早使用的矿山是矾口铅锌矿、安庆铜矿等等，2005年以后在地下铁矿中也可开始运用，如安徽的草楼铁矿、李楼铁矿，唐山的司家营铁矿等等。现以李楼铁矿为例介绍分段凿岩阶段矿房法和VCR采矿法适用条件。
2.矿山概况
李楼铁矿地质资源/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 km～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 m～341 m，矿体斜深100 m～767 m，走向近南北，矿体长2800 m，赋存标高-52 m～-862 m，厚度25.5 m～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t/a，生产年限32 a。
矿体顶板主要为片岩、片麻岩、角闪岩、大理岩，大理岩裂隙不发育，完整性好；片岩及片麻岩受力沿片理裂开，稳定性较差；岩石硬度系数f=6~8。底板主要为白云石大理岩，完整性、稳定性较好，岩石硬度系数f=6~8。矿床工程地质复杂程度中等偏复杂。
Ⅰ号矿体完整性较好，硬度系数f=6~8。
矿床埋藏于当地侵蚀基准面及地下水位以下，地表为稻田和村庄，无大的水体，水文地质条件属中等偏复杂的矿床。
3.采矿方法的选择
根据李楼铁矿矿床的赋存条件和开采技术条件，崩落法因为需要征地大量农田和搬迁村庄，矿体上部覆盖第四系，有导水层，在环保和经济技术上不适应。比较空场法和充填法，该矿适合的充填采矿法为上向水平分层充填法，该采矿法优点是分层回采，分层充填，两帮维护较容易，能适应矿体的变化，不容易丢边和超采；采准切割工作量少、可以进行选别回采，损失贫化小。比较而言，充填料消耗的水泥少。其缺点是在回采过程中，每层采、出、充循环作业，工艺环节多，互相干扰，生产能力偏低。工人在采场内作业，直接顶板需要进行护顶加固，安全性差。
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15m，其矿房沿矿体走向布置，矿房长50m，宽度为矿体水平厚度，高度为阶段高50m。矿体厚度大于15m，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25m（有一个矿房宽度为26m），间柱宽8m。矿房顶底柱高6m，矿房内设4个分段，分段高度11.5m，采用电耙出矿底部结构高11m，YGZ－90型钻机凿岩，中深孔落矿，用电耙出矿，电耙效率15万t/a。
VCR法凿岩分段高度50m，阶段出矿高度100m。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；回采和充填工作互不干扰，工作效率高；爆下的矿石能对围岩和充填体有临时支撑作用，一次充填量大，生产工艺简单；有一个大量出矿阶段，有利于保证产量均衡。
综合考虑李楼铁矿生产规模大，矿体较规整，矿岩较稳固，选用垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法，简称VCR法，空区嗣后充填处理。该采矿法生产工艺简单，矿块生产能力大，生产成本低。采用铲运机出矿的堑沟受矿巷和出矿进路底部结构，两个中段有一个底部结构，上部设两个凿岩硐室高分段下向凿岩。
4、VCR矿房参数
4.1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
序号 构成要素 单位 VCR矿房参数
1 矿块高度 m 100
2 矿块长度 m 50（矿体厚度）
3 矿块宽度 m 20
4 凿岩中段高度 m 50
沿矿体走向布置阶段空场嗣后充填采矿法矿块构成要素
序号 构成要素 单位 VCR矿房参数
1 矿块高度 m 100
2 一步采矿块长度 m 40（30~50）
3 二步采矿块长度 m 80（40~90）
4 矿块宽度 m 矿体厚度
5 凿岩中段高度 m 50
4.2矿房采切工程
矿房采准工程包括上部凿岩硐室、底部受矿平巷、出矿进路。采场底部结构为平底堑沟形式。
矿房切割工程包括切割平巷、拉底切割天井、拉底切割槽和拉底工程。
4.3矿房回采
VCR法设计选用Simba262型（或者国产T-150）高风压潜孔钻机穿凿垂直或倾斜深孔，炮孔直径ф165 mm，炮孔间距和排距3.5 m，钻机效率3万m/台年。
利用倒爆破漏斗原理采用球状药包向下落矿，药包长度不超过炮孔直径的6倍。当炮孔直径为165mm时，药包长度990mm重量约30kg。
出矿采用TORO400E型电动和TORO400型柴油铲运机，效率达60万t/a。
5.结论
阶段矿房法采矿，嗣后充填处理采空区，适用于矿体和围岩比较稳固的
中厚以上的急倾斜矿床的回采。对于生产规模小于150万吨矿山，推荐采用分段凿岩阶段矿房法嗣后充填工艺，采场设备为传统设备。对于生产规模大于150万吨矿山，推荐采用VCR采矿法，嗣后充填处理采空区，该法机械化程度高，劳动生产率高，开采强度大，采空区处理一次充填量大。
参考文献
[1] 采矿设计手册编委会《采矿设计手册[M]》中国建筑工业出版社.1987.
[2] 采矿手册编委会《采矿手册[4]》冶金工业出版社.2006.
[3] 河北邯邢矿冶设计院.《安徽省霍邱县李楼铁矿可行性研究报告》2004.11
[4] 中冶京诚（秦皇岛）工程技术公司.《李楼铁矿和吴集铁矿（北段）联合建设工程实施方案》2007.1
[5] 长沙矿山研究院.《草楼铁矿阶段深孔崩矿嗣后充填采矿法方案》2006.7
作者简介
王长贵（1970.10—），男，高级采矿工程师，主要从事金属矿山采矿研究。