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1垂直深孔落矿阶段矿房法（VCR法）施工工法1.前言垂直深孔落矿阶段矿房法(VerticalCraterRetreatminingmethod)即VCR法是近二十几年来我国从国外引进的深部采矿法，随着新型潜孔钻机的发展和应用，VCR采矿法也被我国越来越多的矿山所采用。经过不断实践总结及发展改进后已成为我国矿山生产中的一种高效、安全、低成本的较先进采矿方法。草楼铁矿成功应用VCR采矿法（国内首次应用于金属矿山），取得了良好的经济效益和社会效益。在实际应用中经过不断改进优化，形成了一套技术与管理相结合的较为成熟的施工方法。2.工法特点2.1利用中深孔爆破矿房底部形成堑沟，结构简单、采切工作量小，采矿成本低。2.2深孔钻凿施工和深孔爆破作业均在上部硐室内进行，作业安全。2.3采场结构合理，凿岩效率高，爆破工艺先进，一次崩矿量大，采场生产能力和劳动生产率高。2.4采用球形药包爆破，爆破效果好，矿石大块率低。2.5回采过程中采用大型无轨出矿设备通过出矿进路出矿，出矿集中连续，机械化程度高，出矿能力大。23.适用范围适用于开采矿石和围岩中等以上稳固的厚和极厚矿体，倾斜至急倾斜中厚以上矿体，本法要求矿岩接触面比较规整。4.工艺原理中深孔拉底形成底部出矿堑沟及补偿空间、上部深孔钻凿结束后，以利文斯顿爆破漏斗原理为基础，充分利用球状药包爆破特点，采用小断面掏槽与倒梯段侧向崩矿相结合的留矿爆破回采工艺：VCR法爆破形成竖向切割槽；然后以切割槽形成的侧向自由面及中深孔拉底形成的下向自由面，进行分段崩矿；通过控制侧向崩矿的分段段高和崩矿步距来控制爆破规模，从而按设计将采场爆成沿采场宽度和长度方向略呈倒阶梯形。同时矿房底部适量出矿以满足下次爆破所需空间和底部结构安全，以此确保采场稳定性，保护底部结构。5.工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程上部凿岩硐室施工底部中孔拉底施工上部深孔施工下部采准、切割巷道施工35.2操作要点5.2.1矿房底部采准、切割巷道施工主要有受矿巷、出矿巷及出矿进路、切割巷及切割天井施工，首先完成受矿巷、出矿巷的掘进工作，随后根据受矿巷、出矿巷所揭露的矿体形态布置出矿进路、切割巷，最后进行切割天井的施工。（矿房下部采准、切割布置示意图见5.2.1-1）。下盘运输巷上盘运输巷受矿平巷出矿平巷切割天井出矿进路切割平巷图5.2.1-1底部采准、切割布置图矿房底部采准、切割巷道施工要求：1.出矿巷、受矿巷必须掘出矿体15m以上，确保后续生产需要。2.出矿进路应保证在受矿巷内均匀错口布置，以便能最大限度VCR小断面掏槽倒梯段侧向崩矿边排孔、破顶爆破矿房集中连续出矿4出矿，降低矿石损失。3.切割巷尽可能布置于矿房中部，确保中深孔拉底效果。4.切割井规格要确保达到设计要求，以保证中深孔拉槽效果。5.及时完善采区通风系统，确保具备良好的通风条件。5.2.2矿房顶部凿岩硐室、底部中孔拉底施工及时进行矿房顶部凿岩硐室、矿房联巷以及其它巷道施工，同时相继完成底部中深孔（φ60~75mm）施工及拉底爆破工作，形成底部结构及补偿空间。垂直扇形中深孔布置见图5.2.2-1，中深孔拉槽炮孔布置见图5.2.2-2，中深孔起爆网络示意图见图5.2.2-3。6#1#2#3#4#5#7#8#9#10#11#受矿巷图5.2.2-1垂直扇形孔布置图59排5排8排7排6排10排4排3排2排1排图5.2.2-2拉槽炮孔布置图受矿巷切割巷切割巷切割巷受矿巷受矿巷主导爆管三级导爆管二级导爆管单排起爆药卷导爆管束起爆药卷图5.2.2-3串并复式联结起爆网络示意图矿房顶部凿岩硐室、底部中深孔拉底施工要求：1.由于矿房顶部凿岩硐室断面较大，要密切关注凿岩硐室围岩变化情况，必要时及时进行锚喷、锚网喷或锚索支护。2.凿岩硐室掘进宽度应比矿房回采宽度超宽1m，沿硐室中线每6侧超宽0.5m，确保凿岩设备的操作空间；矿房长度应根据揭露矿体实际情况而定。3.矿房底部中深孔拉底施工应根据矿体实际倾角，在上盘适当舍弃2~4排中深孔不施工，在下盘适当多布置2~4排中深孔，以降低矿石贫化率及损失率。4.矿房拉底爆破期间及时进行出矿工作，确保拉底爆破所需空间，以保证拉底爆破效果达到设计要求。5.2.3矿房深孔施工炮孔设计前应结合类似矿山成功的经验现场进行漏斗爆破试验，从而确定合理孔距、排距及倾角。确定炮孔设计参数后，施放炮孔位置，采用T-150型环形潜孔钻机进行下向凿岩施工，孔径φ165mm，垂直平行排列，偏斜率不超过1%；靠近上盘位置可适当布置几排倾斜孔。深孔布置见图5.2.3-1。凿岩硐室下盘回风巷上盘回风巷拉底补偿区出矿进路下盘运输巷受矿平巷上盘运输巷出矿平巷凿岩硐室深孔深孔图5.2.3-1深孔布置图75.2.4VCR小断面掏槽、倒梯段侧向崩矿、边排孔、破顶爆破深孔施工完毕后即可开始回采爆破作业，回采作业依次为小断面掏槽爆破、倒梯段侧向崩矿、边排孔爆破及破顶爆破。期间底部适量出矿配合回采工作，每次爆破后出矿量应控制在落矿量的40%左右，确保爆破所需补偿空间的同时减弱采场爆破对矿岩稳定性及底部结构的破坏，从而保证回采过程中采场的稳定。回采爆破施工流程：5.2.4.1测孔深孔爆破所受夹制较大，易产生堵孔、孔底葫芦等现象，掏槽爆破尤为突出。所以必须在每次爆破前认真测孔，收集孔深、孔底表面形状及底部补偿空间等资料，为后续爆破设计提供有效的基础数据。测孔采用测绳、胶皮管、皮尺等，测绳系于胶皮管上，将其下放于孔内至孔底后，读出数据从而测出孔底高度、爆堆高度，检查多分层药包和填砂高度，仔细对比分析并详细记录在案，借以绘制分层崩落等高线图，保证爆破过程的可溯性。5.2.4.2堵孔堵孔作业时，铁丝绑扎混凝土塞中心处的吊环，下放混凝土塞至孔底以上0.2m~0.4m区间处进行固定，随后向孔内填河砂或岩粉0.4m~0.7m厚即可。5.2.4.3装药装药均采用人工装药，将导爆索绑扎在起爆药包中上部，通过挂测孔堵孔装药联线起爆8钩挂于吊绳上吊装至孔内，其余药包依次吊装。1.VCR小断面掏槽装药结构VCR法小断面掏槽采用普通乳化油球状药包爆破，单孔装药量为30-45kg，药包长径比≤6:1方式，孔数11~18个，掏槽面积30m2~40m2，分层爆破高度2.5m~3.0m。掏槽区设在矿房中心区域，最大单响药量控制在150㎏以内，药包中心埋置深度为1.6m~2m；药包下部采用河砂或岩粉堵塞，堵塞长度0.4m~0.7m，药包上部采用细粒岩粉、河砂联合堵塞，堵塞长度0.5m~0.8m，保证掏槽爆破质量，提高采场掏槽效率。VCR小断面掏槽装药结构见图5.2.4.3-1。2.倒梯段侧向崩矿装药结构VCR小区掏槽16m~20m高后，即可开始倒梯段侧向崩矿。倒梯段侧向崩矿采用小抵抗线大孔距布孔方式，每次区域爆破炮孔4~6排，崩矿步距10m~18m；侧向崩矿分段高度10m~12m，最大单响药量控制在600㎏以内；装药结构采用多层球状药包空气间隔装药，分层装药量为25kg~36kg，最下层药包埋置深度1.6m~2.0m，下部用岩粉堵塞，堵塞长度为0.5m~0.8m，层间空气间隔长度1.2m~1.5m，最上层药包堵塞料为岩粉或河砂，堵塞长度1.2m~1.4m。相邻炮孔药包交错布置，提高爆破效果。倒梯段侧向崩矿装药结构见图5.2.4.3-2。9堵孔塞岩粉药包河沙导爆索铁丝图5.2.4.3-1掏槽孔装药结构示意图堵孔塞岩粉药包河沙导爆索铁丝图5.2.4.3-2侧崩装药结构示意图空气间隔3.边排孔爆破、破顶爆破装药结构为控制矿房回采边界和避免矿柱片帮垮落，边排孔（矿房边界左右两侧孔）在中间孔回采结束后单独爆破，采用球形药包空气间隔装药，同段起爆；分层装药量18㎏，空气间隔1.0m。破顶层高度为8m~12m，全断面破顶；破顶爆破采用控制破顶爆破技术，即在破顶前的掏槽爆破中主爆破药包上面适量填砂后，外加上一个9㎏控顶药包。随后自切割槽向上、下盘方向进行破顶爆破作业，上、下盘每次破顶爆破排数在8排以内；装药结构与倒梯段侧向崩矿相同。5.2.4.4联线采场爆破起爆系统是将孔内双根导爆索与孔口非电毫秒延时导爆管、雷管依次联结起来；采场爆破起爆顺序如下：101.VCR小断面掏槽爆破中心孔采用1段延时，其余各孔以同心圆或菱形对角方式依次起爆；掏槽中心孔与边孔间微差间隔时间为75ms~100ms，边孔间微差间隔25ms~50ms。VCR小断面掏槽爆破段位布置示意图见图5.2.4.4-1。2.倒梯段侧向崩矿、破顶爆破为采场中间孔先爆，呈“V”形向两侧对称起爆；边排孔滞后，单侧3~4个孔为一段次，呈一字形起爆；段间微差间隔25ms~50ms。倒梯段侧向崩矿段位布置示意图见图5.2.4.4-2，边孔段位布置示意图见图5.2.4.4-3。8d8d7d7d6d6d5d5d4d2d1d3d图5.2.4.4-1掏槽爆破段位布置示意图间柱间柱图5.2.4.4-2侧向崩矿爆破段位布置示意图1d1d2d2d2d2d3d3d3d3d4d4d4d4d5d5d5d5d6d6d6d7d间柱间柱111d6d4d3d图5.2.4.4-3边排孔爆破段位布置示意图1d1d1d3d3d3d6d6d6d4d4d4d间柱间柱5.2.5大规模出矿采场爆破完毕后，采用Atlas1030-3.8m3和Toro400-4.0m3铲运机从矿房两侧进路集中连续出矿，以缩短采场暴露时间。5.3劳动组织以上工艺过程需要的施工人员技术性强，涉及专业较广，各专业施工队伍按照节点依次进场施工（小班劳动组织见表5.3-1）。表5.3-1劳动组织配备表序号专业名称人员数施工范围备注1调度3现场管理2安全、技术人员43掘进分队18硐室、巷道施工4支护分队8硐室、巷道支护5中孔分队14中孔拉底施工6深孔分队13深孔爆破、施工7出矿分队10出矿8运输分队12运矿合计82126.材料与设备本工法采用的材料均为冶金矿山生产常规材料，采用的特殊机具设备见表6.1-1。表6.1-1机具设备表序号设备名称设备型号单位数量用途1风动凿岩机YT28台12普通凿岩2风动凿岩机YSP-45台3切割井3装载机LG930台2采切出碴4中孔钻机YGZ-90台2中孔施工5装药器BQ-100台2中孔爆破6潜孔钻机T-150台2深孔施工7增压机VY40/6-18型台2深孔施工8铲运机Toro400-4.0m3台1矿房出矿9铲运机Atlas1030-3.8m3台1矿房出矿10砼喷射机PZ-5B台1支护7.质量控制7.1工程质量控制标准7.1.1本工法所有采准、切割工程中的硐室、巷道施工质量执行的现行国家规范及行业标准。1.《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）。2.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）。3.《冶金矿山井巷工程质量检验评定标准》（YBJ218-1989）。7.1.2中深孔施工偏差控制按表7.1.2-1。137.1.3深孔施工偏差控制按表7.1.3-1。表7.1.2-1中深孔施工允许偏差表序号项目允许偏差检查频率检验方法1孔深不小于设计且不大于设计0.2m施工时逐检、施工后随机检查自制标杆、坡度规、皮尺、垂球2排面角不得超过0.5°3倾斜角不得超过1°4孔位±0.1m全排检查用钢尺、皮尺表7.1.3-1深孔施工允许偏差表序号项目允许偏差检查频率检验方法1孔深盲孔不小于设计且不大于设计0.5m过程中全检、施工后隔孔检查测绳、坡度规、垂球2偏斜率不得超过1%3孔位±0.1m逐孔检查用钢尺、线绳7.2质量保证措施7.2.1建立完善的质量管理体系，按要求配备专兼职质量员，落实各自分工与责任。7.2.2采准、切割巷道、天井及硐室严格执行规程、规范，断面严禁欠挖，控制超挖；根据围岩情况及时调整凿爆技术参数，必要时采取适当支护措施。7.2.3拉底中深孔施工执行表7.1.2-1要求，施工中密切注意地14质变化，质量人员全程跟踪记录，不合格孔必须重新补孔。7.2.4中深孔、深孔装药过程中严格按规程要求操作，保证风压正常持续，特别注意雷管的段号，以免弄错，各脚线连接后专人看护，禁止无关人员接近，以免踩踏、拌扯造成损坏。7.2.5中深孔