VCR采矿法在采矿工程中的应用

[摘 要]vcr采矿法，具有较高的采矿效率和生产能力，降低了成本，保障了采矿的安全，具有出色的切割工程优势，在矿区广泛应用。文章回顾了VCR采矿法在矿区的使用历程，同时分析了这种采矿方法的利与弊，最终展望发展。

[关键词]VCR采矿法 采矿 应用

中图分类号：TD23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0272-01

VCR采矿法是在分层爆破漏斗理论基础上，挖掘方法以球形装药为主要特点[1]。VCK采矿法自诞生以来，便朝向高科技的方向发展，以低成本、低消耗为发展方向，使得这种采矿方式不断完善和更新，从而推进了在矿业的发展步伐。虽然VCR采矿法优缺点共存，但可以明显地看出VCR采矿法利大于弊，尤其是伴随矿山高机械化、高自动化以及高阶段大直径深孔技术的发展。

1 VCR采矿法

1.1 VCR法的产生

VCR前是由加拿大工业有限公司和国际镍公司共同研发的，在漏斗爆破理论的基础上形成的，一经出现，首次用在了利瓦克矿上，后来广泛应用到其它矿山中。这种采矿模式具有较高的生产率，受到世界范围采矿业的普遍青睐，先后在美国、加拿大等一些国家使用，我国在上个世纪八十年代初开始引用这种采矿技术，并广泛推广使用。

1.2 VCR采场布局

对VCR矿区，在顶部和底部分别切顶、拉底巷道掘进。采场垂直布局，钻井工作是在矿体宽度范围内进行，从上到下，拉削钻大直径炮孔。对炮孔底部，将预先准备好的炸药填充进去，以此进行爆破，然后开采该层矿石，以此类推，矿藏深度和漏斗相齐。矿爆空间下面每爆破一个，就开采一个，厚度和漏斗在同一深度，对拉底层，使用出矿设备将矿石拉走，当一层爆破之后，有助于后续爆破的顺利进行。

1.3 凿岩

潜孔钻机。钻洞是垂直的，165mm直径，平均长度约56m，所有孔渗透拉底，便于观察炮孔是否出现偏斜，如果有需要，再打一个洞；自动钻孔机可以完全自动化，通过可编程逻辑控制器对控制参数进行调整，该钻井平全自动化，包含对钻架角的控制，螺杆的连接和拆卸序列，并通过液压，旋转，扭矩和位置传感器监测钻井机的性能。当使用自动控制时，操作人员只需使用键盘输入控制台的角度、倾斜和深度来进行钻孔，钻机有效发挥各种功能。钻孔后，钻杆自动拆除，保持良好。与人工挖孔钻机相比，自动钻孔机，因为排除了人为因素的干扰，精度较高，在一定范围控制了钻孔偏差。

1.4 装药和爆破

漏斗用的炸药是球形或者是椭圆形的。破岩机理研究表明，球状或球形装药效果最好，在实际作业中，将球形药包装在圆柱孔中是不现实的。所以，球形药包指的是长度与直径比为4 1：或小于6：1的药包。直径165mm，钻孔直径165mm的球形药包，长度1m是球形药包。

2 VCR采矿法演变历程

2.1 从内燃铲运机向电动铲运机转变

为了有效应对内燃铲运机出矿的缺点，克赖顿使用的了规格为1.3立方米的电动铲运机出矿，无烟，噪音低，可以营造一个良好的井下作业环境，效率高，成本低。因为产运机运出的矿石数量增大，单位矿石费用反而较低，对电动铲运机而言，这种变动更大。对电动铲运机采准布置，和出矿工艺相一致，才能提高工作效率，降低成本消耗。因为一些电动铲运机配置了固定电源，要想提供出矿水平，还要进行理想的采准布置。

2.2 遥控铲矿机

后期使用VCR采矿，有可能产生冒落现象，还会出现一些矿石脱离矿巷地段，这段距离非常远。面对这种情况。如果驾驶作业的采矿工人进行采矿作业，有可能因为一些小型矿石冒落击中人，这是非常危险的，无法确保采矿作业的正常进行，这就使得一些矿石不得不以丢弃的方式留在矿地，从我国对铅锌矿的统计发现，应用VCR采矿使用的矿石只占了一部分，其余很大部分损失掉了。为了适应市场对矿石的需求，VCR采矿法后续通过改进，终于形成了世界上第一台遥控型的铲运机，从实践反馈得知，使用这种遥控铲运机，提高了矿石的开采量，减少了成本的消耗，带来了较高的制造成本。遥控铲运机的出现为VCR的面临的困境寻求了新的突破。目前，萨德伯里地区使用了遥控铲运机在井下作业，具有不同的斗容量，世界上法国、芬兰开始使用遥控铲运机，并推广使用。

我国生产型号为YK-1的铲运机，不仅方便操控，同时也可以驾驶运行，在采矿末期，使用这种采矿机械，通过遥控的方式，就可以实现出矿。采矿前期和中期应用VCK采矿，即使面对复杂的采矿条件下，也能缩短采矿过程中的装、运和卸时间。应用VCR采矿法，通过遥控的方式，提高了采矿安全率，不仅经济，也创造了巨大的经济效益。从我国对铅锌矿的统计发现，使用遥控铲运机，一个4万吨左右的矿石应用VCR采矿能将原本丢弃的4000～6000吨矿石全部收回，提高了矿石可利用率，带来的经济效益多达15万元。为了确保铲运机在工作时，保持稳定性和安全性，降低铲运过程的维修费用，加拿大镍公司正在对遥控实验中的微机进行研究。

2.3 高效率出矿方式，连续出矿系统

应用VCR法开采，虽然这种模式较为可靠，但装车，运输，卸车是间歇操作，不利于铲运能力的提高。对铲运机出矿研究发现，更有效的挖掘方法，完全有效体现 VCR采矿法的优越性。国际镍公司正在研发一套连续开采系统。该系统的构成是一个移动颚式破碎机和连续装载机，配置型号分别为Eagle/CMS/型、CL-1000型，两部分构成：DME/ CMS 型0 - 90度的胶带机、DME/CMS 伸缩胶带输送机。该系统可直接将矿石送到矿石槽中。

CL- 1000型振动连续装载机履带行走机构。装载机前端具有耐磨、高强度和高振动颚板，振动速度可以调整。振动颚板用于输送双链刮板输送机，经久耐用，可运输大矿。当装载机应用时，采用振动颚板，改变矿堆的自然休止角，从而改变矿石的流动状态。在颚板往复振动作用下，矿石是均匀，自动和连续的，传给双链刮板输送机，通过输送带，输送到破碎机。针对有限的地下空间，出矿位置往往发生变化，连续开采系统采用：鹰颚式破碎机的低型组合结构，这是可拆卸的、牵引的移动，也能自行行走。破碎机的转弯半径为9m，最小高度4.3m，宽6.1地下空间可以充分急性作业。破碎机的进料口尺寸为760mm×1 016mm，排料口尺寸小于200mm，破碎能力300 ～ 500吨/小时，连续开采系统使用颚式破碎机，出矿费用可以从30%降低到60%。

该系统在铜崖南矿进行了测试。整个系统运行135m，两个人轮流操作，而矿能力明显减弱。VCR法应用下，保障了较高的劳动生产率，生产的安全性有了明显提高。该方法的机械化达到了较高的水平，降低了沉重的开采作业，工人几乎所有的时间在使用螺栓和金属丝网提供的安全保障，这是减少伤害率的主要因素之一。

3 VCR采矿法利与弊

VCR采矿法的主要优点：VCR采矿法是-种先进的采矿工艺，提高了生产效率，确保了作业安全等优点，普遍应用到国内各矿区[2]。VCR采矿法提高劳动生产率，采场少；降低了人力和采矿成本；采矿作业周期并没有出现生产性间歇；由于是在矿场外开采，保障了安全性；改变了底层控制，提高了开采效率；可循环型开采矿房和矿柱，只需要使用一种开采方式。VCR采矿法缺陷：利用高开采成本；工程控制要求高；等级控制不力；不适用于细脉状矿床。

结束语：

VCR法具有较高的采矿效率，普遍应用到国内众多的有色金属矿床开采中[3]。很明显，VCR采矿法优势是大于缺陷的，特别是随着矿井机械化高水平的发展，高自动化和高水平的大直径深孔钻技术的出现，VCR采矿法的优势显现无遗，很明显看出，应用这种采矿方式，利大于弊，高参数，机械化程度高，自动化程度高，连续出矿，必将成为VCR采矿法未来发展的态势。VCR采矿法应用到采矿工程中，显著提升了采矿效率，回顾这种采矿方法的发展历程不难发现，其经历了曲折发展，但是未来必将朝向高科技的方向，还需迎接更大的挑战。