謝國強(qiáng)

[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(yīng)用。文章回顧了VCR采礦法在礦區(qū)的使用歷程，同時(shí)分析了這種采礦方法的利與弊，最終展望發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]VCR采礦法 采礦 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）04-0272-01

VCR采礦法是在分層爆破漏斗理論基礎(chǔ)上，挖掘方法以球形裝藥為主要特點(diǎn)[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(jìn)了在礦業(yè)的發(fā)展步伐。雖然VCR采礦法優(yōu)缺點(diǎn)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(jī)械化、高自動(dòng)化以及高階段大直徑深孔技術(shù)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(chǔ)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(yīng)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(gè)世紀(jì)八十年代初開始引用這種采礦技術(shù)，并廣泛推廣使用。

1.2 VCR采場布局

對(duì)VCR礦區(qū)，在頂部和底部分別切頂、拉底巷道掘進(jìn)。采場垂直布局，鉆井工作是在礦體寬度范圍內(nèi)進(jìn)行，從上到下，拉削鉆大直徑炮孔。對(duì)炮孔底部，將預(yù)先準(zhǔn)備好的炸藥填充進(jìn)去，以此進(jìn)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(gè)，就開采一個(gè)，厚度和漏斗在同一深度，對(duì)拉底層，使用出礦設(shè)備將礦石拉走，當(dāng)一層爆破之后，有助于后續(xù)爆破的順利進(jìn)行。

1.3 鑿巖

潛孔鉆機(jī)。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(gè)洞；自動(dòng)鉆孔機(jī)可以完全自動(dòng)化，通過可編程邏輯控制器對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，該鉆井平臺(tái)完全自動(dòng)化，包含對(duì)鉆架角的控制，螺桿的連接和拆卸序列，并通過液壓，旋轉(zhuǎn)，扭矩和位置傳感器監(jiān)測鉆井機(jī)的性能。當(dāng)使用自動(dòng)控制時(shí)，操作人員只需使用鍵盤輸入控制臺(tái)的角度、傾斜和深度來進(jìn)行鉆孔，鉆機(jī)有效發(fā)揮各種功能。鉆孔后，鉆桿自動(dòng)拆除，保持良好。與人工挖孔鉆機(jī)相比，自動(dòng)鉆孔機(jī)，因?yàn)榕懦巳藶橐蛩氐母蓴_，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(jī)理研究表明，球狀或球形裝藥效果最好，在實(shí)際作業(yè)中，將球形藥包裝在圓柱孔中是不現(xiàn)實(shí)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(nèi)燃鏟運(yùn)機(jī)向電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)變

為了有效應(yīng)對(duì)內(nèi)燃鏟運(yùn)機(jī)出礦的缺點(diǎn)，克賴頓使用的了規(guī)格為1.3立方米的電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦，無煙，噪音低，可以營造一個(gè)良好的井下作業(yè)環(huán)境，效率高，成本低。因?yàn)楫a(chǎn)運(yùn)機(jī)運(yùn)出的礦石數(shù)量增大，單位礦石費(fèi)用反而較低，對(duì)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)而言，這種變動(dòng)更大。對(duì)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)采準(zhǔn)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?yàn)橐恍╇妱?dòng)鏟運(yùn)機(jī)配置了固定電源，要想提供出礦水平，還要進(jìn)行理想的采準(zhǔn)布置。

2.2 遙控鏟礦機(jī)

后期使用VCR采礦，有可能產(chǎn)生冒落現(xiàn)象，還會(huì)出現(xiàn)一些礦石脫離礦巷地段，這段距離非常遠(yuǎn)。面對(duì)這種情況。如果駕駛作業(yè)的采礦工人進(jìn)行采礦作業(yè)，有可能因?yàn)橐恍┬⌒偷V石冒落擊中人，這是非常危險(xiǎn)的，無法確保采礦作業(yè)的正常進(jìn)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(duì)鉛鋅礦的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)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(yīng)市場對(duì)礦石的需求，VCR采礦法后續(xù)通過改進(jìn)，終于形成了世界上第一臺(tái)遙控型的鏟運(yùn)機(jī)，從實(shí)踐反饋得知，使用這種遙控鏟運(yùn)機(jī)，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(yùn)機(jī)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(yùn)機(jī)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(yùn)機(jī)，并推廣使用。

我國生產(chǎn)型號(hào)為YK-1的鏟運(yùn)機(jī)，不僅方便操控，同時(shí)也可以駕駛運(yùn)行，在采礦末期，使用這種采礦機(jī)械，通過遙控的方式，就可以實(shí)現(xiàn)出礦。采礦前期和中期應(yīng)用VCK采礦，即使面對(duì)復(fù)雜的采礦條件下，也能縮短采礦過程中的裝、運(yùn)和卸時(shí)間。應(yīng)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(jì)，也創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。從我國對(duì)鉛鋅礦的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，使用遙控鏟運(yùn)機(jī)，一個(gè)4萬噸左右的礦石應(yīng)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(jì)效益多達(dá)15萬元。為了確保鏟運(yùn)機(jī)在工作時(shí)，保持穩(wěn)定性和安全性，降低鏟運(yùn)過程的維修費(fèi)用，加拿大鎳公司正在對(duì)遙控實(shí)驗(yàn)中的微機(jī)進(jìn)行研究。

2.3 高效率出礦方式，連續(xù)出礦系統(tǒng)

應(yīng)用VCR法開采，雖然這種模式較為可靠，但裝車，運(yùn)輸，卸車是間歇操作，不利于鏟運(yùn)能力的提高。對(duì)鏟運(yùn)機(jī)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(gòu)成是一個(gè)移動(dòng)顎式破碎機(jī)和連續(xù)裝載機(jī)，配置型號(hào)分別為Eagle/CMS/型、CL-1000型，兩部分構(gòu)成：DME/ CMS 型0 - 90度的膠帶機(jī)、DME/CMS 伸縮膠帶輸送機(jī)。該系統(tǒng)可直接將礦石送到礦石槽中。

CL- 1000型振動(dòng)連續(xù)裝載機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)。裝載機(jī)前端具有耐磨、高強(qiáng)度和高振動(dòng)顎板，振動(dòng)速度可以調(diào)整。振動(dòng)顎板用于輸送雙鏈刮板輸送機(jī)，經(jīng)久耐用，可運(yùn)輸大礦。當(dāng)裝載機(jī)應(yīng)用時(shí)，采用振動(dòng)顎板，改變礦堆的自然休止角，從而改變礦石的流動(dòng)狀態(tài)。在顎板往復(fù)振動(dòng)作用下，礦石是均勻，自動(dòng)和連續(xù)的，傳給雙鏈刮板輸送機(jī)，通過輸送帶，輸送到破碎機(jī)。針對(duì)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(jī)的低型組合結(jié)構(gòu)，這是可拆卸的、牽引的移動(dòng)，也能自行行走。破碎機(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)的進(jìn)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(shí)，連續(xù)開采系統(tǒng)使用顎式破碎機(jī)，出礦費(fèi)用可以從30%降低到60%。

該系統(tǒng)在銅崖南礦進(jìn)行了測試。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行135m，兩個(gè)人輪流操作，而礦能力明顯減弱。VCR法應(yīng)用下，保障了較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率，生產(chǎn)的安全性有了明顯提高。該方法的機(jī)械化達(dá)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(shí)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(diǎn)：VCR采礦法是-種先進(jìn)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(diǎn)，普遍應(yīng)用到國內(nèi)各礦區(qū)[2]。VCR采礦法提高勞動(dòng)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(jí)控制不力；不適用于細(xì)脈狀礦床。

結(jié)束語：

VCR法具有較高的采礦效率，普遍應(yīng)用到國內(nèi)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(jī)械化高水平的發(fā)展，高自動(dòng)化和高水平的大直徑深孔鉆技術(shù)的出現(xiàn)，VCR采礦法的優(yōu)勢顯現(xiàn)無遺，很明顯看出，應(yīng)用這種采礦方式，利大于弊，高參數(shù)，機(jī)械化程度高，自動(dòng)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(yīng)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)。