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1、垂直深孔落矿阶段矿房法（VCR法）施工方案湖南涟邵建设工程（集团）有限责任公司 前言11. 地质概况32. 矿块布置43. 采场结构参数54. 工艺原理55. 工艺流程及操作要点55.1 施工工艺流程55. 2 操作要点66. 材料与设备167. 质量控制177. 1 工程质量控制标准177. 2 质量保证措施188. 安全措施19前言罗河铁矿床是由大型高磷高硫含钒磁铁矿及大型硫铁矿、大型石膏矿组成的多种隐伏矿床，主要采用垂直深孔阶段空场嗣后充填采矿方法（VCR法）和中深孔分段空场嗣后充填采矿方法回采，VCR法占回采量的75%。随着新型潜孔钻机的发展以及大型无轨设备的应用，垂直深孔落矿阶段矿房
2、法与其它采矿方法相比，以作业环境安全、劳动效率高、工程成本低、矿房回采速度快及出矿能力大且连续、集中等优点，逐渐成为国内采矿业的主流采矿方法。我公司施工中采用的井下无轨设备主要采用阿特拉斯(ATLAS)的ST系列铲运机、BOOMER系列凿岩台车、SIMBA系列中深孔台车，也有国产的JCCY、ACY和WJ系列铲运机，具备熟练操作和维修上述无轨设备人员近百余人。在实际生产过程中，我公司ST-1030铲运机效率达到年出矿45万吨、Boomer281达到年掘进3600米（最高月产量400米）、SimbaH1354年中深孔量8万米（月产量8000米）。如果由我公司承担罗河铁矿2012年完成两个矿房的拉底
3、回采任务，需配置的中深孔凿岩台车SimbaH1354、平巷凿岩台车BOOMER281设备可以立即进场作业；如果下一步由我公司承担年回采矿石任务200万吨，将配置深孔凿岩台车4台，中深孔SimbaH1354设备1台、平巷凿岩台车Boomer281设备2台，6m3铲运机4台。以我公司所具备的技术、机械化的装备、多年积累的施工经验及管理能力，完全可以在产量、质量、安全与工期上达到贵公司要求。我公司从2001年起先后通过了ISO14001：2000（2004）质量保证体系、GB/T28001-2001职业健康安全体系和ISO14001：2004环境管理体系三证的认证，并以此为基础进行全面质量控制与HS
4、E的管理工作，将PDCA全面质量管理原理运用于采矿生产中，将事故树和生物钟法则运用于安全隐患预测分析和控制中，使项目施工的全过程，做到“精心组织、统筹安排、安全高效、文明施工”。垂直深孔落矿阶段矿房法（VCR法）施工方案1. 地质概况罗河铁矿矿体埋藏在-382-846m标高，东浅西深，距地表深度最浅425m，最深856m。总趋势为纵向上向南西倾状，倾伏角312。横向上大致呈一穹状。I号矿体为本矿床规模最大的矿体，水平投影呈近似椭圆形，长轴呈北东东向延伸。平均长轴1911m，短轴平宽1099m。矿体形态为似层状透镜状，分枝复合现象频繁，矿体倾角10。最小厚度2.03m，最大141.68m，平均5
5、9.66m。号矿体为矿体最下部的矿体，矿体呈半环状，开口于南东部，中部为无矿带。环边长度北部1163m，南部636m，西部938m。矿体为透镜状，似层状，倾角10，最小厚度2m，最大厚度84.19m，平均21.61m。矿岩物理力学性质：1、矿石体重：磁铁矿 3.69t/m3； 黄铁矿 3.19 t/m3； 2、岩石： 2.89 t/m3。3、松散系数：矿石 1.5； 岩石 1.5。4、普氏硬度系数：矿石 1216 岩石 814。5、近矿围岩及夹石含矿率：14.55%。2. 矿块布置阶段划分：东区划分为二个阶段回采，分别是-560m阶段和-620m阶段。-560m阶段运输水平已经形成，首采-56
6、0m阶段。沿南北向每90m布置1条盘区联络巷。盘区联络巷布置矿柱中，矿柱宽度18m，两盘区联络巷矿柱外即为采场，沿南北向布置。根据-560m、-545m、-455m中段划分，出矿水平确定为-540m水平，凿岩水平为-455m水平，采场最大高度85m。需要说明的是，高度大于60m以上的采场比例不大。盘区内划分一步采场和二步采场。一步采场在初期隔三采一，后期隔一采一。一步采场根据矿体稳固性情况可一次回采，也可分两次回采，二步采场分两次回采，即二步采场回采长度为36m。3. 采场结构参数采场结构参数：沿南北向布置，矿房、矿柱均为长度72m，宽度18m，采场最大高度85m。4. 工艺原理中深孔拉底形成
7、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下部采准、切割巷道施工上部深孔施工 VCR小断面掏槽倒梯段侧向崩矿边
8、排孔、破顶爆破矿房集中连续出矿5. 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）。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20m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. 切割井采用反井钻机掘出直径1.2米的天井，然后扩大，
9、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（76mm）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。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
10、硐室中线每侧超宽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24排中深孔不施工，在下盘适当多布置24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，采场凿岩采用simba364或CK150D型环形潜孔钻机进行下向凿岩施工，孔径165mm，垂直平行排列，偏斜率不超过1%；靠近上盘位置
11、可适当布置几排倾斜孔。深孔布置见图5. 2. 3-1。5. 2. 4 VCR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：起爆联线装药堵孔测孔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
12、，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0.2m0.4m区间处进行固定，随后向孔内填河砂或岩粉0.4 m0.7m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
13、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1118个，掏槽面积30 m240m2，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1.6 m 2m；药包下部采用河砂或岩粉堵塞，堵塞长度0.4m0.7m，药包上部采用细粒岩粉、河砂联合堵塞，堵塞长度0.5m0.8m，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16m20m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46排，崩矿步距10m18
14、m；侧向崩矿分段高度10m12m，崩矿量每次在7000t14000t，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25kg36kg，最下层药包埋置深度1.6m2.0m，下部用岩粉堵塞，堵塞长度为0.5m0.8m，层间空气间隔长度1.2m1.5m，最上层药包堵塞料为岩粉或河砂，堵塞长度1.2m1.4m。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。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，或采用毫秒延期雷管滞后爆破。在一步骤回采矿房时，边排
15、孔采用光面爆破，孔间距一般为2.0m*2.0m，边孔至采场边界0.5m；当二步骤回采矿柱时，矿柱两侧为充填体，矿柱的布孔原则是保护两侧的充填体，尽量减少爆破规模过大所引起的充填体的垮落。边排孔采用2.m*2.0m的布孔参数，实行加强松爆破，边孔距充填体边界1.7m。两个步骤的回采边排孔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8m12m，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
16、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：1. 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75ms100ms，边孔间微差间隔25ms50ms。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34个孔为一段次，呈一字形起爆；段间微差间隔25ms50ms。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.
17、4-3。5. 2. 5 大规模出矿采场爆破完毕后，采用SANDVIK LH514E电动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。采场结构参数为长*宽*高=72*18*85，采场拉底高度20m，底部堑沟拉底矿量约5.3万吨，底柱矿量约4.3万吨，采场上部矿量约31万吨。下部堑沟拉底中深孔量约6500m，采用SimbaH1354施工，打孔时间1个月，出矿时间为1个月，下部堑沟拉底形成时间2个月。上部深孔量约为1万m，采用Simba364或两台CK150D型钻机施工，打孔时间约2个月。打孔完成后切槽、侧向爆破。切槽高度16米以上后，可以侧向爆破，每次爆破矿量1万吨，出矿0.4万吨，爆破时
18、间2个月，出矿12万吨。然后大量出矿，剩余矿量19万吨，按每天出矿量0.22万t，出矿时间3.5个月，上部回采时间约7.5个月。一个采场在采准切割完成后爆破回采时间约9.5个月。5. 3充填采场大量出矿完毕后，立即进行充填准备。从凿岩水平吊挂泄水管，在出矿水平砌筑泄水挡墙。一步采场充填料灰砂比为1：41：6，二步采场底部15m采用灰沙比1:4全尾砂胶结充填，其余采用灰砂比1：81：10进行胶结充填。采场封闭采用实践中总结出的柔性封闭，其优点是：底部脱水效果好、减少封闭门压力、降低生产成本，采用100mm塑料波纹管脱水，其脱水效果能达到4.5t/h，并悬吊方便。6. 材料与设备本方案采用的材料均
19、为冶金矿山生产常规材料，采用的特殊机具设备及材料见表6.1、表6.2、表6.3。潜孔钻机Simba364和CK150D技术经济比较见附表。表6. 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台凿岩2凿岩台车Boomer281掘进台车台凿岩3中孔钻机SimbaH1354台凿岩4潜孔钻机Simba364或CK150D台凿岩5空压机RHP825E型移动式空压机台增压6增 压 机 VY40/6-18型台增压7铲 运 机SANDVIK LH514E电动铲运机台出矿8铲 运 机SANDVIK LH514柴油铲运机台出矿或牵引9天井钻机ZFY1.2/120台下部切割天井10砼喷
20、射机PZ-5B台支护表6.2火工材料序号材料名称规格型号数量用途1炸药岩石乳化炸药爆破2导爆索塑料导爆索传爆3导爆管毫秒延期起爆4起爆脚线塑料导爆管传爆表6.3.炮孔堵塞材料序号材料名称规格型号数量用途1水泥塞150mm炮孔下部吊孔2铁丝14#或16#固定水泥塞3孔口横棍L=1000mm固定铁丝的竹杆4竹筒1.0m、1.5m中间分段5黄沙、岩渣孔底、孔口堵塞7. 质量控制7. 1 工程质量控制标准7.1.1 本施工方案所有采准、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（GBJ 213-90）。2.锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB 50086-2
21、001）。3.冶金矿山井巷工程质量检验评定标准（YBJ 218-1989）。7. 1. 2 中深孔施工偏差控制按表7.1.2-1。7. 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0.53倾斜角不得超过14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
22、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
23、. 5 中深孔拉底爆破必须严格按照爆破规程及爆破设计进行操作，确保装药所需风压，做到装药密实、堵塞牢靠；联线做到段位布置、线路顺序正确、绑扎可靠；技术、安全人员全程监督检查。7. 2. 6 深孔施工执行表7. 1. 3-1要求，施工中做到定位准确、成孔规范，期间密切注意地质变化，地质人员全程跟踪记录，技术人员根据现场情况及时调整参数；深孔施工完毕注意对孔口的保护。7. 2. 7 深孔测孔做到每炮每孔必测，记录清晰，使孔底情况一目了然；堵孔牢固密实，装药轻拿轻放，药包必须吊装至设计位置，出现药包卡孔必须小心妥善处理；联线做到段位布置、线路顺序正确、绑扎可靠；技术、安全人员全程监督检查。7. 2.
24、 8 深孔间隔装药时空气间隔塞下放时应小心谨慎，以避免掉入孔内砸断导爆索。7. 2. 9 矿房出矿应按照中深孔、深孔各阶段的要求进行。8. 安全措施8. 1 认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合自身实际情况和工程特点，建立专职安全员和班组兼职安全员的安全管理网络，执行安全生产责任制，责任落实到人，确保爆破安全。所有施工人员经教育培训合格后持证上岗。 8. 2 各施工现场按金属非金属矿山安全规程GB16423-2006中的防火、防爆、防触电要求进行布置，安全标识、标牌要符合规程、规范要求。8. 3 加强火工器材管理，炸药、雷管等火工材料的运输、存放、领用及退库严格按
25、照爆破安全规程GB6722-2003执行。炸药、雷管分开运输、存放；料场、仓库及加工现场确保各类物品的安全距离；施工现场安全距离范围内严禁吸烟、严禁携带火种。 8. 4 中深孔堵孔处理必须使用铜质或木质工具，动作必须缓慢、谨慎；深孔装药动作轻柔、轻拿轻放，中深孔起爆药包、深孔药包加工、吊装过程必须使用铜质或木质等防静电器具；严禁向孔内投掷药包及其它杂物。8. 5 爆破前做好矿属各单位及下属分队的爆破通知工作；爆破作业区域做好警戒，各相关出入口设专人把守，无关人员严禁进入作业区；大爆破前所有人员撤至地表，各单位负责人签字确认后，方可起爆；出于安全及减少影响生产时间等考虑，大爆破起爆时间定于交接班
26、时段。爆破后由专职安全员检查，具备恢复生产条件后由爆破总指挥下令恢复生产。8. 6 加强巷道、硐室顶板管理，注重日常敲帮问顶工作，及时排除浮石、危岩，每日矿房出矿前均需对各处彻底检查，及时排除安全隐患；加强各处巷道、硐室支护工作。 8. 7 加强井下各产尘点的洒水降尘工作，溜井口、放矿机各重点部位安装喷头强制降尘；各队负责各自区域内周期性喷水降尘工作。8. 8 做好日常通风、排烟工作，大爆破后的各风机站、局扇的强制通风排烟尤为重要；经检测各种有害气体低于爆破安全规程规定以下值时方可进行后续作业；时刻做到不蛮干、不冒险，宁等一小时，不抢一分钟的原则。8. 9 施工现场临时供电严格按照施工现场临时用电安全技术规范有关规定执行，电缆线路悬挂牢靠，布置合理，电气设备、线路必须绝缘良好；工作面照明必须使用36V安全电压。8. 10 入坑人员必须携带使用放电时间较长的照明灯具，佩戴安全帽、绝缘矿靴、防尘防毒口罩、工作服等劳动保护用品。8. 11 施工时搭设平台应牢固可靠、安全可行；登高爬梯应佩戴安全带、安全绳等设施。8. 12 爆破前各种消防、安全设施必须到位，消防救护人员在井口值班，保证安全措施可靠，机电队应对通风系统及设备进行检修维护，确保正常运转。8. 13 确保井上、井下各处通讯畅通无阻，确保各处联系正常。
