面向礦山生產(chǎn) 解決技術(shù)難題
——贛州有色冶金研究所采礦科研回顧

◎ 張湘中｜文

江西有色金屬資源豐富，鎢、銅、鉭、鈮、稀土蘊(yùn)藏量及產(chǎn)量在國內(nèi)名列前茅，被譽(yù)為“五朵金花”。贛南的鎢和稀土蜚聲全球，并有“世界鎢都”、“稀土王國”的美稱。

為解決江西有色金屬礦山生產(chǎn)、建設(shè)中的技術(shù)難題，合理開發(fā)有色金屬資源，1963年，經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)，在贛州有色冶金研究所（原名江西有色冶金研究所）建立采礦研究室。人員主要從各礦山抽調(diào)技術(shù)骨干組成，其中有巋美山鎢礦總工程師李伯仙、小龍鎢礦總工程師杜素安、漂塘鎢礦總工程師蘭建中、大吉山鎢礦采礦工程師譚思明，以及地質(zhì)工程師何乃士、通風(fēng)防塵工程師晏孝辰等。首任室主任為省冶金廳采礦工程師楊啟運(yùn)。

成立之初，采礦室既無試驗(yàn)室，又缺少檢測(cè)手段，可以說是白手起家。在室主任帶領(lǐng)下，我們根據(jù)當(dāng)時(shí)礦山急需解決的重大技術(shù)課題，組織三大專題組，深入礦山調(diào)查研究。經(jīng)過五年左右的辛勤實(shí)踐，取得了良好效果，并在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

一是大吉山鎢礦采空區(qū)處理研究。該礦是我國最大的脈鎢礦山，開采歷史久，采空區(qū)復(fù)雜，安全威脅大。通過采空區(qū)分布及陷落坑調(diào)查，地表及井下巖移觀測(cè)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)弱面及巖體穩(wěn)定性分析，提出了采空區(qū)處理方案。特別是在地壓活動(dòng)明顯的礦脈密集帶，采取深孔強(qiáng)制崩落方法回采礦柱，抽采夾壁，既回收了大量礦石又消除了采空區(qū)，經(jīng)濟(jì)效果十分明顯，收到了一舉兩得的效果。

二是德興銅礦特厚礦體采礦方法研究。該礦是我國最大的斑巖型銅礦體，初期設(shè)計(jì)北山為地下開采，日處理原礦2500噸，長沙有色院設(shè)計(jì)，已開拓185米、125米兩個(gè)中段。試驗(yàn)采用深孔階段強(qiáng)制崩落法開采，用淺孔留礦法采礦房，形成補(bǔ)償空間，然后用深孔大爆破一次回采礦柱、頂柱。此法回采率高、效率高、作業(yè)安全。使該礦一投產(chǎn)便達(dá)到了設(shè)計(jì)能力，經(jīng)濟(jì)效果十分明顯。

三是下垅鎢礦通風(fēng)防塵研究。采取風(fēng)、水、密、管、查、護(hù)綜合措施，試驗(yàn)分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，鑿巖旁側(cè)供水、爆破后自動(dòng)灑水、自動(dòng)噴霧、自動(dòng)風(fēng)門等技術(shù)，進(jìn)一步提高了粉塵合格率，改善了作業(yè)條件。下垅鎢礦成為有色礦山通風(fēng)防塵的一面旗幟，得到冶金部、勞動(dòng)部表彰，來礦山參觀取經(jīng)者絡(luò)繹不絕。

文革期間，采礦室的科研工作，雖受到一定影響，但仍在繼續(xù)開展。并組織五、七小分隊(duì)，深入到有關(guān)礦山，結(jié)合生產(chǎn)搞科研。

上述鎢礦采空區(qū)處理方法，德興銅礦深孔階段強(qiáng)制崩落研究，江西鎢礦通風(fēng)防塵，三大項(xiàng)目1978年獲江西省革命委員會(huì)嘉獎(jiǎng)，其中江西鎢礦通風(fēng)防塵工作取得的成果，1978年9月獲全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)。

1978年，黨的十一屆三中全會(huì)召開，改革開放春風(fēng)吹遍神州大地。江西有色金屬工業(yè)面臨發(fā)展新機(jī)遇，也促進(jìn)了采礦科研開展。當(dāng)時(shí)，有兩大機(jī)遇：一是江西銅基地上馬，省冶金廳副廳長徐清（后任江西銅業(yè)公司黨委書記）主持的籌建組，邀請(qǐng)國內(nèi)專家對(duì)設(shè)計(jì)、科研單位提交的銅基地建設(shè)規(guī)劃及科研攻關(guān)課題、引進(jìn)消化項(xiàng)目進(jìn)行研討，以集思廣益、科學(xué)決策。其中確定由北京礦冶研究總院與贛州有色所承擔(dān)武山銅礦采礦方法研究。二是1981年10月國家科委、冶金部在江西西華山鎢礦召開首次全國鎢業(yè)科技工作會(huì)議（此前，有關(guān)科研院校長對(duì)江西、湖南、廣東的鎢礦、冶煉加工廠做了調(diào)查，為會(huì)議做了充分準(zhǔn)備）。時(shí)任國務(wù)院副總理兼國家科委主任方毅做了重要講話，并親筆寫了“牡丹亭前鎢業(yè)開盛會(huì)，西華山下礦產(chǎn)慶豐收”及“振興鎢業(yè)”題詞，給與會(huì)人員很大鼓舞。會(huì)議確定將鎢礦的地壓控制與開采列為國家科委項(xiàng)目。

從上世紀(jì)八十年代以來，采礦室相繼開展了鎢、銅、鉭、鈮、稀土礦山采礦方面課題研究，取得了33項(xiàng)獲獎(jiǎng)科研成果。其中重大的有以下八項(xiàng)：

一、武山銅礦采礦方法研究。該礦儲(chǔ)量大、品位高，但礦巖松軟，含硫高，易自燃，開采難度大。此課題由北京礦冶研究總院龔盛標(biāo)博士掛帥與本所、礦山合作完成。試驗(yàn)采用鋼筋混凝土假頂分層崩落法開采，同時(shí)采用支柱測(cè)力計(jì)與頂板沉降記錄儀對(duì)回采工作面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為參數(shù)選擇與作業(yè)安全提供依據(jù)，并引進(jìn)瑞典鏟運(yùn)機(jī)做采場(chǎng)出礦，取得了良好效果。其成果屬國內(nèi)首創(chuàng)，獲國家科委科研成果三等獎(jiǎng)。

二、盤古山鎢礦下部中段地壓活動(dòng)規(guī)律及控制方法研究。該礦開采歷史久，采空區(qū)復(fù)雜，1967年9月24日，696米以上6個(gè)中段，全高424米，面積10萬平方米，突然陷落，損失嚴(yán)重。因此，開展本課題研究是事關(guān)礦山安全、持續(xù)生產(chǎn)的重大課題。此項(xiàng)目由本所與江西冶金學(xué)院、礦山合作完成。通過礦區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查、巖石力學(xué)試驗(yàn)、巖體應(yīng)力測(cè)量、地面及井下巖移觀測(cè)、采區(qū)地壓綜合觀測(cè)及數(shù)學(xué)模擬，基本掌握了礦區(qū)地壓活動(dòng)規(guī)律，提出了下部中段地壓控制方案，并已付諸實(shí)施，確保了礦山安全生產(chǎn)。此課題獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

三、急傾斜薄礦脈留礦法工藝及設(shè)備研究。由本所、南昌有色設(shè)計(jì)院和礦山完成。其核心是引進(jìn)瑞典阿立馬克爬罐掘沿脈天井，取代支柱法掘天井，用于采場(chǎng)提升，配之以裝配式金屬小井及振動(dòng)放礦設(shè)備，提高了薄礦脈留法開采機(jī)械化水平，效果良好，屬國內(nèi)首次應(yīng)用。獲國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，有色總公司二等獎(jiǎng)。

四、降低宜春鉭鈮礦露采大塊率研究。由本所、南昌有色設(shè)計(jì)院及礦山承擔(dān)。該礦是我國最大的鉭鈮礦，露開開采，礦石為強(qiáng)鈉化花崗巖， 密堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙交切，爆破后大塊特多。試驗(yàn)采取調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)，分段裝藥、間隔裝藥、微差起爆、壓碴爆破，減震控制爆破等技術(shù)措施，大塊率明顯減少，二次破碎量相應(yīng)減少。本課題獲有色總公司三等獎(jiǎng)。

五、濕潤劑除塵研究。本所開發(fā)的新產(chǎn)品。鎢礦石含二氧化硅高，粉塵危害大，普遍采用混濕式作業(yè)。但由于水的表面張力大，對(duì)5微米以下微細(xì)粉塵捕獲效果差。研制的濕潤劑能降低水的表面張力，提高捕塵效果。本項(xiàng)目獲江西省政府成果二等獎(jiǎng)。

六、江西主要鎢礦防塵效果評(píng)價(jià)。通過對(duì)主要鎢礦通風(fēng)防塵的各項(xiàng)技術(shù)措施進(jìn)行分項(xiàng)檢測(cè)、評(píng)價(jià)，提出配套措施，以便于普及推廣。此項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，有色總公司二等獎(jiǎng)。

七、鋼絲繩在線檢測(cè)儀研制。本課題是在華中理工大學(xué)楊叔子教授（后任該校校長、中科院院士）的指導(dǎo)下，兩家合作完成。采用現(xiàn)場(chǎng)傳感、信息處理、計(jì)算機(jī)模式識(shí)別技術(shù)，使礦井提升鋼絲繩由定性發(fā)展到定量檢測(cè)、工作可靠、操作簡便。屬國內(nèi)領(lǐng)先。本產(chǎn)品獲江西省經(jīng)委、優(yōu)秀新產(chǎn)品一等獎(jiǎng)。

八、離子型稀土礦原地浸取新工藝研究。我國南方離子型稀土礦，是贛州有色所最早發(fā)現(xiàn)、命名，并研究成功提取、分離工藝技術(shù)。1978年獲江西革命委員會(huì)及全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)。采用池浸法生產(chǎn)混合稀土，由于工藝較簡單，浸取及沉淀劑來源容易，很快就自發(fā)的、廣泛的推廣生產(chǎn)。不少人因此而致富，有的成了巨富。但是這種自發(fā)的大范圍開采，池浸后的大量尾沙隨意堆放，造成了嚴(yán)重的水土流失和環(huán)境污染，其后果相當(dāng)嚴(yán)重。為從根本上解決這個(gè)問題，本室首先提出試驗(yàn)原地浸礦方法建議及課題申報(bào)書，得到有色南昌公司科技處雷元?jiǎng)滋庨L的大力支持，并親自到省科委匯報(bào)，省科委隨即批準(zhǔn)立項(xiàng)。本項(xiàng)目分兩個(gè)階段進(jìn)行，第一階段探索性試驗(yàn)，第二階段工業(yè)試驗(yàn)。

第一階段首先進(jìn)行室內(nèi)模擬試驗(yàn)，多次摸索，取得成功，隨即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)探索性試驗(yàn)。采用溝槽、鉆孔壓力注液，經(jīng)滲透和離子交換，由鉆孔及溝槽回收浸取液，試驗(yàn)效果良好，稀土浸取回收率達(dá)70%。本成果屬國內(nèi)首創(chuàng)，獲國家科委發(fā)明獎(jiǎng)，并發(fā)給發(fā)明專利證書。

第二階段工業(yè)試驗(yàn)。項(xiàng)目升級(jí)為八五國家重點(diǎn)項(xiàng)目，國家計(jì)委1991年7月批準(zhǔn)立項(xiàng)，合作單位增加了長沙礦冶研究所和長沙礦山研究院。工業(yè)試驗(yàn)采用網(wǎng)孔布液，靜壓滲液，負(fù)壓封底，綜合收液技術(shù)路線。工業(yè)試驗(yàn)證明，稀土浸取回收率保持在70%以上，工藝可靠，可大面積推廣。本項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

離子型稀土礦原地浸取開采，不但填補(bǔ)了國內(nèi)采礦技術(shù)的空白，而且在世界上也是獨(dú)一無二的創(chuàng)舉，具有重大的學(xué)術(shù)價(jià)值。

2013年是贛州有色冶金研究所采礦研究室建室50周年。由于老、中、青三代科研人員的勤奮攀登，取得了豐碩成果?；仡櫚雮€(gè)世紀(jì)的奮斗歷程，感到無比欣慰，因?yàn)槲覀儺吘篂橛猩饘俟I(yè)的發(fā)展盡了一份力量，我們無愧于這個(gè)偉大時(shí)代。