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技術(shù)團(tuán)隊(duì)在研發(fā)過(guò)程中，把安全高效開(kāi)采與無(wú)固廢精準(zhǔn)開(kāi)采技術(shù)緊密銜接，從源頭上破解了多年來(lái)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)兩難的困局。
科技如神奇而又萬(wàn)能的“魔盒”，一旦打開(kāi)，將會(huì)釋放出足以改變一個(gè)礦山命運(yùn)的巨大能量。河南嵩縣山金礦業(yè)有限公司對(duì)此有著深切的體會(huì)——今年上半年，該公司黃金產(chǎn)量同比增幅44.36%，利潤(rùn)總額同比增幅42.65%，提前45天實(shí)現(xiàn)雙過(guò)半。
“從建礦初期的連年虧損、入不敷出，到現(xiàn)在的盈利大戶(hù)、盆滿(mǎn)缽溢，公司能實(shí)現(xiàn)脫胎換骨般的變化，主要得益于無(wú)固廢精細(xì)化安全開(kāi)采技術(shù)的成功應(yīng)用，僅此項(xiàng)技術(shù)，近3年來(lái)就累計(jì)為公司新增利潤(rùn)11.6億元?！痹摴军h委書(shū)記、董事長(zhǎng)、總經(jīng)理王元民感觸頗深地說(shuō)。
壹
端著金碗討飯吃
“蝕變巖型金礦床猶如硬幣的正反面一樣，一方面由于‘蝕變’才造成金元素的聚集進(jìn)而形成了金礦床，有的地方蝕變巖性的金品位還比較高；另一方面卻又因‘蝕變’對(duì)周邊礦巖造成破壞，形成了許多破碎帶，影響了圍巖的穩(wěn)定性，增加了開(kāi)采難度?！痹摴具\(yùn)營(yíng)管理部部長(zhǎng)馬章印解釋說(shuō)：“區(qū)域構(gòu)造帶傾斜中厚破碎礦體屬于國(guó)內(nèi)外難采礦體，構(gòu)造帶與礦體交錯(cuò)，礦巖破碎，穩(wěn)固性差，開(kāi)采技術(shù)難度大；前期采用中深孔開(kāi)采損失貧化率高，技術(shù)難度大，復(fù)雜程度高?！?/span>
該公司礦山作為典型的蝕變巖型金礦，金礦床賦存于M1構(gòu)造蝕變破碎帶中，礦體沿走向和傾向變化顯著，特別是急傾斜金礦床品位價(jià)值高。但是，由于區(qū)域構(gòu)造帶內(nèi)的蝕變巖型金礦床構(gòu)造裂隙發(fā)育，礦巖完整性和穩(wěn)固性較差，礦山開(kāi)采過(guò)程中采場(chǎng)和巷道的支護(hù)難題無(wú)疑成為了最大的“攔路虎”。
該公司作為山東黃金企業(yè)，在礦山建礦初期，因?qū)υノ鞯貐^(qū)蝕變巖型金礦的認(rèn)識(shí)研究不夠、開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)不足，曾走過(guò)了一段彎路。他們開(kāi)始采用的分段中深孔鑿巖階段落礦的采礦方法，因礦山井下裂隙水發(fā)育、礦巖破碎且泥化嚴(yán)重，致使開(kāi)采損失貧化率極大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)應(yīng)采盡采，造成了金礦資源的浪費(fèi)。更重要的是，因礦山單個(gè)采場(chǎng)采準(zhǔn)切割工程周期過(guò)長(zhǎng)，采場(chǎng)個(gè)數(shù)少，采場(chǎng)生產(chǎn)接續(xù)困難，常常是“吃了上頓沒(méi)下頓”，等著“找米下鍋”，從而導(dǎo)致企業(yè)連年虧損，每年都得靠上面救濟(jì)過(guò)日子，嚴(yán)重制約了企業(yè)的發(fā)展。
守著金山豈能過(guò)窮日子，從不服輸?shù)纳綎|黃金人決定從頭做起，向科技尋求制勝之道。
尾砂經(jīng)濃密后壓濾制成磚
貳
工藝創(chuàng)新天地寬
說(shuō)干就干，時(shí)不我待。2014年，一個(gè)以該公司主要領(lǐng)導(dǎo)牽頭、技術(shù)骨干參加，聯(lián)合中南大學(xué)、重慶大學(xué)組成的“嵩縣山金礦業(yè)有限公司蝕變帶內(nèi)傾斜中厚破碎礦體安全開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)”攻關(guān)小組成立，并迅速投入工作。
技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)持續(xù)攻關(guān)，先后攻破了一系列長(zhǎng)期制約礦山安全高效開(kāi)采難題——發(fā)明冒落松散巖體內(nèi)頂板超前支護(hù)裝置，解決了構(gòu)造帶內(nèi)巷道掘進(jìn)頂板的預(yù)支護(hù)難題；發(fā)明巷道圍巖近場(chǎng)應(yīng)力調(diào)控方法，解決了巷道開(kāi)挖并進(jìn)行預(yù)支護(hù)后的巖石災(zāi)變難題；提出頂板鉆孔窺視實(shí)驗(yàn)與支護(hù)理論相結(jié)合，確定采場(chǎng)及巷道的支護(hù)方案，形成了急傾斜破碎金礦床支護(hù)安全保障技術(shù)。
在此基礎(chǔ)上，他們乘勢(shì)而上，又發(fā)明了急傾斜破碎礦體的分采方法，對(duì)不同質(zhì)量等級(jí)的礦巖“因礦生法”，Ⅲ~Ⅳ級(jí)礦巖采用精細(xì)化上向進(jìn)路法，Ⅴ級(jí)破碎礦巖則提出C料尾砂下向進(jìn)路法；發(fā)明擴(kuò)大礦房回采面積的工程方法，解決上向進(jìn)路三岔口暴露面積大的安全隱患；基于巖石動(dòng)力學(xué)參數(shù)的巖體可爆破性分級(jí)，提出安全進(jìn)路爆破方案，實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)高效爆破；發(fā)明溜井口大塊的全自動(dòng)破碎系統(tǒng)，并發(fā)明采場(chǎng)無(wú)軌與有軌耦合的礦石運(yùn)輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)高效出礦，形成了急傾斜破碎金礦床高效開(kāi)采技術(shù)。
這些安全高效開(kāi)采技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，不僅提高了礦山的安全系數(shù)，降低了開(kāi)采成本，還明顯提高了礦山回收率，實(shí)現(xiàn)了資源的應(yīng)采盡采。
新技術(shù)在全礦范圍內(nèi)推廣應(yīng)用近3年來(lái)，礦井生產(chǎn)能力由原來(lái)的每天500噸增長(zhǎng)至每天1100噸，礦石回收率由75%上升至97%，貧化率由35%降低至4%，選礦回收率達(dá)90%，新技術(shù)在全礦收益中占比100%，累計(jì)為礦山新增利潤(rùn)116178.73萬(wàn)元。
國(guó)內(nèi)行業(yè)專(zhuān)家對(duì)此技術(shù)給予高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為該項(xiàng)目成果填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)礦產(chǎn)的開(kāi)采空白，大幅提高了礦產(chǎn)資源利用率，提升了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，支撐了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使嵩縣山金扭虧為盈，對(duì)類(lèi)似礦山具有很好的示范作用，也能較好的適用于國(guó)內(nèi)有色、黑色、貴金屬地下礦山急傾斜破碎金礦床的低成本高效無(wú)固廢開(kāi)采，特別是眾多處于區(qū)域構(gòu)造帶下頂板破碎的難采礦床的開(kāi)采。
叁
無(wú)廢開(kāi)采護(hù)生態(tài)
既要采得出，更要吃得凈。該技術(shù)團(tuán)隊(duì)在研發(fā)過(guò)程中，把安全高效開(kāi)采與無(wú)固廢精準(zhǔn)開(kāi)采技術(shù)緊密銜接，從源頭上破解了多年來(lái)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)兩難的困局。
他們?cè)陂_(kāi)展分級(jí)尾砂似膏體充填基礎(chǔ)研究方面，研發(fā)了立式砂倉(cāng)高壓風(fēng)水兩用造漿噴嘴、充填管路送水裝置、快速切換裝置、充填管道預(yù)熱系統(tǒng)等4個(gè)專(zhuān)利，解決了細(xì)尾砂分級(jí)造漿及充填管道防凍的技術(shù)難題，提高了充填效率。同時(shí)，變革傳統(tǒng)的充填工藝及充填系統(tǒng)，采用新型礦山充填材料，同等配比下充填體強(qiáng)度提高6倍左右；研發(fā)了相配套的分級(jí)尾砂充填設(shè)備，建成一套中央集成式細(xì)尾砂似膏體自動(dòng)控制充填系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了料漿濃度達(dá)到73%的似膏體充填；創(chuàng)新性地對(duì)攪拌桶的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，有效解決了充填攪拌桶容積小、攪拌時(shí)間短等難題，為上向進(jìn)路法充填體自立性和下向進(jìn)路法高強(qiáng)度人工假底提供保障，形成了急傾斜破碎金礦床充填采礦安全保障技術(shù)。
對(duì)無(wú)法充填的尾砂如何處置，是金屬礦山普遍面臨的一個(gè)難題。該技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合安全高效開(kāi)采技術(shù)，先后開(kāi)展了細(xì)粒尾砂絮凝沉降特性與濃密機(jī)理研究等，井下分級(jí)尾砂充填后剩余的細(xì)粒級(jí)尾砂，經(jīng)濃密后壓濾制磚，不但形成了急傾斜破碎金礦床無(wú)固廢開(kāi)采技術(shù)，而且還保證了資源的吃干榨凈。
“我們采用井下廢石就地回填的措施，以及提出的井下分級(jí)尾砂充填后剩余的含泥細(xì)粒級(jí)尾砂經(jīng)濃密后壓濾制磚的綜合利用方案，使礦山尾砂利用率達(dá)到100%，真正徹底實(shí)現(xiàn)了綠色、安全、高效、清潔開(kāi)采。”王元民如數(shù)家珍地說(shuō)：“這樣不僅節(jié)約了土地，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，還從源頭上減輕了尾礦堆存壓力，為礦山高質(zhì)量發(fā)展贏得了時(shí)間和空間。我們以此為依托申報(bào)的‘嵩縣山金礦業(yè)有限公司資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境治理一體化工程’項(xiàng)目，獲評(píng)2021年綠色礦山重大工程獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這在全國(guó)具有很好的推廣示范意義。”（首席記者 王瓊杰 通訊員 張青麗）
（本文刊登于2022年8月29日《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》第2版）
