面向矿山生产 解决技术难题——赣州有色冶金研究所采矿科研回顾

◎ 张湘中｜文

江西有色金属资源丰富，钨、铜、钽、铌、稀土蕴藏量及产量在国内名列前茅，被誉为“五朵金花”。赣南的钨和稀土蜚声全球，并有“世界钨都”、“稀土王国”的美称。

为解决江西有色金属矿山生产、建设中的技术难题，合理开发有色金属资源，1963年，经上级主管部门批准，在赣州有色冶金研究所（原名江西有色冶金研究所）建立采矿研究室。人员主要从各矿山抽调技术骨干组成，其中有岿美山钨矿总工程师李伯仙、小龙钨矿总工程师杜素安、漂塘钨矿总工程师兰建中、大吉山钨矿采矿工程师谭思明，以及地质工程师何乃士、通风防尘工程师晏孝辰等。首任室主任为省冶金厅采矿工程师杨启运。

成立之初，采矿室既无试验室，又缺少检测手段，可以说是白手起家。在室主任带领下，我们根据当时矿山急需解决的重大技术课题，组织三大专题组，深入矿山调查研究。经过五年左右的辛勤实践，取得了良好效果，并在生产中推广应用。

一是大吉山钨矿采空区处理研究。该矿是我国最大的脉钨矿山，开采历史久，采空区复杂，安全威胁大。通过采空区分布及陷落坑调查，地表及井下岩移观测，地质结构弱面及岩体稳定性分析，提出了采空区处理方案。特别是在地压活动明显的矿脉密集带，采取深孔强制崩落方法回采矿柱，抽采夹壁，既回收了大量矿石又消除了采空区，经济效果十分明显，收到了一举两得的效果。

二是德兴铜矿特厚矿体采矿方法研究。该矿是我国最大的斑岩型铜矿体，初期设计北山为地下开采，日处理原矿2500吨，长沙有色院设计，已开拓185米、125米两个中段。试验采用深孔阶段强制崩落法开采，用浅孔留矿法采矿房，形成补偿空间，然后用深孔大爆破一次回采矿柱、顶柱。此法回采率高、效率高、作业安全。使该矿一投产便达到了设计能力，经济效果十分明显。

三是下垅钨矿通风防尘研究。采取风、水、密、管、查、护综合措施，试验分区通风系统，凿岩旁侧供水、爆破后自动洒水、自动喷雾、自动风门等技术，进一步提高了粉尘合格率，改善了作业条件。下垅钨矿成为有色矿山通风防尘的一面旗帜，得到冶金部、劳动部表彰，来矿山参观取经者络绎不绝。

文革期间，采矿室的科研工作，虽受到一定影响，但仍在继续开展。并组织五、七小分队，深入到有关矿山，结合生产搞科研。

上述钨矿采空区处理方法，德兴铜矿深孔阶段强制崩落研究，江西钨矿通风防尘，三大项目1978年获江西省革命委员会嘉奖，其中江西钨矿通风防尘工作取得的成果，1978年9月获全国科学大会奖励。

1978年，党的十一届三中全会召开，改革开放春风吹遍神州大地。江西有色金属工业面临发展新机遇，也促进了采矿科研开展。当时，有两大机遇：一是江西铜基地上马，省冶金厅副厅长徐清（后任江西铜业公司党委书记）主持的筹建组，邀请国内专家对设计、科研单位提交的铜基地建设规划及科研攻关课题、引进消化项目进行研讨，以集思广益、科学决策。其中确定由北京矿冶研究总院与赣州有色所承担武山铜矿采矿方法研究。二是1981年10月国家科委、冶金部在江西西华山钨矿召开首次全国钨业科技工作会议（此前，有关科研院校长对江西、湖南、广东的钨矿、冶炼加工厂做了调查，为会议做了充分准备）。时任国务院副总理兼国家科委主任方毅做了重要讲话，并亲笔写了“牡丹亭前钨业开盛会，西华山下矿产庆丰收”及“振兴钨业”题词，给与会人员很大鼓舞。会议确定将钨矿的地压控制与开采列为国家科委项目。

从上世纪八十年代以来，采矿室相继开展了钨、铜、钽、铌、稀土矿山采矿方面课题研究，取得了33项获奖科研成果。其中重大的有以下八项：

一、武山铜矿采矿方法研究。该矿储量大、品位高，但矿岩松软，含硫高，易自燃，开采难度大。此课题由北京矿冶研究总院龚盛标博士挂帅与本所、矿山合作完成。试验采用钢筋混凝土假顶分层崩落法开采，同时采用支柱测力计与顶板沉降记录仪对回采工作面进行监测，为参数选择与作业安全提供依据，并引进瑞典铲运机做采场出矿，取得了良好效果。其成果属国内首创，获国家科委科研成果三等奖。

二、盘古山钨矿下部中段地压活动规律及控制方法研究。该矿开采历史久，采空区复杂，1967年9月24日，696米以上6个中段，全高424米，面积10万平方米，突然陷落，损失严重。因此，开展本课题研究是事关矿山安全、持续生产的重大课题。此项目由本所与江西冶金学院、矿山合作完成。通过矿区工程地质调查、岩石力学试验、岩体应力测量、地面及井下岩移观测、采区地压综合观测及数学模拟，基本掌握了矿区地压活动规律，提出了下部中段地压控制方案，并已付诸实施，确保了矿山安全生产。此课题获国家科技进步二等奖。

三、急倾斜薄矿脉留矿法工艺及设备研究。由本所、南昌有色设计院和矿山完成。其核心是引进瑞典阿立马克爬罐掘沿脉天井，取代支柱法掘天井，用于采场提升，配之以装配式金属小井及振动放矿设备，提高了薄矿脉留法开采机械化水平，效果良好，属国内首次应用。获国家科技进步三等奖，有色总公司二等奖。

四、降低宜春钽铌矿露采大块率研究。由本所、南昌有色设计院及矿山承担。该矿是我国最大的钽铌矿，露开开采，矿石为强钠化花岗岩， 密坚硬，节理裂隙交切，爆破后大块特多。试验采取调整孔网参数，分段装药、间隔装药、微差起爆、压碴爆破，减震控制爆破等技术措施，大块率明显减少，二次破碎量相应减少。本课题获有色总公司三等奖。

五、湿润剂除尘研究。本所开发的新产品。钨矿石含二氧化硅高，粉尘危害大，普遍采用混湿式作业。但由于水的表面张力大，对5微米以下微细粉尘捕获效果差。研制的湿润剂能降低水的表面张力，提高捕尘效果。本项目获江西省政府成果二等奖。

六、江西主要钨矿防尘效果评价。通过对主要钨矿通风防尘的各项技术措施进行分项检测、评价，提出配套措施，以便于普及推广。此项目获国家科技进步三等奖，有色总公司二等奖。

七、钢丝绳在线检测仪研制。本课题是在华中理工大学杨叔子教授（后任该校校长、中科院院士）的指导下，两家合作完成。采用现场传感、信息处理、计算机模式识别技术，使矿井提升钢丝绳由定性发展到定量检测、工作可靠、操作简便。属国内领先。本产品获江西省经委、优秀新产品一等奖。

八、离子型稀土矿原地浸取新工艺研究。我国南方离子型稀土矿，是赣州有色所最早发现、命名，并研究成功提取、分离工艺技术。1978年获江西革命委员会及全国科学大会奖励。采用池浸法生产混合稀土，由于工艺较简单，浸取及沉淀剂来源容易，很快就自发的、广泛的推广生产。不少人因此而致富，有的成了巨富。但是这种自发的大范围开采，池浸后的大量尾沙随意堆放，造成了严重的水土流失和环境污染，其后果相当严重。为从根本上解决这个问题，本室首先提出试验原地浸矿方法建议及课题申报书，得到有色南昌公司科技处雷元勋处长的大力支持，并亲自到省科委汇报，省科委随即批准立项。本项目分两个阶段进行，第一阶段探索性试验，第二阶段工业试验。

第一阶段首先进行室内模拟试验，多次摸索，取得成功，随即进行现场探索性试验。采用沟槽、钻孔压力注液，经渗透和离子交换，由钻孔及沟槽回收浸取液，试验效果良好，稀土浸取回收率达70%。本成果属国内首创，获国家科委发明奖，并发给发明专利证书。

第二阶段工业试验。项目升级为八五国家重点项目，国家计委1991年7月批准立项，合作单位增加了长沙矿冶研究所和长沙矿山研究院。工业试验采用网孔布液，静压渗液，负压封底，综合收液技术路线。工业试验证明，稀土浸取回收率保持在70%以上，工艺可靠，可大面积推广。本项目获国家科技进步二等奖。

离子型稀土矿原地浸取开采，不但填补了国内采矿技术的空白，而且在世界上也是独一无二的创举，具有重大的学术价值。

2013年是赣州有色冶金研究所采矿研究室建室50周年。由于老、中、青三代科研人员的勤奋攀登，取得了丰硕成果。回顾半个世纪的奋斗历程，感到无比欣慰，因为我们毕竟为有色金属工业的发展尽了一份力量，我们无愧于这个伟大时代。