作者：李冬萍

5月26日，由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會主持的中國有色集團科技成果評價會在中國有色大廈舉行，中國有色集團出資企業(yè)中色非洲礦業(yè)公司（簡稱中色非礦）、北京科技大學、中國有色集團聯(lián)合完成的“贊比亞謙比希銅礦破碎緩傾斜礦體開采及膏體充填關(guān)鍵技術(shù)研究”科技成果經(jīng)報告、質(zhì)詢、答辯、討論等環(huán)節(jié)，取得96分的綜合評分，研究成果被評價為富水破碎緩傾斜中厚礦體回采方面的國際領(lǐng)先水平。

謙比希銅礦西礦體賦存條件復雜，傾角較緩、厚度中等、地下水豐富、礦巖破碎、遇水易泥化崩解，存在開采安全性差、生產(chǎn)能力低、采礦成本高等問題，屬世界性采礦難題。如何攻克一個個技術(shù)難題，實現(xiàn)達產(chǎn)達標、高效開采，成為中色非礦必須面對的挑戰(zhàn)。在2010年、2012年中國有色集團科技計劃“謙比希銅礦西礦體緩傾斜破碎礦床采礦方法試驗研究”和“謙比希礦膏體充填關(guān)鍵技術(shù)與工藝研究”的立項支持下，中色非礦總結(jié)多年來海外技術(shù)攻關(guān)工作經(jīng)驗，與北京科技大學的采礦領(lǐng)域?qū)＜医M成聯(lián)合攻關(guān)組。經(jīng)過4年多的不懈努力，克服海外科研的重重困難，開發(fā)了復雜破碎礦巖的分區(qū)分級支護技術(shù)，建立了贊比亞首套基于深錐濃密技術(shù)的膏體充填系統(tǒng)，突破了富水破碎礦體的安全高效開采關(guān)鍵技術(shù)難題，為礦山安全高效開采提供重要的技術(shù)保障。

穩(wěn)扎穩(wěn)打，強支護

西礦體工程地質(zhì)條件復雜，巖體破碎、遇水泥化，含大量軟弱結(jié)構(gòu)面及夾層。2010年試投產(chǎn)之初，分段巷道常無法按原設計方案施工，導致成本增加、工程進度延誤。另外，管縫式錨桿、注漿錨索、鋼筋條帶網(wǎng)等手段的支護效果不理想，二次支護及巷道返修情況普遍，采場垮幫與頂板冒落現(xiàn)象頻繁發(fā)生，井下生產(chǎn)進度和開采安全受到了嚴重影響。

為解決這些問題，聯(lián)合攻關(guān)組從基礎做起，對謙比希主礦體、西礦體礦區(qū)的主要礦巖進行采樣和物理力學參數(shù)試驗，首次開展系統(tǒng)的礦巖穩(wěn)定性評價，并依據(jù)礦巖條件及工程重要程度對支護區(qū)域進行細分，科學設計巷道支護方案。在全礦大力推行“分級分區(qū)分標準”的支護原則，實現(xiàn)了“樹脂錨桿+濕噴混凝土”在西礦體的成功應用。巷道及采場穩(wěn)定性大大改善，采切工程成形率從94%提高至98%，巷道返修率從20%降低至5%，每米巷道支護成本至少降低28美元，2011-2014年節(jié)約支護成本和采切工程返修支護費用約154萬美元。

獨辟蹊徑，巧充填

在西礦體的基建和試生產(chǎn)階段，設計采用上向水平分層分級尾砂充填工藝，首采區(qū)礦石回收率僅為50%左右，資源浪費嚴重；采切比大，水泥用量多，采礦成本高；被充填水浸泡后的泥質(zhì)板巖極易泥化垮塌，地壓問題嚴重。尤其是主礦體和西礦體混選后，磨礦細度加大，分級尾砂量難以滿足主礦體和西礦體的充填要求，西礦體一度面臨不能達產(chǎn)達標的困境。

面對困境找出路。2012年，中色非礦決定在第二階段試驗膏體充填技術(shù)。膏體充填因具有料漿不脫水離析、充填體強度高、水泥耗量小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，近年來成為全球礦業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)熱點和發(fā)展新動向。但是該技術(shù)工藝環(huán)節(jié)多、控制精度高、維護管理復雜等特點也令許多礦山企業(yè)望而卻步。在贊比亞尚沒有一座膏體充填礦山的情況下，西礦體要上膏體充填系統(tǒng)無異于做“第一個吃螃蟹的人”。面對挑戰(zhàn)和壓力，聯(lián)合攻關(guān)組因地制宜地提出了“充填里面降膏體，膏體里面降水泥”的先導原則，用了兩年時間，圍繞膏體充填的“尾礦深錐濃密、膏體制備、膏體輸送”三大環(huán)節(jié)，以理論指導試驗，以實踐提升理論，相繼完成“尾礦深錐濃密、膏體攪拌制備、膏體泵壓輸送、井下采場充填”等四大系統(tǒng)及若干子系統(tǒng)的研究、設計和試驗。2013年底系統(tǒng)全面建成后，通過帶料試運行和調(diào)試，打通了系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，摸清了控制性要素，實現(xiàn)了膏體充填在贊比亞的首次成功應用，打造了膏體充填的“謙比希模式”。

精益求精，調(diào)參數(shù)

西礦體正式投產(chǎn)后，隨著生產(chǎn)的穩(wěn)步推進，礦柱損失大、生產(chǎn)組織時不能充分發(fā)揮無軌設備的效率的問題凸顯，初期設計的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)不能滿足安全、高效生產(chǎn)的要求。為提高資源回收率，降低生產(chǎn)成本，聯(lián)合攻關(guān)組經(jīng)過細致的分析和論證，果斷提出“調(diào)整進路布置形式”和“擴大進路斷面”的方案，并利用數(shù)值模擬技術(shù)，確定了破碎礦巖條件下合理的采場布置方式、進路斷面和礦柱尺寸。

試生產(chǎn)階段，在“廢石+分級尾砂”充填條件下，由于礦巖破碎，遇水極易泥化崩解，四條進路只能回采兩條，回收率僅為40-50%。在膏體充填系統(tǒng)投入使用后，為充分發(fā)揮膏體充填的優(yōu)勢，聯(lián)合攻關(guān)組結(jié)合采場試驗，反復對比優(yōu)化工藝參數(shù)，最終研發(fā)了兩步驟回采貧損控制關(guān)鍵技術(shù)。通過理論計算與試驗研究，提出了多種采場充填接頂模式，合理確定了采場進路斷面形狀和回采順序，實現(xiàn)了低強度膏體充填安全高效低貧損回采。采場生產(chǎn)能力顯著提高，回采率達80%以上，貧化率控制在5 %左右，2011-2014年多回收金屬量5000多噸，節(jié)省廢石運輸和選礦處理成本200余萬美元。

斤斤計較，降成本

通過一年多的應用，膏體充填采礦技術(shù)對改善采場和巷道壓力環(huán)境，提高井下開采安全性和礦產(chǎn)資源的回收率，實現(xiàn)西礦體達產(chǎn)達標起到了關(guān)鍵的作用。但不得不承認,相對于漿體充填乃至高濃度充填而言,膏體充填存在初期投資大等劣勢。正因為如此，中色非礦在成果應用環(huán)節(jié)狠下功夫，嚴控運行成本。

例如：謙比希銅礦原分級尾砂充填采場一般采用鋼筋混凝土擋墻，考慮到膏體充填采場擋墻中無需安裝脫水籠等脫水裝置，所以在膏體充填采場設計選用了以木板、廢舊鉆桿、編織布為主要材料的輕型木質(zhì)擋墻，單個擋墻成本從3150美元降低至792.5美元，工期由12個班縮短至3個班。

聚焦關(guān)鍵，謀發(fā)展

中色非礦在“以出資企業(yè)為主體，市場為導向，集團公司為紐帶的產(chǎn)學研聯(lián)合攻關(guān)模式”下，創(chuàng)新科技攻關(guān)機制、強化產(chǎn)學研合作管理，以科學的方法采資源，以創(chuàng)新的精神練隊伍，探索出一套組織海外科技創(chuàng)新和高效生產(chǎn)的有益做法。

中色非礦以重大項目為牽引，聚焦關(guān)鍵技術(shù)的突破，瞄準達產(chǎn)達標的需求，攻克了制約井下安全生產(chǎn)的瓶頸；通過建立“膏體充填實驗室”，推動人才技術(shù)信息的雙向流通，不但為膏體充填等新技術(shù)在贊比亞的推廣應用提供了保障，也為企業(yè)發(fā)展提供了智力儲備。中色非礦牢固樹立“科研為生產(chǎn)服務，試驗采場即生產(chǎn)采場”的原則，科學運用“室內(nèi)試驗、理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場工業(yè)試驗”的研究模式，注重現(xiàn)場培訓、跟蹤指導，有效保障了研發(fā)成果的現(xiàn)場應用效果。通過該項目的攻關(guān)，集團公司培養(yǎng)了一批業(yè)務骨干，提高了礦山的安全管理水平和開采技術(shù)水平，為西礦體、東南礦體的建設和今后的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎。