作者：李冬萍

5月26日，由中國有色金屬工業協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中色非洲礦業公司（簡稱中色非礦）、北京科技大學、中國有色集團聯合完成的“贊比亞謙比希銅礦破碎緩傾斜礦體開采及膏體充填關鍵技術研究”科技成果經報告、質詢、答辯、討論等環節，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難題，實現達產達標、高效開采，成為中色非礦必須面對的挑戰。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鍵技術與工藝研究”的立項支持下，中色非礦總結多年來海外技術攻關工作經驗，與北京科技大學的采礦領域專家組成聯合攻關組。經過4年多的不懈努力，克服海外科研的重重困難，開發了復雜破碎礦巖的分區分級支護技術，建立了贊比亞首套基于深錐濃密技術的膏體充填系統，突破了富水破碎礦體的安全高效開采關鍵技術難題，為礦山安全高效開采提供重要的技術保障。

穩扎穩打，強支護

西礦體工程地質條件復雜，巖體破碎、遇水泥化，含大量軟弱結構面及夾層。2010年試投產之初，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象頻繁發生，井下生產進度和開采安全受到了嚴重影響。

為解決這些問題，聯合攻關組從基礎做起，對謙比希主礦體、西礦體礦區的主要礦巖進行采樣和物理力學參數試驗，首次開展系統的礦巖穩定性評價，并依據礦巖條件及工程重要程度對支護區域進行細分，科學設計巷道支護方案。在全礦大力推行“分級分區分標準”的支護原則，實現了“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階段，設計采用上向水平分層分級尾砂充填工藝，首采區礦石回收率僅為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。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、節能環保等優點，近年來成為全球礦業領域的技術熱點和發展新動向。但是該技術工藝環節多、控制精度高、維護管理復雜等特點也令許多礦山企業望而卻步。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無異于做“第一個吃螃蟹的人”。面對挑戰和壓力，聯合攻關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”三大環節，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”等四大系統及若干子系統的研究、設計和試驗。2013年底系統全面建成后，通過帶料試運行和調試，打通了系統各環節，摸清了控制性要素，實現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，調參數

西礦體正式投產后，隨著生產的穩步推進，礦柱損失大、生產組織時不能充分發揮無軌設備的效率的問題凸顯，初期設計的采場結構參數不能滿足安全、高效生產的要求。為提高資源回收率，降低生產成本，聯合攻關組經過細致的分析和論證，果斷提出“調整進路布置形式”和“擴大進路斷面”的方案，并利用數值模擬技術，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%。在膏體充填系統投入使用后，為充分發揮膏體充填的優勢，聯合攻關組結合采場試驗，反復對比優化工藝參數，最終研發了兩步驟回采貧損控制關鍵技術。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，實現了低強度膏體充填安全高效低貧損回采。采場生產能力顯著提高，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，膏體充填采礦技術對改善采場和巷道壓力環境，提高井下開采安全性和礦產資源的回收率，實現西礦體達產達標起到了關鍵的作用。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節狠下功夫，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。

聚焦關鍵，謀發展

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

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