耄耋老人用亲身经历，畅谈金川地下矿山的技术进步！

2019年是新中国成立 70 周年，金川集团建厂 60 周年，我们活着的老一辈矿工、老一辈的金川人十分高兴！我们祖国日益繁荣昌盛，正在迎来社会主义特色民富国强的新时代！金川集团从无到有，从小到大，从简陋落后的生产到科技先进的现代化企业，是我们亲眼看见、亲自参加了金川事业的创建和发展。经历了戈壁滩上的荒凉、艰苦，经历了轰轰烈烈的露天大爆破，经历了矿山巷道的大变形、大破坏，经历了小露天、小采场的笨重体力劳动，经历了 10 年“文化大革命”的折腾，经历了改革开放带来的春天，经历了依靠科技进步协同攻关，经历了矿山走向机械化、无轨化、科学化历程，经历了人们思想大解放、眼界开阔走向世界的成功！我们从小、从年轻时都盼望我们祖国富强的梦想不再只是梦想！眼望我们集团公司科技进步、发展壮大跻身世界 500 强企业也就一步之遥！谈起金川发展的这些事，我们这些耄耋老人有些激动，议论热烈，我想将献身金川事业的亲身经历贡献出来祝贺世界的金川，中国的骄傲！

金川集团公司建厂在 1959 年，1960 年筹建由白银有色金属公司代管的永昌镍矿（保密代号807矿）。书记黄锡义，矿长高国庭。1962 年由张殿元、李传兴领导的陕西商南镍矿人马成建调入金川第 1 座地下矿山——龙首矿，由小露天开采转入地下开采始于 1964 年。这批矿山管理与技术骨干更早是东北清源金铜矿支援西北调到陕西筹建商南镍矿，由于其资源贫乏而停产了。1965年以后冶金部才从全国各地成批地调入大量人员，如河北寿王坟铜矿调入一个工区 100 多人，还有本钢、包钢、铜官山矿务局、山丹煤矿矿工以及大批的转业军人等。

因为金川矿岩破碎，巷道打不进、有矿采不出来，开采十分困难，怎样安全有效大量采矿，采矿方法就是首要问题。刚开始只能用老矿山的老方法——浅孔留矿法，手持式凿岩、电耙出矿，人工放矿劳动强度大、效率低，生产中多次发生片帮冒顶安全事故。龙首矿设计贫富矿各 800 吨 /日，很难达产。

1965 年刚成立的886厂（金川公司保密代号）12 车间即中央试验室采矿研究室，承担了龙首矿开采方法的研究。

当时金川公司的上级领导——冶金工业部有色司审批金川采矿方法存在很大争议，以留苏派洪戈为代表极力主张采用苏联克里沃罗克式的高效崩落采矿法，而另一派主张充填采矿法，国内许多金属矿如弓长岭铁矿、铜官山铜矿都用干式充填。怎么选择，只能通过现场试验！实践是检验真理的唯一标准。

由于历史条件和生产技术水平所限，当时国内地下矿山多数处于半手工、半机械化生产状态。所以选定了 3 种采矿方法进行试验。富矿区由采矿室负责金属网假顶分层崩落采矿法试验，长沙矿山研究院负责上向分层胶结充填法试验。贫矿区由东北工学院设计的封闭式矿房分段崩落采矿法试验。试验结果只有上向分层混凝土胶结充填法取得较好指标并逐步推广应用。

1971 年龙首矿刘寅生、李有志等去湖南黄沙坪铅锌矿考察带金属网的下向胶结充填受到启发，在龙首矿开始试验低进路下向胶结充填采矿，后来又进一步发展成了高进路。在生产实践中由于高进路两帮不稳自然滑脱成斜坡，而顶板又要大致保持拱形状才较稳定，所以由四边形采矿进路逐步发展成现用的六边形蜂窝状下向胶结充填采矿，应力计算证明六角型采矿进度优于四边形，这是金川龙首矿技术人员和矿工们在生产实践中独创的新型采矿法。是全国独一无二的安全采矿法。

1967 年 6 月某天在公司机关食堂，井巷公司经理于宝庆非常兴奋地对我们说：地质六队在二矿区 12 行勘探线逮着啦！一个大大的矿体，有 200 多米厚啊！我们问品位怎么样？他说：富矿！富矿！百分之二的镍含量！大家非常兴奋，迅速奔走相告。好消息很快传遍全金川，人们盼望地质队取得更多更好的钻探成果！

1971 年 8 月国家计委主任余秋里在北京皇城根国家计委会议室审查五年规划“白皮书”，听取金川公司汇报后，拟定了“关于加快金川二矿区建设的记要”。

提出“采富保贫” 指导方针，有力地加快了金川二矿区的设计和建设步伐！冶金部立马指派长沙矿冶研究所和长沙矿山研究所组成联合工作组到金川调查。能不能实现“采富保贫” 仍然是一个悬案，多年来争议不休！

由于金川以镍铜为主的多金属矿成矿条件复杂，矿岩松软破碎，地应力超大。矿体节理裂隙发育，极易片帮冒顶。坑道掘进困难，边掘边垮，1250 主巷道变形破坏十分严重，进度缓慢。冶金部李华副部长形容说金川巷道掘进是一天一指头，一月一拳头！经我们与中国科学院地球物理地质研究所、地质力学研究所，长沙矿山研究院，北京科技大学和北京有色冶金设计院等协同，探测了金川工程地质特征、原岩应力场及地压活动规律，提出了三心拱似椭园型、全封闭式大断面型状，主巷道先让（释放应力）后抗（二次）喷锚网联合支护方法，较好解决了主要巷道施工与维护问题。

北京有色冶金设计院对金川二矿区开采先后提出过多种方案，有人戏称为“八盘菜”即多达 8 种开采方案。直到改革开放后的 1978 年一批欧美矿业考察团来到金川，也提出过各种开采方案，如美国人主张大规模露天开采……地下开采争论焦点仍然是“崩派”和“充派”，冶金部留学苏联的专家们强烈主张采用高效率高强度的崩落采矿法，以金川公司、长沙矿山研究院为一方力主胶结充填采矿法，争论结果有利于金川宝贵资源的采富保贫和综合利用的“充派”占了上峰。因为崩落法矿石损失率、贫化率均大于 20% 甚至更高，而胶结充填法损失率小于 5%，贫化率几乎为零，增加点采矿成本值得，对于开采多金属矿估算采选冶每吨镍成本合理，且同时多回收铜、钴及贵金属。

1968 年己经解散的采矿研究室重新组建，很快开展了二矿建设和生产急需 解决的管道充填重大技术问题的攻关试验。因为二矿又深、又远、又大的矿体开采再用地面盖房子那种粗骨料混凝土充填方法就不行了。试想龙首矿矿体浅的多、小得多，井下混凝土充填料用电耙子倒运最多达到 13 段，怎么能大规模顺利生产呢？因此，当公司党委书记田汝孚 1972 年率领中国冶金代表团去加拿大考察后，提出细砂管道充填课题并要我立马组织开展试验研究，拿出办法为设计提供依据。1972-1975 年我公司研究所领头，长沙矿山研究院和北京有色冶金设计院参加，创建了高浓度棒磨砂胶结充填料浆管道输送充填新工艺。矿山充填技术获得了重大突破，提出了临界流态浓度和高浓度新理论，创立的管道水力坡度计算金川公式超越了国际上著名的杜兰德公式。为二矿顺利投产创造了条件。1978年方毅副总理第一次来金川就视察了研究所管道充填料浆输送试验室。

二矿区隐伏矿体富、大、深、碎，储量丰富，占金川矿区储量的 65%，是金川公司的主力矿山。地下开采特别厚大急倾斜矿体，依靠技术进步使矿山发生巨大的变化。投产初期复制了龙首矿当时使用的窄分条上向分层胶结充填采矿和下向高进路胶结充填采矿，仍然用气腿子人工打眼爆破，电耙出矿，无法大规模提高产量，出路在哪里呢？

直到 1985 年国家科委支持签订了中国——瑞典技术合作协议，中瑞两国采矿专家联合设计，对二矿区进行现代化改造，采用大斜坡道与竖井联合开拓，不留矿柱无轨机械化盘区下向分层胶结充填采矿工艺，为大规模连续开采创造了条件。同时公司筹集资金引进了 4000 万美元矿山提升、运输大型设备及一大批成套的大型无轨凿岩台车，6 立米大型无轨铲运机以及 12 吨、25 吨井下运矿卡车。

真是鸟枪换了大炮，工艺与装备完美结合使二矿区产量逐年大幅提升，1987 年突破100万吨。很快达到和超过设计年生产能力 264 万吨，以后持续稳定生产，年产量达到400万吨以上。盘区生产能力超过1000吨/日，各项技术经济指标均达到世界先进水平，特别是矿石回收率大于 95%，贫化率小于1%这是全世界所有矿山、所有采矿方法中获得的最高指标，对于金川资源保护和利用意义十分重大。

为了继续推动科技进步，20 世纪 90 年代我公司又签订了中国——澳大利亚VCR 采矿方法试验合作，并先后派出 28 名技术人员去澳大利亚考察，先后在二矿东部开辟了两个采场试验，最终未达到预期效果。但对复杂岩矿和水平大应力条件下的开采有了新的认识，再一次证明在金川矿岩条件下采用崩落类型采矿法是失败的。

矿山生产量大幅提高对充填原料要求更多更高，采多少矿石必须回填多少低标号胶结充填料，大约每采 3 吨矿就要回填 1 立米充填料，二矿区每年充填量超过 100 万立米。而使用的人造棒磨砂成本高，需寻找更多的原料。金川尾砂过去冶金部不许使用。1987 年金川公司主管中国有色金属工业总公司经过全面调查认真研究后，同意金川公司综合利用尾矿，为 20 世纪 80 年代世界采矿业新的技术潮流——全尾砂膏体泵送充填创造了先决条件。这项新技术还可以大量处理其他固体工业废料如粉煤灰、碎石等十分有利于环保。

1988 年我们获知国外在矿山充填新技术、新工艺方面又有了重大进展。德国哥斯拉矿区的格隆德铅锌矿发明的膏体泵送充填新工艺，将充填料浆重量浓度提高到88%，大大高于普通尾砂65%的充填浓度，也高于我们二矿高浓度料浆78%的充填浓度。国家科委将金川全尾砂膏体泵送充填新工艺及工业化研究列入七五国家重点科技攻关项目。从 1989 年开始，由金川公司和北京有色冶金设计研究院长期合作与大量的试验研究，经过 10 年努力在二矿区西部设计建成了笫二充填站，实现了工业化生产。并在充填管道输送的工艺技术、特需装备和流变特性理论研究等方面获重大进展，引领了国内同行技术进步，大冶有色金属公司铜录山矿、江西铜业公司武山铜矿、山东焦家金矿以及中国矿业大学纷纷向金川取经、学习。1998 年还在澳大利亚召开的笫六届充填采矿国际学术会议上发表了我们的论文。增补中国为组委会成员。主题报告提到“未来充填采矿技术的发展在中国”， 较好地扩大了我公司的影响力。

现在金川 3 座地下矿山全部采用胶结充填无轨化作业，特别是二矿区应用不留矿柱大面积全无轨化机械连续开采，为公司选冶生产提供了稳定充足的原料。

金川矿山矿石年产量达 800 多万吨，年充填量约 300 万立方，在国内，在世界上都是屈指可数的现代化的大矿山。这是了不起的成就，金川矿工 60 年的艰苦卓绝，奋力拼博，依靠技术进步创造了伟大功绩，使我们倍感骄傲、倍感自豪！

当然，生产发展必然出现新课题，如高效低成本贫矿开采，深井管道输送增阻减压，矿山数字化、智能化应用等等。但是，更为重要的、影响金川集团公司全局的是矿山大面积充填体与围岩的稳定性研究与监测，二矿 1983 年投产至今己 36 年，在复杂地应力条件下，地下形成了覆盖在尚未开采矿体上面的数千万立米的巨大充填体，而充填体与围岩的特性和弹性模量有巨大差异。据说在充填体垂直方向有沉降，在水平方向有收缩，每年达到数十厘米！什么时候、在什么条件下会不会突然发生大面积滑移甚至产生地下岩爆，这是值得警觉和研究的重大课题。因为国内弓长岭铁矿、江西盘古山钨矿都发生过大面积岩层移动而停产的先例。我己退休多年并不接触现场，更不了解新科技，可能是杞人忧天吧！

现在国外又在智慧矿山发展和建设中有了新的进展，井下无轨设备实现了远距离无人操作及其他信息化在矿山应用。我们老一辈的金川人相信新时代的金川人一定会为强大的金川集团公司创造更多更大更好的业绩！

（图片与文章无直接关系）

作者：周成浦

（金川集团客户端）