安徽金属矿山开采虽然历史悠久，但技术进步极其缓慢，直至建国前夕，生产方式多为人力或半人力半机械化作业。建国以后，随着矿山建设的发展，矿山开采技术迅速提高。50年代初，马鞍山的南山、姑山、桃冲矿区开发工作进展顺利，铜官山铜矿除完成老矿山的恢复建设外，新建成国内第一座机械化露天铜矿，形成了露天与坑下联合开采。1955年，马鞍山南山铁矿开始使用凿岩机采矿，标志着安徽露天矿开采步入机械化作业阶段。此后的30多年间，安徽金属矿山开采的装备和技术取得了很大的进步。马鞍山钢铁公司矿山开采陆续使用了潜孔钻、凿岩台车、冲击式钻机、牙轮钻机、电铲、装药车、推土机、空压机等大型现代化设备，露天采场成功地进行了百吨药量大爆破，井下开采使用潜孔式深孔凿岩机、中深孔崩矿法及深孔大爆破崩落法采矿。铜陵有色金属公司先后采用了留矿壁水平分层充填采矿法、直线爆破开掘巷道法、竖式凿岩掘进工艺、充填法采矿场电耙耙矿、自动顶板打眼、井下爆破应用铵油炸药、气腿式支架打眼、浅孔溜矿采矿法等新方法、新工艺，凤凰山铜矿完成充填采矿方法技术改造，狮子山铜矿进行了新法采矿工艺试验并建立尾砂胶结充填系统。所有这些，大大提高了安徽金属矿山开采的生产效率，减轻了劳动强度。 1963年以来，冶金工业部马鞍山矿山研究院等单位在地下矿山开采，露天矿开采的爆破工程、开采方法、边坡稳定以及电子计算机应用等方面取得了大批科研成果，对矿山开采科技水平的提高起到重大作用。 一、地下采矿方法 〔火区采矿法〕 1965年，铜陵有色金属公司铜官山铜矿等单位研究出“突破高硫矿区的采矿方法—— 火区采矿法”。铜官山铜矿松树山区高硫矿床，自1954年开采以来，由于矿石高温和发火问题而中断，以后虽采用过多种采矿方法，都未解决问题，不能正式投产。1963年以后，有关单位进行了竖向分段崩落法、通风降温、高温爆破、灌浆灭火和发火原因研究等项试验，基本上解决了火区开采问题，使整个矿段正式投入生产，到1980年，已采矿200多万吨。 〔无底柱分段崩落法〕 1972年，冶金工业部马鞍山矿山研究院（以下简称马鞍山矿山研究院）等单位完成“无底柱分段崩落法”研究。该方法是1964年从国外引进的先进采矿方法，经有关单位10多年研究，解决了在我国条件下具体应用的一系列问题，并取得若干新的成就。与有底柱崩落法相比，该方法具有便于实现机械化、劳动生产率高、开采强度大、工艺结构简单、管理方便、作业安全、可选别回采、成本低、回采率高等优点，已在全国推广。 1980年，马鞍山矿山研究院等单位薛毅生等完成“梅山铁矿无底柱分段崩落采矿法合理结构参数确定与矿石损失贫化管理的研究”。该项成果通过实验室模型试验和工业放出体试验，得出了放出体图形和参数；在崩落矿石流动性较好的条件下，采用数学模拟方法，计算了典型的菱型放矿结构参数；通过模型和现场放矿参数的对比试验、模拟及工业放出体测定，以及通过对放出体图形分析和数学模拟计算，最终确认梅山铁矿分段高度、进路间距及其崩落步距的合理范围，并提出一整套降低矿石损失贫化的管理措施，从而使矿石损失率由50％降到25％以下。 1982年，马鞍山矿山研究院等单位李际昌等研究成功“高端壁无底柱分段崩落采矿法及通风、扇形孔大密集系数爆破技术”。该成果在试验中进行了放出体工业试验、挤压爆破推距测定、爆堆通风试验与合理放矿截止品位的研究，采用了扇形孔大密集系数爆破技术，解决了低端壁无底柱分段崩落采矿法通风困难的问题，提高了矿块生产能力和改善了矿石损失贫化指标。该采矿方法与低端壁无底柱分段崩落采矿法相比，工程量约减少三分之一，一个矿块每年可多生产矿石22万吨；在合理步距条件下，贫化率为15％时，矿石回收率为85％左右。 同年，马鞍山矿山研究院等单位赵怀遥等完成“漓渚铁矿无底柱双巷菱形高分段采矿法试验研究”。该采矿法的分段高为24米，每个分段划分为两个分层，上分层布置凿岩回风进路，下分层布置出矿进路，呈双巷对应的菱形布置，回采时采用同排孔间交错装药和对角线式微差爆破以及爆堆通风技术。试验结果证明，该采矿方法工艺先进，经济效益显著，大块率5．6％，回收率83．5％，贫化率13．63％。 〔采场通风技术〕 1982年，马鞍山矿山研究院等单位张宗荣等研究成功“无底柱崩落采矿法采场爆堆通风技术”，它以无底柱采场进路端部的松散矿岩中的空隙作为回孔道，新鲜空气进入回采进路工作面经爆堆由上部回采进路流入回风道，通风动力可由矿井主扇承担，亦可在采区内设置增压辅扇与主扇联合工作，与局扇通风方法相比，它具有通风效果好，无污风串联和无噪声的优点，不仅改善了劳动条件，而且降低了能耗。 〔铜矿空区监测〕 1982年，马鞍山矿山研究院、铜陵有色金属公司狮子山铜矿等单位王彦昭等研究成功“狮子山铜矿空区监测方法”。狮子山铜矿西狮分矿段Ⅱ－Ⅴ号采空区是该矿重大安全隐患。该成果采用以顶板深部基点为主的空区监测方法，并用有限单元法分析围岩应力，了解空区形态，推断80米以上空区稳定状态。开展空区监测工作，既可为井下作业增强安全感，还可暂不作顶板处理，维持矿山正常生产，从而节省顶板强制崩落工程费用。同时出矿质量好，二次贫化率仅3．6％，并可节省选矿运输费用。 〔采场顶板控制技术〕 1983年，铜陵有色金属公司凤凰山铜矿、铜陵有色金属公司设计研究院等单位张秉多等完成“凤凰山铜矿采场顶板控制技术试验研究”。该项研究在凤凰山铜矿采用长锚索、短锚杆和光面爆破联合护顶的新技术，以及长锚索施工工艺和机具的研制与改进，经工业试验证明是成功的，基本上解决了该矿护顶的技术难题。它是中国上向水平分层充填法大面积护顶的首次应用，也是地下开采原矿体采场护顶方面的一个突破，既可保障采场生产安全，又可提高生产效率、充分回收地下资源。 〔暂留矿石垫层崩落法〕 1986年，铜陵有色金属公司狮子山铜矿、马鞍山矿山研究院等单位温世悫等完成“暂留矿石垫层崩落法研究”。该采矿方法适用于围岩稳固、空区顶板较长期不能垮落、也不作强制处理的矿山。研究的主要内容是：采取对空区围岩状态进行严密监测；顶板至地表开天窗；使用封闭式采场结构；生产中段上部留一定厚度的矿石垫层。该方法既保留崩落法工艺简单、成本低的优点，又解除了空区危害，克服了崩落法矿石损失率和贫化率高的缺点。 二、露天矿开采 〔爆破工程〕 1969年，马鞍山矿山研究院赵昱东等研制成功“YC－型装药车”用以向爆破孔充装粉状或粒状铵油炸药。该车设有两套装药系统，可分别或同时向两个相近炮孔装药。其工作机构由车箱、输料螺旋、星形阀计量装置、操纵装置及动力系统等组成。该车构造简单，操作方便，适应于冶金、化工、煤炭及露天矿场的爆破作业。 1974年，马鞍山矿山研究院马柏令等研制成功“铵尿炸药”，用以取代2号岩石炸药及TNT原料。其主要原料为硝酸和尿素，具有原料广、成本低、威力大、能抗水等优点。经实验室试验和现场应用，其猛度为14～16毫米，爆速4500～4600米／秒，爆力、比重、生产工艺及安全指标等都与2号岩石炸药相当。 1979年，马鞍山矿山研究院、马钢矿山公司南山铁矿等单位齐明等完成“预裂爆破及其参数计算的研究”。它通过在矿山和水下工程中应用预裂爆破技术的实践，显示出该技术具有增加预保留岩体的完整性、轮廓的平整性、坡面稳定性以及减震等一系列优点，有着较大的经济价值。该研究还较全面而详细地分析了预裂爆破参数及在不同条件下对效果的影响，提出了预裂爆破效果的评价方法，并在此基础上整理出预裂爆破参数及其计算的经验公式，使该项研究成果的水平进一步提高。 1980年，马鞍山矿山研究院、马钢姑山铁矿等单位唐宜进等研制成功“XJ－1型液体炸药”。它以浓硝酸和甲苯为原料，是一种成本低、比重大、原料来源广的新型高威力炸药。其猛度为22～24毫米（25克炸药），爆速6000～ 7000米／秒，比重1．40～ 1．45，安全性能指标符合矿山使用要求。在姑山铁矿坚硬矿岩水孔爆破中使用该炸药证明，它可扩大爆破孔网参数，降低炸药单耗，提高穿孔延米爆破量，使穿爆成本降低约20％。 1982年，马鞍山矿山研究院等单位高士才等完成“露天矿小抵抗线爆破技术的研究”，获得最佳孔网参数与确定合理的破碎抵抗线规律。将其用于生产实践，使大块率比一般爆破降低30％～ 50％，炮孔负担面提高50％，炸药单耗降低15％～20％，电铲效率提高15％～20％，粉矿量降低5％。 1983年，马鞍山矿山研究院、马钢公司矿山设计研究所等单位葛韬武等完成“LM 102号乳化剂及M RY系列乳胶炸药的研究”。LM 102号乳化剂是一种非离子型表面活性剂，主要原料是生产木糖醇（原料为玉米芯）的下脚料，具有乳化能力优良、料源广、成本低等优点。采用该乳化剂制备的M RY系列乳胶炸药是一种新型防水工业炸药，可在各种爆破条件下可靠起爆，在水孔中使用更显示出其优越性，主要性能指标优于国内同类型炸药。 同年，马鞍山矿山研究院马柏令等完成“露天矿深孔爆破优化的研究”。该课题是利用当今爆破破岩理论的研究成果，抓住对爆破效果产生主要影响的岩石、炸药和爆破等参量，建立起诸参量之间的一系列数学表达式——爆破数学模型；并借助电子计算机对爆破破岩复杂过程进行解算，取得爆破参量与衡量爆破效果特征指标的对应关系。当选用了使矿山生产综合成本最低的爆破参量时，就可实现露天矿山的优化爆破。 1985年，马鞍山矿山研究院等单位姚光华等研制成功“TS－2型炮孔填塞机”。该机主要用于冬季冻结期大型露天矿山的炮孔填塞，也可用于非冻结期的炮孔填塞作业。其破碎机构小巧、灵活，易于控制，能在短时间内将冻结在炮孔周边的渣堆进行有层次而均匀的破碎；底盘采用ZL－ 40型装载机，机动灵活，爬坡力强，越野性能好；工作机构安全可靠，填塞质量好，液压操纵简便省力。使用该机进行炮孔填塞，大大减轻了工人劳动强度，比人工填塞提高效率4～6倍（夏季）和6～8倍（冬季）。 同年，马鞍山矿山研究院等单位夏兆铭等研制出“M G 803－A型30段高精度毫秒电雷管”。该雷管结构简单合理，生产工艺先进，在改善爆破质量和降低地震效应方面均获得良好效果，各项性能均符合兵器工业部W J1043－78电雷管标准和（81）五机四字第1649号文件的规定，能满足大区微差爆破和其它爆破工程的需要。其延时精度高，达到70年代末80年代初国外同类产品的先进水平。 同年，马鞍山矿山研究院等单位王燮武等研究成功“HYC－8型粒状铵油炸药混装车及上料装置”。HYC－8型混装车是以多孔粒状硝酸铵和柴油为原料，选用国产汽车作底盘，在炮孔附近由工作机构把硝酸铵和柴油按适当比例混合成铵油炸药，用压气输入炮孔。上料装置是混装车的配套设备，数分钟内可完成混装车上料工作，基本无粉尘污染和明显噪声。二者配套主要用于露天采矿作业向炮孔装填铵油炸药，实现上料、运输、混药和装孔机械化，以提高装药效率，减轻劳动强度，降低爆破成本。 1986年，马鞍山矿山研究院等单位曾世奇等完成“露天矿爆堆块度分布测定的摄影—— 图象分析技术与爆堆岩块摄影负片识别方法及其软件的研制”。该项成果分两部分：（1）摄影—图象分析法是利用摄影法在爆堆上取得岩块图象信息，经自动图象分析技术进行检测，再经计算机数据处理后给出测定结果。研究中的重要发现是在拍摄爆堆岩块图象信息时岩块向小粒级偏移的规律。“小化”现象的发现及其合理的解释，揭示了摄影法测定爆堆岩块分布与爆堆岩块真实分布产生差异的实质。该研究还提出了两种减少系统误差的修正方法，测量误差不超过±20％，精度满足矿山工程的要求。（2）爆堆岩块摄影负片识别方法及其软件的研制，目的在于快速并定量地评价露天矿深孔爆破的质量。研究中提出了一种将传统的区域增长与人工智能规则相结合的图象分析方法，解决了爆堆岩块摄影负片识别的难题。其技术指标达到识别每套负片的数据与底片、同数量的照片数据比较，相对误差不超过±5％。 〔陡帮开采工艺〕 1985年，马鞍山矿山研究院等单位李宝钧等完成“铁路运输露天矿陡帮开采工艺研究”。该研究采用组合台阶作业，提高露天矿剥岩帮工作帮坡角，减少前期生产剥离量，推迟和降低剥离洪峰值，减少建设投资和推迟最终边坡暴露时间，从而使矿山在整个开采期间获得较好的经济效益。研究中提出并解决了如何选取组合台阶开采参数及工艺配合、如何利用地质剖面模型研究合理工作帮坡角和均衡生产剥采比等问题。工业试验证明，铁路运输矿山在现有装备条件下，采用组合台阶作业实现陡帮开采，在技术上是可行的，经济上是合理的。 〔边坡稳定〕 1981年，马鞍山矿山研究院等单位梁兆华等完成“海南铁矿北一露天采场边坡稳定性研究”。它根据水文及工程地质勘察报告，进行了现场大型岩体力学性能试验，不规则试块抗剪试验，室内岩石抗剪、抗压试验与变形性能试验；进行了爆破振动测试并分析了其对重点剖面安全系数的影响；进行了边坡破坏形式分析和以极限平衡法为主、有限元法为辅的边坡稳定性计算，最后推荐出北一采场各区段的稳定边坡角。 1983年，马鞍山矿山研究院等单位祝玉学等完成“露天矿边坡可靠性分析和经济分析”的研究。它利用电子计算机对边坡形成过程的可能破坏事件进行动态模拟，从而求得潜在的不稳定概率和投资决策的信息，并结合攀钢石灰石矿边坡重新设计，对5个方案进行分析对比，依据边坡工程可靠性、经济效益和开采矿量等综合分析结果，推荐了最佳方案。在研究过程中，根据工程需要，参考国内外有关程序，自行编制了一套电算程序系统，不仅为多方案的分析对比创造了条件，而且提高了分析精度，缩短了科研周期。 同年，马鞍山矿山研究院等单位祝玉学等完成“攀钢石灰石矿H 2滑体分析与处理”。该课题先后开展了滑坡区工程地质条件、滑坡原因和边坡破坏模式的分析，滑落面岩石强度指标的逆分析，爆破动力对边坡稳定性影响程度和动载荷等效静载荷系数的逆分析，从而圈定了在滑体上开采矿石的境界线，圈定可采矿量约300万吨，同时建立了观测系统。1982～1983年，经采取有效措施，已采出矿石约127万吨，满足了攀钢生产对石灰石矿的急需。 〔计算机应用软件〕 1981年，马鞍山矿山研究院等单位常本英等完成“电子计算机在露天矿应用软件”的研究。其内容包括8个方面：矿床方块模型程序（平面输入法），电子计算机绘制露天矿采矿设计图程序，优化露天矿开采境界程序（可采闭包叠加法），露天矿电铲汽车系统模拟（多坑多铲随机型），露天矿模拟程序（单铲肯定型），露天矿最优生产进度计划（线性规划拉格朗日乘数法），露天矿最优铲车调度直接分配法程序，露天矿最优化生产进度计划（大系统线性规划）程序。从建立矿床模型、确定露天境界、编制长期生产进度计划，到用模拟法进行设备选型与数量确定，基本上形成一整套露天矿开发可行性研究的计算机程序。这些程序与计算结果均已接近国外水平，是中国矿山系统工程首次鉴定通过的成套软件。 三、矿井支护 〔支护技术〕 1965～1977年间，马鞍山矿山研究院高文等完成“光面爆破、砂浆锚杆和喷射混凝土的试验研究和配套应用”。其内容包括：（1）光面爆破研究：总结出在各种岩石地质条件下实现光面爆破的一般规律，编写了《光面爆破》一书，是全国最早研究光面爆破的著作之一。（2）钢筋砂浆锚杆的试验研究：通过实验室及现场大量试验，提出了切实可用的杆体材料、结构形式和支护参数，制作了锚杆注浆机，突破了悬吊理论，为设计和建设大型及不良岩体内工程提供了新的依据。（3）混凝土试验：对干式鼓轮式喷射机和湿式喷射的甩浆机进行了试验改进。（4）将以上试验研究成功地用于酒泉钢铁公司镜铁山矿等矿山支护工程获得良好效果。 〔喷射混凝土机械手〕 1980年，马鞍山矿山研究院等单位顾延元等研制成功“CPG－ 1型喷射混凝土机械手”。该机是全国第一台新型大臂折叠式喷射机械手。其特点是：（1）有自动平行特性的折叠式大臂，配合极座标翻转机构，可使大臂变幅和喷头工作范围比国内外其它结构形式的机械手增大2．5倍；（2）无导轨的密闭式伸缩机构，可使油缸作业时完全处于密闭的套筒中，不受回弹物损害；（3）喷头可在3维空间内均匀划圆和平稳摆动，对巷道各个部位和各种倾角岩面均能达到喷射工艺需要；（4）行走采用自动配油摇臂式油缸驱动，可自由换向和随时调速。该机变幅灵活，动作完全，工作范围大，一般能满足各种环境喷射要求。 〔峒室支护〕 1981年，马鞍山矿山研究院等单位陆继健等完成“张家洼矿区小官庄铁矿井下粗破碎峒室光爆锚喷施工方法和稳定性研究”。张家洼矿区小官庄铁矿井下粗破峒室，是当时国内冶金矿山的最大峒室工程，净断面长×宽×高为36× 12．1× 14．9米，位于地表下635．4米处。该项研究经综合分析，决定采用光面爆破和锚喷支护技术施工，获得了成功。 由于采用了先进技术和合理的管理方法，费用比原预算节约42万元。 1983年，马鞍山矿山研究院等单位朱绳武等完成“西石门铁矿地下粗破碎峒室稳定性和锚喷支护效果的研究”。该项研究依据现代岩力学原理，成功地运用了现场监控法，把开挖、支护和量测紧密结合起来，根据实测数据及时指导开挖和支护，检验和调整支护参数，减少了施工的盲目性。量测采用以位移量测为主，全过程量测，多种手段相互验证的实测方法，有效实用。峒室施工采用上、下导坑，先拱后墙分层开挖，光爆、预爆，分次锚喷等一套先进施工技术，施工质量优良，经济效益良好。 〔巷道支护〕 1982年，马鞍山矿山研究院等单位汪钟德等完成“张家洼矿区软弱破碎岩体巷道锚喷支护技术及其稳定性研究”。该项研究主要是运用现代岩体力学理论和技术，深入研究软岩的流变性和膨胀性，通过多段工程试验，对张家洼矿区软弱破碎岩体进行了围岩稳定性分类，最终确定了各类围岩合理锚喷支护形式、参数和施工工艺，并总结提出了一套支护参数、检验方法和稳定性判别与预测方法。 〔钢纤维喷射混凝土〕 1984年，马鞍山矿山研究院等单位张春漪等完成“钢纤维喷射混凝土的试验研究及应用”。该项成果主要内容包括：（1）钢纤维喷射混凝土的试验研究及应用。钢纤维混凝土具有良好的抗拉、抗弯、抗冲击和抗爆破等性能，改善了混凝土的脆性缺陷，适用于大变形软弱破碎岩体井巷、隧道、水工等地下工程支护。有关单位采用它对梅山工程指挥部铁矿等加固工程进行施工，均获得比较显著的技术经济效益，填补了中国锚喷支护应用技术的一项空白。（2）SFA－1型钢纤维切割机的研制。该机由机架、切削系统、送料系统和传动系统等组成，结构简单，操作方便，该机与喷射机、皮带机配套使用，可形成钢纤维喷射混凝土地下生产作业线；单独作用可加工扭曲形钢纤维，握裹力大，性能好，价格低。 |