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丰 山 铜 矿

前言

铜是一种金属元素。化学符号CU,英文copper,原子序数29。

纯铜是柔软的金属,表面刚切开时为橙红色带金属光泽,单质呈紫红色。铜的延展性好,导热性和导电性高,因此在电缆和电气,电子元件中,是常用的材料,也用作建筑材料,可以组成多种合金。铜合金机械性能优异,电阻率很低,其中最重要的数青铜和黄铜。此外铜也是耐用的金属,可以多次回收而无损其机械性能。

二价铜盐是最常见的铜化合物,其水合离子常呈蓝色,而氯作配体则显绿色,是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源。历史上广泛用作颜料。铜质建筑结构受腐蚀以后会产生铜绿(碱式碳酸铜)。装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料。

铜是人类最早使用的金属之一,早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用铜制造武器、工具和其它器皿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。在地壳中的含量约为0.01%,在个别铜矿藏中,铜的含量可达到3~5%。自然界中的铜,多数以化合物即铜矿石存在。

铜是与人类关系十分密切的有色金属,被广泛的用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,尤其是现代电子工业和航空航天工业,更是须臾不能离开它。在中国有色金属材料的消耗中仅次于铝。铜是一种红色金属,也是一种绿色金属。说它是一种绿色金属,主要是它熔点较低,容易再融化、再冶炼,因而回收利用相当地便宜。古代主要用于器皿及艺术品,如后母戊鼎、四羊方尊。

铜的化合物还是医疗卫生和农业不可或缺的原料。

发现

以地大物博物产丰富闻名于世的中华大地上,铜的蕴藏量极为丰富。尤其是在纵贯祖国东西的长江以南广袤的大地上,分布着众多的铜矿藏。其中尤以位于湖北中东部的大型铜矿,和自江西北部至浙江一带,铜矿星罗棋布。如铜绿山、龙角山、铜山口、叶花香、丰山、鸡笼山、李家湾、曹家山、城门山、铜陵、永平、德兴、贵溪、东乡等铜矿,不胜枚举。

丰山铜矿坐落在鄂赣交界的幕阜山北端。是千年流淌的长江,终止了它的继续北展。

这里层峦叠嶂,群山起伏。与阳新县城相距20公里的群山,有如一把横卧在长江南岸的双股钢叉,直指水面宽阔的阳新湖。

在钢叉两股之间,便是埋藏亿万年的丰山洞铜矿藏。

由于远古时期岩浆的长期剧烈频繁活动,造就了这座以铜为主,兼有金、银、锗、铼、硫、铁、钼等金属的多金属矿藏。

据民间传说,南宋年间,岳飞曾率部在此开采铜矿。因产品装船外运时,多次船沉未果,因而封闭矿洞。于是此地便称封三洞。后人以为此名不雅,改称丰山洞。

基建

丰山村,是下辖于湖北省阳新县富池镇的一个普通而贫穷的山村。按照人民公社时期的行政编制,有大陇、大屋周第三,第二、第一、小吴周、陈家湾、李家湾、门前畈、杨山等生产小队。

丰山村地形狭长。东、南、北三面群山围成的地域,中部狭窄,东部膨大圆润,西部开阔宽大。自东向西呈极缓坡度下倾,中间一条自然形成的河沟,称作中心河沟,汇聚山谷中的全部积水后,流向阳新湖。

世世代代居住在此的村民,仅靠三条小道与外界交往:东部有一条山路,与江西瑞昌、富池镇下辖的上巢湖张湾桂家山竹林塘邓家山等地联系;向西北有一条山路通向富池镇;往西南有小道经由阳新湖西岸,与阳新县的枫林镇相连。正西面,便是浩瀚的阳新湖。近湖区域浅水处,野生莲藕遮天蔽日;近岸湿地便是蒿草的天堂。这里出产的泥蒿,是武汉市民求之不得的山珍上品;因为有上游广袤地域随水而至的丰富营养物质,阳新湖盛产的鱼蟹更是不可多得的美味佳肴。尤其是鳜鱼和白鳝,更是美味中的极品。

但是,也因为西边面临阳新湖,血吸虫泛滥成灾,许多村民都是血吸虫晚期病人,一个个骨瘦如柴、面黄肌瘦,唯有肚子硕大,有如临盆的女子。据说在门前畈的湖边上,曾有一个村庄,住有十数户以渔业为生的村民。虽然每每渔获颇丰,但因罹患血吸虫病(俗称大肚子病),活生生的全村被灭绝,因年久无人再敢居住,房屋也自行消亡,留下了一片蒿草丛生的蛮荒之地,和给后人的警示。

直到1967年,我来到丰山铜矿时,亲眼所见大肚子的村民坐在太阳底下艰难度日的情景。身体健康的村民,也只是日出而作,日落而息;给旱作物浇粪时,还手持陶制小罐操作,粪水沾到手上也全然不顾。

建国初期,在国家极为困难的条件下,出兵朝鲜,打败妄图侵占朝鲜进而侵占中国的以美国为首的16国联合国军后,取得了国家经济建设相对稳定的和平时期。此时国家急需大量建设材料,对钢铁有色金属的需求更甚。1954年苏联援建的156个经济建设项目中,就有位于大冶阳新两县交界处的龙角山铜矿,官称新冶铜矿。

1958年,在举国大炼钢铁时,丰山村民鉴于遍布村前村后,甚至用来垒筑菜园堤埂的炉渣,以为是曾经炼铁时遗留下的,便以此为据,在附近寻找铁矿石。但对这些炉渣进行化验后,发现其中富含铜金属。国家得知这一情况后,派遣地质部门进驻勘探。

勘探伊始,首先要解决三通。为此,一条起于富池镇,翻越小岭,止于丰山村最东部山脚下的简易公路建成了。

当年的阳新湖水,是经由现富河旅社处河道进入长江的。勘探所需大量大型设备器材,只能经由船只转运。1968年网湖水闸建成,才彻底解决了丰山村的公路交通问题。来自阳新县城以远的汽车,可以长驱直入的进入丰山铜矿。

经由中南冶勘604地质大队几年的艰苦工作,初步查明,这里有一个50万吨铜金属储量的大型铜矿藏。附近的鸡笼山和李家湾,各有10万和6万吨铜金属储量。这在当年,可是一笔巨大的财富。

按照当年多快好省办一切事物的原则,丰山铜矿采用三边政策,即边勘探、边设计,边施工。

于是,冶金工业部有色金属司长沙有色金属设计院受命担当设计重任。由院长亲自带队的参加人员,自带行李,常住简陋房舍,作现场设计工作。

紧随其后的是承建丰山铜矿基本建设的中国第十五冶金建设公司进场开建。

当年的大冶冶炼厂,则承担了丰山铜矿的组建工作。

丰山铜矿矿体条件较好。在两山之中,大屋周东边地下,矿体呈扁状马蹄形产出。由南北两个矿带组成,东西部都有断开,有零星小矿体相连接。南北两个主矿带大致平行,向北急倾斜;走向近东西。南沿矿带出露地表部分已被古人开采,两矿带均向下延伸数百米。南沿矿带主矿体在-200米以上,北沿矿带只勘察到了-500米,下部矿藏有待日后生产勘探查明。

矿体由大型侵入火成岩体与原有石灰岩体蚀变交代形成。两矿带之间为花岗闪长斑岩;两矿带矿石为矽卡岩型铜矿,主要矿物有黄铜矿、辉铜矿、蓝铜矿、黝铜矿等,钼、硫、金、银、锗、铼、钨等稀有元素与铜共生或伴生。钼以辉钼矿形态存在,大部与铜共生,北沿矿带中部,有单独的钼矿体。

井巷建设由十五冶金建设公司的井巷公司承担。厂房建设由该公司的一公司承担。

矿藏采取竖井开拓,开拓系统由三井及通风排水和中段运输系统组成:主要项目是主井、付井、风井;中央水仓及排水系统;中段运输平巷。

主井、付井均布置在北沿矿带的下盘围岩中,主通风井则布置在北沿矿带东端下盘围岩中。

中段高度50米,中段平巷均布置在各自矿带的下盘围岩中;两条中段平巷有主平巷相连接,以此形成中段的主要运输系统。

付井主要用于废石提升、人员上下、设备器材上下、电缆电讯缆线、压缩空气和生产用水管道、排水管道的布设;和人行梯子间用。

荒径6米、500mm厚素混凝土支护后,净断面直径5m的付井,采用洛阳矿山机械厂生产的落地式多绳摩擦轮卷扬机提升。这种卷扬机,当年还属于最先进很前卫的矿山设备。几十吨重的卷扬机,安装在几十米高的井塔上;四根不旋转钢丝绳搭挂在卷筒上。钢丝绳两端,一端悬挂着一个双层双车罐笼;一端悬挂着与罐笼重量相匹配的平衡锤。在罐笼和平衡锤下部,用与四根不旋转钢丝绳重量相等的两根不旋转扁形钢丝绳相连接。这样当罐笼上下运行时,平衡锤作与罐笼运行方向相反的运行,以减小卷扬机的转动负荷。

罐笼和平衡锤都只能沿安装于井筒内部的滑道上下滑行,这就谓之罐道(导)。

为了增加提升钢丝绳与卷扬机卷筒之间的摩擦力,采用牛皮衬垫。后来经过多次改进实验后,采用新型高分子材料制作成的摩擦衬垫,很好的解决了耐用度和可靠度。

为了满足卷扬机运行平稳的要求,付井专设有同步发电机组,以对主卷扬机供电。这样就圆满地解决了卷扬机的频繁启动运行和平稳无极调速的问题。

双层双车罐笼,可同时装载四辆满载的0.75m3侧翻式矿车;可同时装载两台2.5m3矿车。罐笼上层两端,设有顶盖各一个。如果有超过4米的长物需要通过罐笼运输时,可以将此盖打开,人工直接装罐即可。当有长度超过10米,重量超过10吨时,就只能放弃装罐运输,改用其它方法了。

付井车辆轴线为东西方向,矿车西进东出;罐笼内设有自动阻车器,只要车辆进入,就能自动阻止其微小的位移,以确保安全。

付井地面和各中段井口设有自动防护门,只有罐笼运行至井口,且已停靠稳妥后,此门才能开启。

井口东西两端都设有摇台,当罐笼停靠部位准确时,摇台才能放下,将轨道与罐笼内部轨道平稳连接,供矿车进出。

在进车端,还设有推车器,以减轻推车工人的劳动强度。

为了安全起见,拒绝人车、人货混装。

井口和各中段设信号室。罐笼位置,运行状态都能一目了然。在新中国,人的安全是第一位的,不允许有任何闪失。

付井地面以及井下各中段,都设有600mm轨距的轨道。进出轨道都有环形车道相连接,可以任意调配车辆。

付井地面场地宽敞,各类厂房设施齐备,轨道与场地中的锻钎房、机修房、仓库和废石山相连接。

废石用0.75m3侧翻式矿车装运,经由付井提升至地面后,卸往废石山。

中段矿石运输采用2.5m3侧卸式矿车。10吨有线直流电机车拖动。为了应对停电,也配备有少量的无线3吨电瓶车。

矿石经由采区矿溜井放矿漏斗放矿装车后,运输至主矿溜井卸载。2.5m3矿车一侧设有自动开启的车门,矿车经过设于主矿溜井一侧的翻车器时,矿车车厢一侧沿轴线抬起,同时车门打开。矿石自重落入主矿溜井。

主井位于付井北侧的山坡上。支护后直径4m,使用与付井同型号的落地式摩擦轮卷扬机提升。卷扬机安装于高48米的井塔上。因为其运行速度无须频繁变化,因此只采用硅整流对电机供电。

主井只用于矿石提升。因此悬挂在主提升钢丝绳上的,是一个装载重量8吨的箕斗;平衡锤重量与箕斗相匹配。为了防止箕斗和平衡锤在上下运行时晃动,在井内设置了六根封闭式免润滑圆形钢丝绳,作箕斗和平衡锤的导向。钢丝绳的上端固定在井架上,井底设钢框架限位,配以重锤给钢丝绳以足够的张力,使箕斗和平衡锤上下运行时,不产生过度的晃动。

箕斗底部做成能开合的底门,斗体能绕箕斗框架上转轴微量转动,以使底门开合,将矿石自动卸入矿仓。

在井架上设卸载导轨。每当满载箕斗在卷扬机的牵引下进入卸载导轨后,箕斗框架不作水平运动,只能上升;而箕斗则向矿仓的卸矿口一侧偏移,同时打开底门,使矿石借自重,卸入矿仓。

主井井底装矿时,箕斗进入装矿点后,卷扬机房和井下装矿的操作工人都能准确识别。装矿时,箕斗不动。装矿工打开风动闸门,将装矿漏斗伸向箕斗上口。之后,启动平板给矿机,往箕斗供矿。每次装载,机房和装矿点都有重量显示。

装矿完毕后,装矿工人关闭风动闸门,收回装矿漏斗,发出提升信号,机房才能启动卷扬机,将满载矿石的箕斗上提。

矿石进入紧靠主井的选矿厂的粗矿仓,完成了从井下开采运输的全过程。

因为当年国家经济十分困难,又急需建设资源,因此,丰山铜矿基建时期,开拓只考虑服务到0m中段。设于主井附近的主矿仓(即主矿溜井)的垂直段只到-50m中段,经由一段斜道缓冲后,装矿设备设在-75m高程。主井只掘进到了-100m中段。装矿时洒落的矿粉则在-100m井底回收。

井下排水:设于-50m中段付井附近的中央水泵房,由七台280kw的高扬程大排量水泵组成,将井下积水,直接排往地表。

0m中段积水,设有拦截系统,经由管道排入中央泵房。

付井井底设有井底水窝,在-115m处,设有井底水泵洞室。两套排水系统,将积水排往-50m中央泵房。因此,付井井底高程,已经接近-125m,

井下的总通风系统,主付井作为主要自然通风口,在北沿矿带最东端设有专用通风井,这里安装了一台600kw的鼓风机,可以将井下污风在一个小时以内更换一次。由于温差的原因,通风井有时需要进风,有时需要出风。这些可通过调整风门实现,以满足井下通风的需要。

在主付井之间的地面,设有矿山总的空压机房,安装了七台260kw、额定气压为8个大气压的空气压缩机,以满足井下和选矿生产对压缩空气的需要。1980年前后,又增设两台107m3/分钟大排量的空气压缩机,彻底解决了矿山对压缩空气的需求。

矿区的供电,取自鄂东电网的110kv双回路专线,在主井北麓的山坡上设有矿区总变电站,安装有三台6000kva变压器,以保证矿区的用电需求。变电站地处北山南麓一凸形地带,受雷击威胁很大。因此,在其周围设多组避雷装置。从多年的运行情况看,此方法切实可行,十分有效。

矿区集水面积巨大,尤其是主付井以东,如果遇到大的自然降水,大量积水虽然可以通过矿区中间的河道排往阳新湖,但如果过大的积水从坡面直接进入开采区,那后果不堪设想。设置排水渠道,将北山防洪沟以上的坡面地表水,导流至矿区东部的天然山沟之后,经由矿区中心河沟,流入阳新湖。

因为丰山铜矿将采用无底柱分段崩落法开采,采区地表将随着开采而逐年下陷。因此,南山山坡,必须在塌陷区以外的安全部位,开挖防洪沟,将防洪沟以上的坡面积水,引向远离采矿区域,再流归中心河沟。几十年的实践证明,这些举措都是正确有效的。

矿山总图,最初考虑从规划中的武汉至九江铁路线的枫林镇开岔口,将铁路线引到丰山铜矿的选矿厂前。机械设备材料进厂和产品外运,全由铁路线承担。

但是由于国家未能及时安排武九铁路线的施工,丰山铜矿的全部进场原材料设备备品备件和产品的外运,只能重新规划了。

汽车运输太过昂贵,地处长江南岸,因此次选运输方案应该是水运。于是,选定在富池新设阳新湖入长江口的上游,作为丰山铜矿的自备码头,同时建精矿仓、装船设备、原材料堆积场所和相应的库房。装船设备由斜道缆车、卷扬机、趸船、浮吊组成。在黄石市,作相应的设置。

至此,矿山开拓工作基本到位。但是,作为基建项目,还要形成足够的采准和备采矿量,满足矿山设计生产能力的需要。

基于南沿矿带尽管出露地表的部分矿石,已被前人开采。但大部分矿体埋藏较浅,利于先行开采。

于是,首先开始南沿矿带的采准切割施工,作为丰山铜矿基建内容,排上了日程。

丰山铜矿的采选生产能力设计为3500吨/日。为此,井下的日供矿量不能少于这个数量。

为了加快施工进度,在开拓工程紧锣密鼓施工的同时,在南沿矿带,从地面至0m中段15号勘探线处,开掘措施斜井,提前进入矿体。掘进下盘沿脉和脉外平巷,以及两平巷的联络巷道;开掘由中段平巷直通地表的采区天井,每个天井都设有井架、提升卷扬机,布置有人行梯子间,和供风供水的管道。以方便人员上下和原材料的进出等;

开掘采区溜矿井,以便将回采的矿石储存备用。为了保证人员作业安全,矿溜井在人行水平,不与采矿平巷直接联通,而是在溜矿井外2m左右,设斜道,以接纳从采场运输出来的矿石。斜道用混凝土封口,上面安装用18kg/m钢轨制成的网度为300X300mm的格筛,以控制矿石块度,防止操作工人跌入矿溜井而酿成事故。

丰山铜矿井下采用无底柱分段崩落法开采。采区分段高度10m,采矿进路间距10m。上下分层的采矿进路,错开5m布置。在垂直剖面上,采矿进路的布置则呈菱形。

采矿进路掘至矿体上盘边界,沿上盘边界掘进上盘沿脉巷道。使相邻两条采矿进路联通。

在联络巷道处上掘切割天井,作为回采矿石爆破时的自由面。该切割天井要与对应的上上分层的采矿进路相贯通,以保证回采落矿爆破的质量,保证该爆破的矿石全部爆破下来。不置顶,不挂边,也不超采。

之后,在切割天井周围钻凿爆破钻孔。这些钻孔要扇形布置,使前述菱形面积里面的矿石都能爆破透彻。

切割天井施工完成后,采场数量能满足日产矿石量3500吨,才算基建项目圆满完成。

与此同时,选矿厂房建筑相继开工。

紧挨主井西侧,为选矿破碎厂房。这里设有大型立式圆锥破碎机,将粗矿仓的矿石粗碎、闭路筛分后,-20mm产品进下游的10个中矿仓储存备用。

设于中矿仓底部的圆盘给矿机,将中矿源源供给五台圆磨粉碎机,闭路筛分后,-10mm产品,源源不断的向球磨机给矿。

经过几台大型球磨机的细心研磨后,矿石变成了-200目、浓度适中的矿浆。

矿浆进入浮选槽。加药加气后,有用元素跟随泡沫进入精矿池。

在这里,几台大型真空过滤机将精矿浆中的水分尽量吸去,矿浆魔术般的成为精矿粉,可以装车外运了。

进入浮选槽的矿浆,有用元素选完后,余下就是尾砂,将被送往遥远的尾砂坝存放。

其实,选矿后的尾砂中,还含有少量的有用元素和稀有元素,只是限于当前的技术水平,暂时无法回收利用。但是有朝一日,人们的技术水平提高后,仍然可以加以利用,而且还省去了再开采的投入。

精矿浆脱水后的水分,不可流失,要将它收集起来。经过几个月的沉淀,其中还有不少精矿粉,可以回收。

就连选矿厂房冲洗地面的水,都不能轻易放走,集中存放在厂前水池,经过充分沉淀后,其沉渣里面照样可以回收有用元素。

选矿厂房,从粗矿仓到粗碎、中碎,球磨,脱水,几个厂房沿山坡顺势而建。既减少了矿石的上向运输,又使厂房结构紧凑,减短了中间产品的运输距离。

房屋结构,都是采用预制构件组装而成。先按照设计图纸,预制成形各种构件,之后按件组装;屋面采用大型混凝土槽型瓦。其余房柱、屋面桁架、天车轨道梁、屋面桁条、屋架剪刀撑等一一齐备,无一不是现场预制制造。这种结构经久耐用,稳固牢靠,不失为当年科技人员和施工工人的精心杰作。

在选矿厂房建筑的同时,尾砂坝也在同步建设。

最初考虑,将尾砂输往被部分围垦的阳新湖存放。但是方案一经提出,很快被否决。

在与丰山铜矿东面一山之隔的上巢湖,有一个东西宽、南北深各数百米的凹形地带,用于堆积存放尾砂,十分理想。

于是,施工人员掘进了穿山隧道,修筑边坡输送槽;在坝底西山脚下修筑导水涵洞和滤水斜道;修筑尾砂坝坝基;修筑直达长江的排水渠道和防逆流闸门以及为上巢村架设防涝排渍泵站等设施。库区两端设操作间、休息室和住房设施,一应俱全。

隧道的开通,还大大方便了两边的行人,往返两地,再也不要翻山越岭了。

水是矿山生产生活的命脉。为此,在长江岸边设有取水泵站。自江中取水后,进江边滤池加药沉淀粗滤后,再次泵压,经由穿山隧道,输送到与选厂厂房遥遥相对的山腰水池。这里,大部分不经再次沉淀的水,直接送选厂,进入生产流程;其余的水,经再次沉淀,进入下游的反滤池再次精滤,加入氯气后,进入矿区生活水管网,供居民生活饮用。

为了解决矿山生产中对备品备件的需求,初步设想,大部分备件自制解决。为此,矿山机修厂规模较大,车、铣、刨、磨、锻、钻镗、锯,各类机床一应俱全。能自行加工生产设备常用的机械零件,以满足生产的急需。

矿山人口众多,最高峰时,矿有职工5000人左右,加上本地居民,总人数近万。矿山生产,尤其是井下作业,事故是不可避免的。为保障职工居民的身心健康,为了能及时救助工伤人员,设有一级医院一座;建矿初期,还配备了快艇一艘,以保证快速运送伤员。并与黄石市三医院挂钩组团,先治疗后挂号结算。以应急时之需。

生产及管理

1968年,经上级批准,丰山铜矿宣告成立,系大冶有色金属公司下属单位,行政级别为县团级。

丰山铜矿投产之前,随着新招工人的陆续到位,一时间,丰山铜矿到处人山人海,热闹非凡。

面对即将新增几千新工人的局面,矿立即投入人力物力,几天之内,建成数栋楠竹为房柱、为檩条、芦席为墙为屋面的芦席棚子。楠竹搭建通铺大房间,一栋芦席棚子,暂住几十人。实在赶不上进人的速度,就借住民房。村民积极配合,硬是将猛增人口的住房矛盾,顺利地化解了。之后是扩建原有的食堂,赶建芦席棚食堂,保证了新进人员饭吃问题。

新招人员,个个都是意气风发,斗志昂扬。不讲条件,不计艰苦,一切听从指挥,没有人闹意见,没有人嫌困难。

之后不久,矿投入人力物力,建成了几栋单身宿舍,彻底解决了全部工人的住房问题;与此同时,建成几十栋家属宿舍,解决了双身职工和带眷职工的住房问题。

同时兴办的子弟学校,解决了矿工子女的入学问题。建成了育儿园,托儿所,解除了职工的后顾之忧。采场粮店齐备,一个小型的社会,呈现在丰山矿区。

此时,矿一边积极组织新工人政治思想教育,一边组织技术培训。选厂开车前的各种实验相继展开,以获取第一手生产数据。一面组织劳动力,积极配合十五冶的基建收尾施工。比如,往尾砂坝抬电杆,清理平整施工场地等,都是功不可没的有效举措。

1970年,随着新招工人的迅速到位,矿级科室和二级单位相继成立,坑采、选矿车间的组织架构很快形成。最初以部队的模式称谓,之后改称车间工区工段班组沿用至今。坑采车间的机电、机运、采矿,基建工区同时成立。

全面接管丰山铜矿后,立即开展工作。

承担井下采矿的一工区,积极作采矿准备;承担井下掘进工作的二工区,三工区,对由十五冶井巷公司施工的天井、溜矿井进行了全面改造。因为时间久远,原有木材支护开始腐烂,没有进行支护的溜矿井则垮塌严重。平巷支护的木支架都多有倒伏和腐烂。尤其是天井的木框支架,因为背护质量差,井筒多有垮塌。如果不及时采取补救措施,将完全失去作用。

为此,我们将无支护的溜矿井增加为现浇混凝土支护;将天井的木框支架拆除,改以现浇混凝土支护,恢复井内设施。

在天井和溜矿井作混凝土支护施工中,我们采用了钢制模板技术,因而节省了大量木材。用于溜矿井混凝土支护施工的钢制模板加工成圆弧形,每块高宽各1m。模板相互之间的连接,采用互换通用形式,极大的方便了施工。天井钢制模板则加工成1000×500mm,长边钻4个罗栓孔,短边钻2个罗栓孔,形成通用形式,方便了施工。

同期,我们还改进了天井人行梯子的结构:将原来的全30mm等边角钢制成,改为50mm等边角钢制成梯子主杆,直径16mm圆钢作梯子登步。这样,梯子的整体刚度和耐腐蚀度得以大幅度提高,结实耐用,至少可以使用十年以上。

在溜矿井施工中使用的梯子,则全部用16mm圆钢制成,梯子上部弯成挂钩,便于向下延续连接。

同期,我们还制作使用了用2mm钢板制成的锥形溜筒,用来溜放混凝土熟料,取代沿用多年的6吋放料钢管,悬挂、拆卸简便易行,非常适用。

对于平巷的木材支护,因为数量太大,拆除之后,岩石暴露在空气中,更容易造成塌方冒顶。

当时国内有人开始使用喷浆支护,于是我们及时跟进。公司予以了最大的支持,千方百计调来了各种喷浆机,先后解决了速凝剂、密封圈,水环,喷头等材料问题。很快,掌握了全套技术,用于平巷支护,十分有效。后又相继推广采用锚杆和金属网联合支护,使井巷支护更趋完善。

投产初期,井下中段的平巷掘进,仍然采用手持式01——25风钻凿岩;电石灯点火,火雷管引爆,硝酸铵安全炸药爆破;26型风动装岩机出渣,0.75m3轨道式矿车运渣。一茬炮有1.8m左右的进尺。凿岩、爆破、出渣后,及时跟进轨道,为下一茬炮作准备。

天井的掘进形式多样。有吊罐法,撑子法,全断面下掘法多种。

全断面下掘法。处理加固好井口后,自上而下,凿岩爆破出渣,再凿岩爆破出渣。下掘一定深度后,即行现浇混凝土支护。这种方法稳妥安全。但是也最为费时费工费力。

吊罐法属于上掘施工。但必须有专用的吊罐设备。由吊罐和吊罐卷扬机组成。吊罐由吊罐主体和四块罐门组成。四块罐门合拢,就是一个长方形的钢铁吊篮;四门放开,就是一个工作平台。罐体底部有四组八个汽顶,用以将吊罐固定在井内,供操作工人放心操作。

吊罐法施工之前,先用钻机在井位处钻凿一个直径100mm孔眼,贯通井位岩石;将吊罐卷扬机架于上部井位处,卷扬钢丝绳和照明、信号电线穿过钻孔达到下部中段;下方操作人员,将吊罐与此钢丝绳连接,接上照明灯具和信号电铃后,即可指挥吊罐的升降了。吊罐可以承受500kg重量。每次凿岩爆破操作由两人完成。两名机工携带凿岩器具和当班所需的爆破器材,指挥上部卷扬机提升吊罐。吊罐到达合适部位后,吊罐卷扬工将卷扬机锁定,并守候在岗,以等候下步的继续操作。此时,操作工便开始工作。放下罐门,打开固定汽顶,通知下部工作人员打开风水闸阀,开始钻凿炮孔。凿岩完毕后,收拾好凿岩器具,立即装填炸药,连接起爆网线。指挥吊罐下降。降到井底后,回收凿岩器具和剩余的爆破物品,解开提升吊罐的钢丝绳和通讯照明电线,通知上部收回;将吊罐转移至安全地点后,即可点火起爆。几声巨响后,渣石和烟雾随之从天而降。成功的爆破。至此,上掘井筒,又向上伸展了2m。

出完底部渣石后,又可以进行下一茬炮的施工。就这样循环不止,一个井筒,用不了一个月就能完成。

框架式上掘施工法。天溜井底部形成洞室以后,第一茬炮可以站在底部岩石上凿岩打孔爆破。将渣石稍作平整后即可钻凿第二茬炮孔,第三茬炮孔。当上掘达到一定高度后,就出完渣石,架设木质框架,至距离当头2m左右为止。框架由原木组成,每架两横两竖四根组成四方框架,上下两架框架之间,用原木支撑。组成框架的四根原木要尽量贴近井壁。所有原木相交相接触处,都用扒钉牢牢固定,防止松动松脱。在木制框架上部铺设木板,机工站在木板上操作凿岩打孔和装药爆破工作。之后放下凿岩机具和多余的爆破物品。之后的点火与前述相同。它的好处是,渣石自由下落,缺点是,木制框架易受爆破冲击波和飞溅的渣石摧毁。

撑子法施工,也是纯的上向式施工。与前法不同的是,不用架设木制框架,而是用坚硬的原木,强行嵌入事先凿好的柱窝子里。因为井下空气潮湿,这种原木遇到潮湿后,会更加牢固的固定在柱窝子里。撑子要成双平行布置,高矮一致;再在撑子上铺设木板,工人便站在木板上操作。其余与前述相同。

上向掘进的出渣,都在井底进行,安全从容,劳动强度也一般。

无论是吊罐法,还是撑子法、架盘法上掘,都只完成了天溜井掘进的一小部分工程。主要工程还有待后续的扩帮和混凝土永久支护。当井位处岩石稳固坚硬时,不必支护。但丰山铜矿的岩石不允许不支护。

开始下向扩帮时,凿岩爆破和现浇混凝土工作,都在搭建的工作平台上进行。扩帮到合适高度后,要对合格井段进行混凝土永久支护。梯子间紧跟到位,以方便人员上下。井口设混凝土搅拌站,附近设有集料场地,各类材料齐备。爆破后的渣石,落入井下后,不急于清除。随着施工的连续进行,渣石堆积逐渐上升。到达一定程度后,可以踩在渣石上进行凿岩爆破和混凝土浇筑施工了,这样可以省去搭建工作平台。

一个天溜井,从上掘到扩帮支护完毕,需要2个月的时间。

采矿爆破和出矿

投产初期,采场落矿采用中深孔凿岩、硝铵炸药卷爆破。凿岩使用01-45上向式凿岩机,六角钢钎螺纹套筒加长和十字钎头进行。炮孔直径50mm,炸药卷直径40mm、长度400mm。黑火药导火索火雷管人工点火引爆。为防止装入垂直或急倾斜炮孔的药卷下落,在药卷外围插入反向竹签。方法简单易行,但整个装药爆破工作费工费时,劳动强度大。不多时,就被用压缩空气装填粉状炸药的专用装药器取代。起爆使用导爆管。聪明智慧的爆破工人,很快掌握了这些技术,操作起来得心应手,简便轻快,效果十分理想。

后来改用中深孔凿岩台车,效率提高数倍,大幅度减轻了操作工人的体力消耗。

爆破落矿以后,采场的出矿运矿,开始时用zyq-12型风动装岩机,俗称t—2g,工人们称之为铁-2机。这种装岩机小巧灵活,转弯半径小;铲斗铲取矿石后,向后卸入自带的车厢。车厢装满后,由工人操作,自行到矿溜井卸载。但是拖着一根长长的压风管道,很不方便,而且,铲斗太小因而效率低下。很不受工人待见。

不久,ZYQ-14g到场,取代了原有的T-2G。这种自行式风动装岩机高大威猛。铲斗大,车厢容积也大。开机时发出的声音有如老虎吼叫。工人们一见如故,一下就爱上了它。

丰山铜矿投产后,很快进入正常生产,自此,合格的矿石,源源不断从井下流向选厂,选厂的铜精沙则源源不断地运往大冶冶炼厂。

1972年,丰山铜矿基建基本完成。年底正式投产,当年就产出了铜产品——铜精沙。

以后逐年达产,同时进行了铜硫分离,产出了正式的硫精矿、优先选金新工艺,提高了黄金的回收率,使矿山生产日新月异,蒸蒸日上。

每年的几千吨铜,解了国家建设及时之需。随铜而收的几百公斤黄金,几顿白银,也是一笔不小的财富。国家的投资得以回收,上下皆大欢喜啊。

随着矿山生产持续进行,国家经济形势日渐好转,对矿山的投入也在逐年加大。

1976年前后,丰山铜矿从域外引进并消化矿用铲运机成功。很快,上级决定,丰山增设南沿矿带铲运机道,使铲运机取代原有的t-4g,直接进入井下采场出矿。从此带来了一连串的变革。

首要的是,要加高加宽采矿分层巷道的坑道,使铲运机能自由行驶;原有溜矿井偏小。但在用的溜矿井一时难以扩大,只能将新开的溜矿井加大断面了。原有的溜矿井格筛网度偏小,必须加大网度,以使大块度矿石顺利通过。中段放矿漏斗,无须改变,因为开始就是使用的风电联动的放矿振动闸门。但因出矿块度加大,时有放矿过程中出现卡斗现象,这时,只能采用原始的爆破法解除卡斗了。

严重的是,大块度矿石进入主溜破系统后,给铁板给矿机,箕斗和选厂圆锥破碎机增加了难度,时常出现卡顿现象。

但是,对原有主溜破系统进行改造,谈何容易!几乎是不可能的。于是,只能委屈铲运司机和采场人员,严格控制入井的矿石块度。

但人的智慧是无限的。人们常说,办法总比困难多,这话不假。随着矿山生产的推进,铲运机出矿大块问题,终于有了转机。1976年前后,0m中段以上矿石已采出近半,为保持矿山持续生产,鉴于准备一个新的中段时间必须在三年以上,于是,矿山未雨绸缪,着手进行主付井的延深和主矿仓下移工作。借此机会,增加了井下的破碎系统,以解决出矿大块的问题。

主付井延深和主流破系统下迁

生产矿山主付井延深和溜破系统施工,是一项极为复杂的系统工程。

其中,付井延深是关键工程。只有先行将付井罐笼运行到-200m,后续施工才能铺展。而付井延深施工,最为关键的是安全工作。

最先进行的工作,就是联系导向测量。公司派来了最好的测量工程师,带来了最好的测量仪器器材,与丰山铜矿自己的测量人员有机协调,顺利的拿下了作业,保证了日后付井延深和新的中段精准的测量数据。

运行十多年的付井,井底淤积了4m厚度的杂物淤泥,几乎要掩埋井底水泵的吸水莲蓬头了。施工之前,几天时间里,清楚井底杂物和淤泥工作进展顺利,算是为下掘施工开了一个好头。

延深施工中,保证付井原有系统的正常运行,延深施工才能顺利进行;付井延深施工人员的安全,也是重中之重,不可有一丝一毫的疏忽。

为此,一切延深施工设施设备的布置安装,都必须保证付井的正常运行,不能有丝毫阻碍。

延深施工人员,深处付井井底,上部如有物件掉落,将是对施工人员的致命打击,因此,必须严加防护。为此,一个涵盖全面井筒高达五米,由50mm厚钢板、横竖紧密排列五层的原木构成,辅以轮胎胶皮等物的安全保护层,搭建完成。

在安全保护层下面,设置有用300mm工字钢和槽钢,20mm厚钢板制成的双层工作吊盘。井底凿岩爆破出渣作业时,工作吊盘悬停在距离工作面三米左右,风、水,电及信号和排水泵,都布置在工作吊盘上。当凿岩完毕,装药爆破时,工作吊盘提升至距离井底10m以上,以保护设备的安全;施工人员必须撤离到-100m中段。

其实,实际施工,比预想的要简单的多。比如凿岩工作,下延之前,曾设计了各种炮孔布置方案,以确保凿岩工作高效安全。但实际施工中,还是采取了枪打出头鸟的办法。井底总是有积水,井底岩石表面也不是水平一块。当积水较浅时,总有很多岩石露出水面。于是凿岩工人就首先对出露的岩石钻凿炮孔,这样既无须复杂的防水措施,装填炸药也简便易行。而且爆破后的渣石也不多,很快就被清除掉。如果全断面打眼放炮,则每茬炮爆破后,渣石必然很多,清除的时间更长,于进度并无太多的好处。

下一次凿岩时,又在新出露水面的岩石上凿岩爆破。以此循环,两个月内,便完成了付井下掘100m的掘进。

砌璇并不复杂,我们有采区矿溜井砌璇成功的经验,无非是一个大小的问题。

随着下掘和砌璇的进行,必须适时放置安装井内装备的预留孔盒子,并保证其部位精准。发璇用料,在付井地面设有集料场地和混凝土搅拌站。混凝土熟料经由安装在井筒管道电缆间的专用输送管道担负。因输送高度过大,中间设有减速段,以减缓混凝土料的下行速度。混凝土料到达-100m井口后,经过转运,才能向作业当头供料,以保安全。

下掘工作人员上下付井作业当头,只能爬梯子上下。

下掘产生的渣石,经由专用卷扬和吊桶提升至-100m水平装车后,由罐笼提升至地表卸载。

下掘作业面的积水,直接排往-50m中央泵房。

尽管这是我们平生第一次进行付井延深施工,但由于我们事先有充分的精神准备和物资准备,延深工作进行得十分顺利。

当延深施工完工之后,拆除所有延井设施设备,安装新增井段的进内设施,罐笼缓缓运行在新开段的时候,我们都各自回到原来的单位,开始了新的工作。一切都显得那么平静,那么自然,好像付井延深与我们丝毫不相干似的。

之后,就是主井自-100m延深到-200m施工和新的主溜矿系统和新增井下破碎系统的施工。虽然其难度和工程量都不小,但也是极为平常的施工。

只是在掘砌主破碎洞室时,由于洞室的宽大,比我们以往接触的要大很多,于是不得不认真对待。

长50m、宽13m、高15m的大型洞室,在大冶有色金属公司还是第一次。

它的左端,有上部主矿仓相连接,右前方,有联络巷道与主井相连接,对面是配电房所在地,中部向下,是存放经破碎以后矿石的下部矿仓。安装在这里的大型平板给矿机,将取自上部矿仓块度较大的矿石,向大型颚式破碎机给矿。经颚式破碎机破碎后的矿石,自重落入下部矿仓。

铁板给矿机和颚式破碎机的安装和检修,都有赖于安装在上部的行车提吊。

对这种大型地下洞室的施工,我们的方案是:先戴帽,后立脚。分段分层,逐步拉开。

先紧靠右墙洞室中线处,上掘措施井至洞室拱顶;次沿拱基线,在洞室轴线部位掘进措施平巷,与上部矿仓联通。

接着,从右墙面开始,掘完拱基线以上2m一段拱部。随即用混凝土进行全断面永久支护。再进行第二段的掘砌,第三段的掘砌,直至完成。先行将拱部掘砌完成,给洞室戴上帽子。

接下来,将拱基线下部洞室轴线靠付井侧的岩柱开挖一小段,并完成现浇混凝土施工,使右墙端面的一半和近付井侧墙体的永久支护先形成。为保证施工安全,这一小段的长度不超过5m。之后再行第二段,第三段…;紧接着是对面墙体的掘砌。

一段时间后,施工下来,一切平安,没有发生任何以外。

之后的配套工程,无须赘述了。

主付井延深和井下溜破系统施工完成之后,立即开始了-100m中段的开拓施工。各类巷道的布置,与0m中段无异。只是各类巷道的支护,全部采用喷、锚、网支护,因而可以适当减小巷道的掘进面积,进而减少开挖量。

之后就是及时跟进采准切割工程,及时形成采矿生产能力,使矿山生产得以连续运行。

1976年,鉴于南沿矿带西部矿岩极为风化,经多方论证,决定掀开地表土层,改坑采为露天采矿。

于是,大屋周、小吴周等村庄整体拆迁。大屋周迁至门前畈,小吴周则迁至与门前畈隔湖相对的山边,新近回填的一块空地上。

整个大屋周自然村落,连同屋基都不复存在了。

一时间,电产、穿孔机、推土机的轰鸣,取代了村民们的欢声笑语。很快,平地消失,一个巨大的露天采矿坑展现在人们眼前。

这里是丰山矿区15号勘探线以西,正是史上古人露天开采之后的剩余部分。矿石品位最高时可达10%以上,而且含金含银也特高。辛亏改成了露天开采,要不然,还发现不了这些宝贝。

露天采矿初期,矿石仍然进入井下运矿流程。

这样的运输方式,显然有浪费运力的嫌疑。随着时间的推移,露天采场至选矿车间的地面运矿公路终于形成。载满露天采矿矿石的大车,经由轲家弯西侧的上山公路,源源不断地运到选矿车间。

在丰山矿区的东部山脚下一大片山地,成了露天采矿的排土场。全部废石都排往此地,原本为茂密的林木覆盖的起伏山地,经过十几年的填埋,俨然成为了一片高低。后来矿山在这篇片高地上植树造林,很快又使荒地变成了一带绿色的高原,成为了真正的金山银山。

平巷掘进也有了质的飞跃。采矿进路的掘进出渣,由铲运机直接承担;双臂凿岩台车投入使用,凿岩工人如虎添翼,中段掘进出渣也采用了梭车,极大的加快了出渣能力和速度。井下快速掘进应运而生,丰山铜矿产生了504、505、506三个快速掘进队。彼此之间,掀起了你追我赶的竞赛高潮,日掘进进尺突飞猛进。为此,刚从冶金部分离出来的中国有色金属总公司,不失时机的组织了全国范围的快速掘进竞赛。参赛者就在本单位原地快速掘进作业,由有色金属总公司派出裁判组,分赴各地,按照统一标准进行评分裁决。丰山铜矿的504快速掘进队还夺得了系统第一,获得了有色金属总公司的嘉奖。

投产以后,选矿生产一直稳定在年处理矿石八十万吨之间。生产的铜精粉,源源不断的船运到黄石市下陆,大冶有色金属公司所属的冶炼厂。生产的硫精矿,则是地方化工厂的上等原料。坐落在富池镇长江南岸的富池化肥厂和黄冈地区化肥厂,抢着要我们的硫精矿。选矿之后的尾砂,则年复一年的排往上巢湖尾砂坝。这个坝,以土石为基础,在坝体内线架设排沙管道,将尾砂沿轴线方向均匀地堆积,使坝体逐渐升高。待升高到一定程度后,在坝体外侧铺设200mm以上厚度的黄土,以保证坝体不受自然降水的冲刷。坝体的坡度,控制在安全范围内,每抬高5m,便向库区收缩5m,使坝体形成阶梯状。

坝区尾砂沉淀后的析出水,清亮透彻,符合农用水标准,因此,清水和自然降水,都通过设于库区南边山坡上的斜坡水道,经由预先埋设的排水管道,一段明渠,排往长江。来自矿区的尾砂输送槽,出隧道后,分为北东两支,分别排向坝体西部和南部。紧靠输沙槽一侧,设有联系公路。分支排沙槽靠山体一侧,设有排洪沟,以阻止随山坡流下的自然降水进入库内。

矿上生产中期,江边取水系统出了问题。由于上游三公里处,有两个化肥厂。他们的硫精矿焙烧后的残渣,大量堆积在长江岸边。日积月累,残渣流入长江,将逐渐南岸抬高,江水退回江中。我们的江边取水莲蓬头逐渐被埋,每到枯水季节,就无水可取。此时水电车间工人为了保证矿区用水,就下到江边,铲除淤泥,开设临时水沟取水。

为此,工程科还曾请长江航道局下属的打捞人员,携带打捞船只和工器具,探摸莲蓬头被埋情况。后来又请来长江委员会的工程技术人员,对此处的长江河段作河势分析。结论是,此段长江水流属于此消彼长的趋势,即所谓30年河东,30年河西。由于受上游来水的冲刷,在一定的时期内,江水冲刷北岸,此时南岸便处于淤积阶段。几十年后,江水会慢慢地冲刷南岸,北岸就会同时淤积。似此周期往复不止。

其实,我也都知道,是阳新湖水入长江口向上游转移了几公里,而且这股入江水流直接进入长江轴线中部,致使其下游南岸加快了淤积速度。与两个化肥厂排放的尾流叠加,使南岸的淤积更甚。而转移之前的入江水流,是顺着南岸入江,对该段长江南岸形成了较强的冲刷。

在此基础上,经大冶有色金属公司设计院测算设计,决定将取水头向江心伸进百米,直接靠近江中清流。这样才将丰山铜矿的取水问题解决。至于是不是30年河东,30年河西,已经无甚大碍。

期间,还发现矿区部分高楼设有楼上水箱污染严重。按照规定,这些水箱应该每年清洗两次,而且要使用氯气缓释器,以保证用户出水,有一定的余氯成分,从而保证饮水质量。

结束语

世间,人们只知道两弹一星和当年轰轰烈烈的三线建设是何等壮观伟大,可歌可泣,催人泪下。殊不知,当年的矿山建设,又何尚不是如此。就像上世纪60年代,中国出了一个焦裕禄。要知道,一两个焦裕禄只是时代的缩影,是千千万万个焦裕禄式党的好干部,背井离乡、舍生忘死、无私奉献,一心扑在工作上,承担起了国家经济困难时期的建设重担,才使得国家逐渐摆脱贫困,走向繁荣富强的今天。

想当年,多少志士仁人、青年学子、有志青年,从祖国四面八方来到丰山铜矿。从1965年筹建丰山铜矿开始,大冶冶炼厂各下属单位,抽调百余名干部工人,奔赴还是荒郊野岭的丰山铜矿。中南冶勘604地质大队的干部工人冲锋在前,几年时间,探明了这座沉睡千年的矿藏;长沙有色金属设计院的工程师们,自带行李,奔赴丰山铜矿,开展现场设计工作;十五冶金建设公司,先后四年,建成了这座具有一定规模的现代矿山。来自中南矿冶学院、江西冶金学院、北京钢铁学院、北京地质学院、上海复旦大学、华东师范大学、长沙有色金属学校、浙江有色金属学校、湖南大学、武汉钢铁学院、湖北医学院、黄石卫校、武汉卫校、黄冈师专等名校的莘莘学子,来自武汉市的下乡知识青年,来自罗田、黄陂、汉阳、汉川的有志青年,纷纷奔赴铜矿,立志献身国家的矿山事业,同样是国家建设的功臣。他们和千千万万三线建设的工人一样,和王铁人一样,将名传千古,彪炳史册。让我们记住他们的丰功伟绩吧。

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