项目成长

2012年11月13日，《中国有色金属报》上一条醒目的消息映入记者眼帘——北京矿冶研究总院3项目入选“四个一批”项目，其中“尾矿库细粒尾砂模袋法堆坝技术”列入全国推广的安全先进适用技术。该技术有效解决了细粒尾矿坝体上升速度慢、渗透性差、浸润线高、干滩长度短等难题，实现了细颗粒尾矿的安全、高效、低成本筑坝，已在云南玉溪矿业有限公司成功推广应用。这一新技术到底实现了哪些突破与创新？它的先进性和适用性为矿山行业带来了怎样的技术进步？为了深入了解这一技术背后的价值，记者联系上了北京矿冶研究总院矿山工程研究设计所主任、“尾矿库细粒尾砂模袋法堆坝技术”的研发人周汉民，与他一起深入矿山一线做了一番走访，以使这项活跃在大山深处的先进技术，得到更广泛的关注，赢得更广阔的市场。
    先进适用的模袋法堆坝技术
    2013年1月9日，记者跟随周汉民一行从北京直飞昆明。转机普洱时，夕阳西下，由于通往思茅山水铜业公司的山路没有路灯，且途中有一段仍在整修，我们打消了当日驱车前行的计划。第二天一大早，越野车载着我们翻山越岭，一路颠簸，一段只有107公里的路程，我们足足走了三个半小时，到达山水铜业已是中午时分。
    站在矿区高处眺望远方，选矿场、排土场内一辆辆大型施工车蜿蜒穿行，露天开采的壮观景色令人振奋不已。期盼已久的模袋堆坝技术终于揭开神秘面纱，记者站在灌满细粒尾砂的黑色模袋上，使出全身的气力蹦跳，模袋仍然安好无恙；几个工人穿着雨靴、抬着长管忙碌作业，他们的肌肤在风吹日晒中，透着黝黑发亮的油光儿。充灌前，工人们正在对陆上部分模袋进行洒水润湿，为了防止泄漏，模袋灌浆口与输送泵的橡胶软管连为一体，被绑扎的非常紧密，充灌从相邻开始，自上而下，沿两侧向中间依次进行……而黑色的尾砂从不同位置的长管中马不停蹄向尾矿库喷洒着。三面环山的尾矿库，安静的砂面听不见流动的声音，沿着堆坝的下游方向望去，一条被称为小黑江的河流碧水荡漾、波光粼粼，这条小河是澜沧江的支流，下游就是湄公河。
    周汉民介绍大平掌矿区分布情况。
    尾矿库是一种具有高势能的人造泥石流的危险源，在长达几十年的时间里，各种自然的雨水、地震、鼠洞以及管理不善等因素，时刻威胁着尾矿库的安全。尾矿库一旦失事，将给工农业生产及下游人民生命财产造成巨大的灾害和损失。近年来，由于尾矿库事故频发，安全生产形势非常严峻。特别是自2008年山西临汾某尾矿坝发生溃坝事件后，国家安监总局、国家环保部、国土资源部、财政部联合下文，严格把控正在运行和新建的尾矿库的审批手续和考核指标，将安全一票否决制提上日程，力度之大前所未有。
    政策的出台，对规范矿山行业的尾矿库起到了有力鞭策。紧接着，各级安全监管部门和企业对尾矿库的安全管理不敢疏忽，重视程度不可小觑。但同时，真正的问题浮出水面，随着国家对矿产资源保护力度的加大，企业开始改造升级选矿技术，提高选矿回收率，矿石越磨越细，资源得到了充分利用，可是这些被磨得很细的矿石，选矿后精细的尾砂不仅改变了形态，而且还要按原来的方法堆坝，这样一来就给尾矿库堆坝带来了很多问题。众多的尾矿库要么变成了病库，要么是险库、危库，继而导致了很多尾矿坝出现安全事故。而当时，思茅山水铜业大平掌尾矿库就是一个很典型的例子，起初公司因为小规模生产，设计的尾矿库总库容为958×10m3，总坝高150m，随着公司选厂生产规模的不断扩大，选矿能力由当初1000t/d扩大到了4000t/d，而排砂的尾矿库仍然是同一个库，这就导致了该库尾矿堆存上升速度过快，坝体浸润线偏高，干滩长度较短，泄洪能力不足，尾矿库长期处于高水位运行，安全隐患成了制约企业发展的主要瓶颈。
    另一方面，在普洱每年6~10月，就会迎来漫长的雨季，沿用传统技术时，企业负责安全管理的人员“吃不下、睡不香”，因为尾矿库存在安全隐患，如果溃坝，下游的小黑江首当其冲，遭遇污染。所以在大雨瓢泼的时候，不论是深夜，还是道路泥泞，他们都要起身前去尾矿库查看情况。
    将安全顶在头上。思茅山水铜业在经过多方考察后，最终决定选择新技术改造升级尾矿库，并将大平掌尾矿库安全措施工程专项研究设计和工程总承包的任务，委托给北京矿冶研究总院，工期3年。特别是当时山水铜业公司总经理宋存华说出的一句话，至今让他们记忆犹新：“矿冶总院的现场管理经验虽然没有其他单位强，但是你们的技术我们信得过。”至今说起这句话，让矿冶总院矿山工程研究设计所的团队成员心存感激。他们开诚布公，告诉记者：“因为信任，才得以让模袋法堆坝技术有了落地实施的机会，从而为技术创新增添了更大的信心。”
    以满足矿山需求为宗旨
    山水铜业大平掌尾矿库是北京矿冶研究总院第一个尾矿库综合治理总承包现场技术服务项目。为了干好这个项目，尽快消除大平掌尾矿库的隐患，同时，为配合4000t/d发展规模的配套工程，早日让模袋法堆坝在大山深处得以充分展现，北矿院迅速组建思茅大平掌尾矿库现场技术服务项目部，在施工条件恶劣的现场，他们不等不靠，大伙儿用自己的双手在尾矿库南侧山间开出一块平地，用旧板材搭建了几间活动板房，将办公室搬到尾矿库边。与施工企业同吃、同住、同摸索。严寒酷暑、蚊虫叮咬，他们克服了常人难以想象的困难。在这条千沟万壑通往山水铜业的道路上，作为技术总指挥的周汉民每年要来山上10多次，有时一来就是20多天。有一年的春节，周汉民带领团队，在大年初五企业还没上班的时候就来到了矿山，可是来到矿山他们并没有休整自己的劳顿，而是借着恬静，理清思绪准备开展新的工作。饿了，就喝点矿泉水，吃包方便面……静谧的矿山连鸟儿和蚊虫低吟的声儿都让他听得那么清晰和亲切。
    让记者特别诧异的是，走在矿山的路上，迎面而来的矿山人见到周汉民时，那种招呼和寒暄，出乎意料的平常，似乎他从未离开过矿山，根本就是矿山的一员。
    在现场我们还看到了这个团队的另一位年轻小将王新岩，他长得憨厚可爱，不到30岁的年龄，却有着成熟执着的理念。要说作为80后的年轻人，手捧高等学历，应该享受着都市的快乐节奏。可是王新岩不是这样想的，他说，来到北矿院就能参与到尾矿坝技术创新领域锻炼，这是幸运的。虽然来到大山深处，我们忙碌的日子里，不到半夜12点没有睡过觉，有时20天不曾换洗衣服，这样的事情，说出来虽然有些尴尬，但这样的日子我们经历过、磨砺过。他还笑着告诉记者，矿里仅有的一家理发店，几年来，为大伙儿理出的发型几乎都是一样的。
    让王新岩记忆犹新的往事浮现在眼前，还是刚毕业应聘的时候，学生们的简历从四面八方像雪片一样飞向北矿院，因为自己的学校并不是叫得特别硬、特别响的院校，但院里没有从院校的名气大小来取决，看重的是他大学和研究生时在学校的一些重要历程。王新岩心存感恩，从打算来院里工作的那一刻起，他就做好了准备，不论再苦再累，他都要倾注全部热情和努力。
    记者从北矿院这些为尾矿库安全执着创新的年轻人身上，看到了“认定的事情就要向往前走，就一定会成功。”这番朴素的话语，最初是山水铜业给予这个团队的鼓舞。对于这个平均年龄只有30岁的年轻团队来说，他们跟随着项目的成熟、成功而成长起来，这句话使他们兢兢业业、不浮躁，将心沉到了一线。
    而模袋法堆坝技术，北矿院人在既没有标准参考，又没有前路可循的情况下，满腔热情、不懈追求。多年来，全国大大小小数以千计的矿山留下了他们一路探索的足迹，他们几乎目睹了所有不同库型的尾矿库。特别是该院在尾矿专业起步较晚的情况下，另辟蹊径，找准目标，打破前人循规蹈矩的理念和思维禁锢，不论是模拟实验，还是去矿山学习，院里从不吝啬资金，给予团队大力支持。
    多年来，北矿院人以矿山安全为己任，在长期的经验积累中，以先进技术引领发展，以创新做驱动，肩负责任和挚爱，为模袋法堆坝技术的快速发展拓展了广阔空间。在一组璀璨的成绩面前，我们看到了模袋法堆坝技术不仅填补了国际国内矿山行业的空白，而且创造了三个第一：
    第一个创新我们国内尾矿库上游堆坝方式；
    矿冶总院第一个在尾矿库方面作为新技术进行总承包；
    第一个获得北矿院高达100万以上基础研究资金。
    2012年11月1日，该库通过了云南省安监局组织的现场验收，得到了专家的高度认可。山水铜业公司自从利用模袋法堆坝后，目前已成功筑坝高度达14m，最终设计模袋法筑坝高度为36m。
    两年多来，模袋筑坝技术的应用，让山水铜业尝到了真正的甜头。三年前，该企业尾矿库曾因安全隐患，被云南省安监局挂牌。三年后，当山水铜业大胆尝试新技术，第一家成功引进北矿院模袋筑坝时，这样的胆略和勇气是值得敬佩的。现如今，不论是有色行业，还是相关行业前来企业尾矿库参观、学习、取经，再谈到尾矿坝时，山水铜业底气十足，他们赢得了社会的尊重。
    当我们站在模袋坝上，向小黑江方向遥望时，山水铜业总工程师唐飞眼里透着的热情和幸福是发自内心的。不论是对企业，还是对技术，他都颇有感慨：“对山水铜业来说，选对了技术，企业则能实现可持续发展，其实企业这一创举很明确，更多的是信赖北矿院的技术成果，想把研究机构引进企业，切实为企业解决一些生产、技术上的问题。通过技术落地，保证了尾矿库行业重大项目的顺利实施，为企业节约了研发资金，解决了重大的安全环保问题；而北矿院人着眼长远，通过多年的摸索研发，在尾矿库领域实现了从“无”到“有”，从“有”到“优”的历史嬗变，他们用汗水和智慧换来了整个技术的成功和胜利。培养了一批技术经验丰富、能熟练应用创新方法的科研队伍。”
    模袋法堆坝的特点
    我们国家的地貌特点是山多，大部分尾矿库堆存方式为山谷型。自上世纪50、60年代建坝开始，山谷型的尾矿库90%采用上游法堆坝。这种堆坝特点是机械量少，操作简单，运行成本低；国外常用的是下游法堆坝，安全度方面相对高于我国，但是操作难度较大。
    模袋法堆坝最早用于水利行业，源于荷兰的围海造田，但人工围堤的成本很高。自从发明出管袋法后，该技术将混凝土打进管子，在水下迅速凝固，并且强度很高。降低成本的同时，对堤坝起到了较好的防御。后来美国的密西西比河也是因为两岸冲刷严重，启用了该技术进行保护。模袋堆坝技术是上世纪80年代引进中国的，最开始主要对长江的护堤进行防御，加灌的原料是不同配比的水泥浆。后来电力行业用该方法对灰渣库进行堆坝，因为粉煤灰的固结性很强。
    而面对数以万计的大大小小的尾矿库领域，这一技术为何迟迟没有被引进？听了周汉民的介绍后，我们终于明白了其中的原因：尾矿的特殊性所致，因为尾砂灌袋，尾砂本身没有凝固作用，固结之后仍然是砂，没用提高粘结强度，提高的是骨料之间的摩擦强度。
    模袋是指由上、下两层高强度土工织物，如丙纶、涤纶、锦纶等制作的大面积连续袋状材料，并在其袋内泵灌尾砂固结后形成的一种充填体。模袋法快速固结筑坝，采用砂模袋法，泵灌材料选择尾矿砂，按技术要求，根据坝体充填料的土力学指标，选择不同材料和不同规格的土工布，而充砂模袋所用的土工布需满足透水性、保土性、防淤堵、抗拉及抗老化等方面的要求。另外，充填料含泥量应小于10%。而按坝体排水要求，底部坝体充填料粗砂含量要比上部坝体大。同时，对充填尾矿砂料进行粒径分析，根据其颗粒级配及进行现场试验，提出土工织物模袋空袋厚度，充填厚度，充砂袋芯袋编织布等的相应要求，来选择有效孔径，排除部分粘粉粒，进而多保留砂料，提高充袋效果。最终使模袋充砂达到较好的滤水排泥效果，缩短尾矿砂的固结时间。
    模袋法堆坝的特点主要表现在以下几个方面：堆坝强度高，使尾砂形成一个整体；利用模袋布的透水不透浆特性，排水固结速度快，有利于快速堆坝；工艺成熟，操作简单，可边生产、边筑坝，不影响生产。另外，堆坝方式也很特别，可直接将模袋坐落在现状坝前尾砂面上，并可根据模袋规模分层施工。
    施工企业的点滴情怀
    模袋堆坝技术的整个项目建设过程中，培养的不仅仅是矿冶总院这一年轻的团队，像山水铜业和江苏昌泰建设工程公司的团队们，也是在这个项目的建设过程中，快速成长起来的。不论从选矿到可研报告，还是到施工生产，这些协同合作，对技术的促成落地起到了锦上添花的作用。
    昌泰公司市场经营部经理周玉宇（中）。
    模袋法施工需聘请有施工资质、有相关经验的专业工程公司完成，以保证堆坝要求。江苏昌泰公司作为这一技术的施工企业，北矿院在市场做了大量的调研后，通过斟酌首选其进行合作。不可否认，江苏昌泰公司虽然在矿山行业规模化施工不多，但是在相关行业业绩斐然，比如在水利水电工程的二级施工总承包、在河湖整治工程专业的二级承包、在堤防工程专业的二级承包等，都屡建功业。而昌泰公司市场经营部的经理周玉宇的一番话，让记者看到了他们朴素的情怀。坐在记者面前的周玉宇，说话非常幽默，但话语中偶尔一句很浓的苏北口音，给人轻松、爽利的感觉。他告诉记者，昌泰这支能吃苦，善打硬仗的施工队伍，当时从东南沿海江苏转战西南边陲云南普洱时，虽然工程类施工触类旁通，但最初走进矿山行业，有些操作需要进行培训，比方员工们要通过学习，拿到尾矿工操作证，才能在矿山行业施工发展。为了让员工们早些拿到这一硬件，周玉宇不厌其烦穿梭于山上山下，目的是让员工们抢抓时机早些熟悉矿山行业。在他辛勤的奔波下，员工通过15天的时间，如愿参加了尾矿库管理等方方面面的培训学习，从此，这一硬件的取得，让这个团队在矿山行业迈进门槛，迈开脚步。
    而周玉宇的细腻之处，或许正是苏北人身上众多情感之一的表现。他说，当风里来、雨里去，看到这些如同手足的兄弟们被高原的太阳晒得黑黝黝时，他打心眼心疼，当他们在现场呆了数月需要轮换回家看看妻儿老少时，他首先想到的是，让回家的员工在昆明多逗留几天，让肤色能缓和些，再向江苏的老家行进，这样当家人看到他们时，惦挂之情会略减一点儿。他的以人为本，爱护员工的良苦心思，在言谈中不经意间流露，却是那么真诚……正是这样的爱护，大伙儿同舟共济、协同作战，将模袋堆坝一层一层堆筑起来、安全交付，这一高水平的体现，很多方面说明了这个队伍曾经在不同行业的业绩是名符其实的。周玉宇还引用了公司总经理戴先庆经常强调的一句话：“施工单位要讲信誉，良心工程是要素之一，提升建筑质量，保障建筑安全，节约社会资源，减少社会隐患，优质高效服务企业是他们的最大追求。”
    当记者问及对这个工程有什么感受时，周玉宇做了精炼的总结：“通过两年多在矿山行业的驻足建设，矿冶总院这一精湛技术，让他看到了矿山的希望，最重要的是他们的团队已经逐渐清晰了模袋堆坝的技巧，并对这一技术产生了深厚的兴趣。为了更好地融入矿山行业，以后将跟随北矿院的脚步，不断去提升自己，突破自己，为矿山做贡献，实现双赢。”
    尾矿库领域需要打破的禁锢
    我们国家金属矿山发展日新月异，如何打破矿山行业尾矿库领域在长期的发展中，存在的一些做法上和思想上的禁锢？周汉民为记者总结出一些值得行业深思的现实问题。他说这个行业要发展，必须要打破一些陈旧的条条框框，比方提到尾矿库，人们就会将它与危险相提并论，不敢迈出创新的步伐。如果一味复制前人的道路，路将会越走越窄；从事矿山工作的人，把安全顶在头上，企业宁可用老技术，也不敢接受新的东西，这是需要去打破的；技术的研究和创新，需要胆识，这些胆识来自于技术的积累和论证，所以积累知识，多跑现场，让信息通畅，是尤为重要的。
    周汉民（中）在现场介绍堆坝情况。
    另外，这个行业需要重视尾矿库专业人才青黄不接的问题。其原因一是文革十年产生的断档；二是上世纪90年代矿业行业的不景气，使得尾矿库领域的人才出现断层，形成了上至70岁、下接35岁阶层的人才缺失现象。他认为，尾矿库技术要想有突破，以后更多需要这代年轻人去鼎力研发新技术，像目前电脑模拟技术的先进性，加上国家经费充裕支持，以及企业需求的充沛，给这代年轻人创造了一个很大的平台来提升尾矿库的整体科技含量。
    特别是作为研究设计单位，在新技术的研发过程中，一定要多吸取全世界范围内同行业、相关行业的先进理念，在吸收消化的基础上，研制出成熟的技术，让产学研深度结合，达到多方共赢是今后要走的路子。
    模袋堆坝带来的机遇
    我们国家早在上世纪90年代，提出过一系列尾矿堆坝难的问题。针对这些问题，很多专家、学者集思广益，建言献策，比如包括尾矿的干堆、高浓度堆存、尾矿的综合利用、一次性堆坝等，这些方法在一定程度上能解决引起溃坝的问题，但是最大的问题就是投资太高，比如一次性堆坝，费用至少是模袋法总投资的三倍；干堆这几年虽然火爆，但存在设备故障率高、扬尘严重等问题。解决了安全，环保的问题又凸显出来，所以这些因素最终导致干堆没有得到大面积推广。
    旧有技术的局限性，导致矿山行业尾矿库运行受到严重制约，发展相对迟滞。新技术对诸多瓶颈的有效破解，将为尾矿库行业的迅猛发展提供强大的动力引擎。
    国内目前大约有12000多个尾矿库，而对于老库改造，周汉民告诉记者，模袋堆坝技术特别适合老库升级改造。他说，现阶段，新建尾矿库严格的审批制度和环保准入条件门槛很高，企业如果新建尾矿库一是资金投入大，二是建设周期漫长。假如企业有条件在老库安全论证的基础上进行升级改造，来延长服务年限，不仅为企业寻找合适的尾矿库赢得了充足的时间，还为实现社会资源最大化利用创造了条件。
    模袋法堆坝作为新技术，目前虽然还没有现行规范，但国家安监总局在安监总科技（2012）119号文中，明确指出：非煤矿山领域要重点推广尾矿库细粒尾砂模袋法堆坝。据记者了解，尾矿库堆坝技术由国家发文联合推广，史无前例，意义深远。目前在重大机遇面前，北矿院人正在履行责任，让矿山尾矿库从此用上放心安全的技术，他们不懈努力，砥砺奋进。而在产学研深度合作的路上，抓好技术推广的同时，更重要的是完善配套工程，北矿院人一如既往、精益求精在不断探索。
    也许用“井喷”这一震撼人心的字眼来描绘该技术的发展前景，会更加让人期待。在企业，我们得到这样的信息，目前除了有色行业之外，钢铁行业、磷矿等行业也有很多企业前来考察，并且有些企业要求马上实施这一技术……而类似白银集团、云南磷化集团等这些企业即是对技术推广和认可的最好诠释。
    我们期待模袋法堆坝技术在矿山尾矿库领域应用和发展打开一片广阔天地……