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第一节 半机械化竖井

第二章 砂金半机械化、机械化开采

  东北沦陷时期,日本侵略者在桦川(今桦南县)驼腰子、九道沟等矿区进行了较大规模 的半机械化竖井(指提升、排水机械化的竖井)开采,掠夺中国黄金资源。这是黑龙江地区 半机械化竖井生产之始。1946年,合江军区接管桦川地区的金矿,逐渐恢复半机械化竖井生 产。由于条件所限,生产规模较小,产量也不高。中华人民共和国成立后,从1960年开始, 黑龙江省砂金半机械化竖井生产开始发展,以桦南金矿局为主。黑河金矿局罕达气金矿1960 ——1965年进行了6年半机械化竖井生产,其规模和产量均不大,后因亏损严重而停产。196 6年,全省半机械化竖井产量达到最高峰9735两。此后,因木材消耗量大,生产成本高,这种 生产方式在逐年减少。
    一、历程
    1938年,伪满洲采金株式会社在湖南营(今桦南县城西南)建立了电力公司营业所,在 火车站东建设了一座火力发电站。由于有了电,驼腰子金矿的一些手工业竖井生产开始采用 水泵排水,即我国半机械化竖井生产之始。由于排水效率的提高,使一些因地下涌水量大的 矿体得以开采,加速了日本侵略者对黄金的掠夺。1941年,驼腰子矿区部分竖井开始用电动 卷扬机提升矿砂,使原来的手工业小竖井发展成较大规模的半机械竖井(当时也称机电大碃 ),实现了竖井提升和排水的机械化作业,生产效率得到提高。井田范围由原来的数百平方 米,扩大到了数万平方米。
    1942年太平洋战争爆发,受战争影响,日本侵略者在黑龙江地区的半机械化竖井生产于 年末全面停止,桦川发电厂也同时遭到破坏。
    1946年,黑龙江地区金矿积极恢复生产,在没有电力的情况下,采用锅驼机抽水,在七 道沟恢复了第一孔半机械化竖井。1947年,黑河、驼腰子、八面通等金矿分别采用了锅驼机 、瓦斯机等设备排水,又恢复了一部分半机械化竖井。1948年,桦川发电厂恢复发电,使桦 川、驼腰子、七道沟等金矿的半机械化竖井生产得到迅速恢复。到1949年,黑龙江地区半机 械化竖井已达到27孔,生产能力占全省的24%,生产效率平均达到7.2两/人年,为各种采金 方式之首。驼腰子金矿局的井内矿砂运输,由木板行道改为小铁道,独轮车改为四轮矿车, 矿砂提升采用了电动卷扬机,使竖井生产的机械化程度进一步提高,生产效率提高30%,减少 劳动力约三分之一。
    1947——1951年,全省共建半机械化竖井30多孔,生产工人达到2.4万多人,半机械化 是这一时期黑龙江地区砂金生产的主要方式。
    1951年以后,国家改变了金矿的管理体制,金矿下放到县级以下乡镇管理。由于当时重 点发展农业,加之黄金的价值较低,乡镇无力投资发展黄金生产,各矿山相继封沟停产,半 机械化竖井生产也多停止。
    1958年,桦川县金矿局和爱辉县罕达气金矿开始筹建半机械化竖井。1960年,罕达气金 矿在骚达子沟建成了全省第一孔半机械化斜井。采用皮带运输机提运矿砂,水泵排水,由设 在井口的100HP锅驼机发电机供电,选矿采用大型木溜槽,由皮带机直接供矿,水泵供水,除 井下采矿、运输利用人力外,其他工艺都实现了机械化。由于当时的设计原则为“以木代铁 ”,皮带机的主动轮、从动轮、托辊、机架等均为木质,强度不够,生产中故障较多,设备 不能正常运转,这孔斜井生产不久便停产。这是黑龙江省黄金开采历史上惟一的一口斜井, 由于掘进工程量大,支护困难等原因,此后再也没有采用过这种开采方式。
    1962年,桦川金矿局(1967年改名桦南金矿局)七道沟西一井和东二井先后建成投产。 这两口井均采用电动卷扬箕斗提升、水泵排水、人力落矿、井下独轮车运输。当年共生产黄 金1628两,完成采掘总量54500吨,掘进进尺8150米。同年,罕达气骚达子沟等竖井也相继投 入生产。这年,金矿领导体制改变,全部金矿上收省营。各国营金矿充实了部分工程技术人 员,加强了技术管理,改进了生产工艺。桦川金矿局改变了过去边掘进边采矿的生产方式, 在东二和西一井明确规定了运输巷道,统一了切割矿块的标准(为12×12米)。在新建的东 3井和西二井井田开拓布置上,分清了开拓、采准、切割3种巷道,按着规定尺寸将井田划分 为规则的盘区和矿壁,在开拓、采准巷道内辅设铁轨,使用四轮矿车运输等。通过一系列的 技术改造措施,半机械化竖井生产开始走向正规、均衡生产的轨道。
    1963年,桦川金矿局东二井产金3050两,西一井和东三井分别产金590两和144两,罕达 气金矿骚达子沟竖井产金429两。全省半机械化竖井共生产黄金4213两,占当年全省黄金总产 量的36%。
    
    1964年,桦川金矿局为加快黄金发展速度,开始建设大井田独立开拓的东田、东五、和 西三井。这3口井的井田面积比原来的小井田面积增加了1倍多,使竖井的服务年限增加到3— —4年,克服了原来小井田连续开拓、建井频繁、黄金产量缓慢增长的缺点。到1965年,东四 井和东五井建成投产,桦南金矿局竖井产量提高到6884两。
    1966年,东四井和东五井二口井进入生产旺期,仅东四井年产量就达4626两,创东北解 放以后半机械化竖井单井生产的最高纪录。同时生产的竖井还有西二井和西三井,4个矿井共 生产黄金9735两。这是东北解放以后黑龙江省竖井生产的最高年产量,共盈利4.8万元。
    
    同年,罕达气金矿骚达子沟竖井闭坑转产。大砬子竖井建设投产,因矿体不适合竖井生 产,生产不久即停产。
    1967年以后,全省只有桦南金矿局采用半机械化竖井生产。由于七道沟矿体逐渐变窄, 埋藏深度变浅,矿体开采技术条件不再适合大井田独立开拓方案,井田范围又开始缩小,生 产人数也随之减少,加上初期建井位置选择了品位较高的矿段。经过一段时间的开采,矿体 品位逐渐降低,竖井生产产量和效益大幅度下降。1968年全省只有9口竖井生产,亏损额达到 48.2万元。
    1968年,桦南金矿局为发展竖井生产,在驼腰子矿区过采区残留矿段重新筹建半机械化 竖井。1969年,驼腰子一井建成投产,因投产时间较晚,当年仅生产黄金120两。桦南金矿局 西三井和西四井进入残采阶段,东五井闭坑停产,竖井产量继续下降。1969年全省竖井产量 下降到2574两。
    1970——1974年,桦南金矿局先后在七道沟矿区建成投产了西五井、西六井、东七井和 东八井,在驼腰子矿区建成投产了驼二井、驼三井。这一期间,共建成投产6对竖井,平均每 年投产1.5对。每年生产的竖井数平均为4对。建井数量较多,但品位降低,井田范围小,生 产能力随之降低,加上全省矿金生产的重点转向发展采金船、水枪等机械化生产方式,全省 半机械化竖井年产量在3000两左右徘徊。最高为3993两(1971年),1974年亏损额高达115. 18万元。
    
    至1975年,全省适合于竖井开采的资源趋于枯竭,可采矿体品位越来越低,1976年降到 0.55克/吨。随着木材的涨价,竖井开采的成本也越来越高。桦南金矿局为了减少竖井生产 的木材消耗量,采取措施回收了15—20%的坑木,同时在西六井进行了金属掩护支架试验,以 取代木支护。因试验管理不当,造成了死亡5人轻伤2人的重大伤亡事故,试验停止。1979年 ,全省新建成投产的竖井仅两对(东九井,驼腰子四井),产量下降到485两,生产成本达到 1165.32元/两,亏损43.78万元。年末,全省国营金矿半机械化竖井生产矿山全部闭坑停 产。
    
    二、工艺
    (一)开拓
    黑龙江地区半机械化竖井采用的开拓方式有3种:单井小井田独立开拓,双井小井田连续 开拓和双井大井田独立开拓。
    单井小井田独立开拓 1960——1965年,黑河金矿局罕达气金矿骚达子沟矿区的机械化 竖井,均采用小井田独立开拓方案,井田范围一般小于4万平方米,提升、运料、送人、排水 、通风均使用一个井口,生产效率较低,规模也比较小,不完全。1965年因成本高,亏损严 重而停产。
    双井小井田连续开拓 1960年,桦川县金矿局在七道沟矿区恢复半机械化竖井生产,采 用了主副井双井小井田连续开拓方案,方法是把矿体分为东西两段,每段为一个大采区,分 别在东西两大采区的下端建井,同时下掘主井和副井。主井用于提升矿砂,副井用于下料, 送人、排水。最早建设的一对竖井称为开始井,建于矿体延长方向的中心线左右两侧,呈对 角状相距20米。井田范围控制矿体走向两侧的上、下游各100米,宽度控制到矿体两侧边界。 这种开拓方式在桦川金矿局称为双翼开拓。桦川金矿局1962年建成投产的七道沟西一井和东 二井均为开拓井,均采用双翼开拓方案。
    
    桦川金矿局1962年建的西二井和东三井分别为西一井和东二井的接续井,也采用主副井 成对建设,主运输巷道与开始井联通。这种开拓方式由于接续井与开始井相互联通,开始井 周围的保安矿柱回采可以通过接续井运输提升,与独立井田开拓相比,消除了每个井周围的 保安矿柱,降低了金矿资源损失,提高了矿石的回采率,还有利于自然通风。随着矿体的不 断开采,需不断连续建井。桦南金矿局为此设计出小井田连续开拓方案。这种方案每对矿井 控制的井田范围较小(一般小于4万平方米),其特点是:开始井是双翼开拓,接续井为单翼 布置在开始井的上游。井田控制的走向长度最多不超过150米,其采掘规律为半年建井、半年 采准、一年回采、半年残采。每对井的服务年限为2年。开始井的运输巷道掘至建新井位置的 下部,新井方可施工建井,掘进顺序和回采进路均为前进式,矿砂运输是顺着坡度运输,仅 在回采与新井贯通的主巷两侧的保护矿柱时才逆着坡度往新井筒运输。这种开拓方案仅适合 于开采埋藏较浅的矿体,优点是建井条件好,建设期短,投产快,投资低。桦川金矿局1965 年建设的西二井的接续井西四井,建井时间仅用60天,井筒工程造价仅4万余元,且含金层容 易被控制在巷道之内,巷道底板坡度有利于矿车运输,可进行自然通风,节省生产费用。其 缺点是,由于井田面积小,服务年限短,建井频繁,不能大幅度提高产量。
    1960——1979年,桦南金矿局在七道沟矿区和驼腰子矿区建设竖井,除东四、东五、西 三井为大井田独立开拓外,其余全部采用小井田连续开拓方案。
    双并大井田独立开拓 1964年,桦南金矿局为迅速提高黄金产量,克服双井小井田连续 开拓方面的缺点,在七道沟矿区进行了大井田独立开拓试验。首先在当年建设的七道沟矿区 东四井进行,紧接着在七道沟新建的东五井和西四井也采用了这种开拓方式,井田范围扩大 到5——8万平方米,矿体走向上游控制长度达到300米,井筒的服务年限增加到3——4年。这 种开拓方式主副井分别建于矿体走向中心线的左右两侧,主副井的相对位置呈对角状分布, 副井建于主井上游30米处,主运输巷道布置在矿体中央,通过主巷道矿体两侧打采准巷道。 两条采准巷道的间距为30——40米,根据不同采矿方法在两条采准巷道之间每隔12米或6米布 置一条巷道。其采掘顺序是由井田中央向两翼进行开拓、采准,再由井田两翼向井田中央后 退式切割和回采。回采的崩落线为两侧超前,中间在后,形成一个塔形的采矿工作线,无接 续井。
    在1966——1969年的生产中,也暴露出大井田独立开拓方案存在的缺点:建井条件困难 ,投资大(每对坚井投资达15.4万元),施工期和采准期长(一般需8—13个月才能投产) ,自然通风困难,必须采用机械通风,生产成本增高,井筒周围需留保护矿柱,矿石回采效 率低。由于大井田独立开拓的上述缺点,再加上桦南金矿局七道沟和驼腰子矿区矿体埋藏深 度不再适合大井田独立开拓,从1969年以后,桦南金矿局竖井生产仍采用小井田连续开拓方 案。
    (二)掘进与支护
    井筒的掘进与支护:黑龙江地区砂矿半机械化竖井的掘进,一直采用手工作业,使用的 主要工具有镐、锹、铁钎子等。竖井井筒均采用框架式支护,井框间距一般为0.8——1米, 两框架之间用木板、树条、羊草等充填护帮。当井壁砂岩不稳定时,加密井框间距以保护井 壁。
    平巷的掘进与支护:平巷的掘进与井筒掘进也一直是手工作业,使用的主要工具与井筒 掘进工具相同。1974年,桦南金矿局七道沟东八井在掘进的过程中遇到了基岩隆起,采用凿 岩爆破方法处理基岩。这是黑龙江地区自1946年以后的砂金生产中惟一使用凿岩爆破的方法 掘进平巷。平巷均进行了支护,根据截面形状,每隔0.6米支一架梯形棚子,两壁护帮材料 一般用木板、树条和羊草等,顶棚保护多采用木板,在涌水量大和塌方地段,用超前支护法 进行掘进。
    (三)回采
    1963年以前,多采用单进路前进式壁式采矿方法,即由井筒向井田边界方向边掘进边采 矿。这种方法的主要优点是准备时间短,能够快速出产量。缺点是主运输巷道维护时间长, 主巷两侧要保留大量保安矿柱,矿石回采率低,支护的坑木多不回收。1964年以后,这种方 法基本不再采用。1964——1979年,桦南金矿局多数采用单进路后退式崩落顶板壁式采矿方 法。即先掘主运输巷道至采区边缘,然后从井田边缘往回(向井口方向)进行矿块切割,采 准,再进行单进路落矿回采。采矿进路支护基本与巷道支护相同,支架间隔0.6米,一般用 木板、羊草等护帮。为尽可能回收坑木。从1977年开始,桦南金矿局采用每回采3个进路,用 绞车撤柱放顶回收第一条采矿进路坑木的方法,坑木回收效率达到15—20%,同时也减少了采 区的顶板压力。
    1976年,桦南金矿局还实验了金属掩护支架支护的采矿方法,因造成了重大伤亡事故而 未获成功。主持实验工作的黑龙江黄金公司技术员于振山和桦南金矿局副局长夏玉峰等5人死 于该事故。
    (四)运输与提升
    运输:1938——1942年,日本侵略者在桦川、腰驼子九道沟矿区的竖井生产逐渐实现半 机械化以后,运输方式由原来的人推木质独轮车改为铁轨人推四轮轱辘车运输。1946年—— 1948年,罕达气金矿恢复生产期间,由于日本人将生产工具全部毁坏,竖井运输多采用人推 木制独轮车运输。1962——1979年间,黑龙江省的半机械竖井大多数采用了轨道化人推矿车 (0.8立方米容量)运输。
    提升:1940年以前,竖井提升均采用飞台子、拨杆、手摇辘轳、缆笼等人力提升方法。 1941年,日本侵略者在驼腰子矿区第一次采用了电动卷扬机提升。1960年以后黑龙江省国营 金矿的半机械化竖井全部采用电动卷扬箕斗提升。1964年由桦南金矿局技术员胡立明等人设 计成功了箕斗自动翻板装置,使竖井的提升效率有了较大提高。此后桦南金矿局的竖井均采 用箕斗提升。
    (五)排水与通风
    排水:1938——1985年,均采用水泵排水。
    通风:1938——1962年,竖井通风多采用自然通风方式。1962年运输、提升机械化后, 逐步实现机械通风。1964年以后,桦南金矿局采用大井田独立开拓方案,自然通风不能满足 需要,1965年采用5.5千瓦轴流式风机向井下压风,井田范围超过200——250米后,另打通 风井采用机械与自然通风相结合的方式。此后至1975年,一直采用机械与自然通风相结合的 方式。
    (六)选矿
    1938——1979年间,半机械化竖井均用固定溜槽选矿。溜槽设于井口,并随着井口而移 动。1962年以后,桦南金矿局开始采用选前格条筛筛分,长7——9米大型溜槽选矿,水泵直 接供水。经多次测定回收率均达到80%以上。