任凤玉教授

　　聚焦

　　我国是世界第四大铁矿资源国，资源量744亿吨，但资源开发率仅为7.6%。储量与开发率之间的巨大反差，是我国铁矿行业产能落后的不争事实。

　　“面对这些矿山，不能用蛮劲，人力毕竟是有限的，尽可能多地利用自然的力量，借劲来增加人对事物的控制力，低成本高效率地开采铁矿。天人合一，方可顺势而为。”对于采矿方法东北大学采矿工程专业的任凤玉教授有自己的哲学理解。

　　目前，我国约90%的露天矿均已进入深部开采，其中许多深凹露天矿正陆续转入地下开采，在露天转地下开采的过渡期，露天生产与地下生产往往相互干扰，经常导致安全生产条件差和产量衔接困难的问题。

　　比如过渡期里地下首采的挂帮矿，露天坑上大下小的形状决定了挂帮矿的空间形状为上部较小下部较大，一般应用无底柱分段崩落法开采。但是，这种开采方法最大问题是可引起露天边坡发生岩移，危及露天采场生产安全。因为，通常挂帮矿采空区跨度达到一定值时，顶板围岩便会发生冒落，当冒落高度通达地表时，便会引起露天边帮陷落，形成塌陷坑。

　　针对这一问题，以往通常采取控制边坡稳定性的方法，限制边坡不发生岩移，其局限是地采的时间与规模都受到很大限制。任凤玉团队发现，在塌陷坑形成过程中或形成之后，露天边坡所发生的岩体滑移能否影响到露天坑底部的正常生产，完全取决于岩体滑移的方向，而这一方向由空区陷落条件及其塌陷坑的几何条件所决定。当塌陷时的岩移波及不到边坡的保护区域，且塌陷坑能够完整容纳滑移的边坡岩体时，则可用塌陷坑本身的吸收功能控制边坡岩体的滑移方向，使所有脱离母体的边坡散体都被引向塌陷坑，而不波及露天坑底工作面，从而影响不到露天生产工作面。

　　基于上述原理，任凤玉团队提出利用诱导工程的回采顺序与空区高度，控制边坡岩移的方向，使其指向塌陷坑而不滑落于露天采场的采动岩移控制方法。该方法使缓倾斜中厚到厚矿体的灯塔矿业公司小汪沟铁矿，从2006年应用低贫损分段崩落法和诱导冒落法，生产能力由原设计的128万吨/年提高到316万吨/年，截至2009年底创造经济效益52亿元，2012年小汪沟铁矿也因此被评为辽宁省“青山工程”。

　　除此之外，任凤玉团队研究露天地下协同安排回采顺序、协同形成覆盖层、协同布置开拓系统与协同优化产能管理等的理论方法与工艺技术，形成了完整的露天转地下楔形过渡协同开采方法。克服了传统过渡方法存在的露天与地下开采时空的制约关系，消除了采动滑坡危害。

　　该方法自2012年始在海南铁矿全面应用，由于增大过渡期产能、降低采准系数、节省废石回填形成覆盖层的费用等，创直接经济效益15.17亿元。据悉，任凤玉团队所提出的露天转地下楔形过渡开采方法，由于其创新的工艺理念及显著的经济效益，在2016年获得了中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术奖一等奖。

　　近二十年的科学研究，任凤玉团队将主要精力放在研究矿山“三律”——散体流动规律、岩体冒落规律与地压活动规律和破碎难采矿体的采矿方法，提出三律适应性高效开采理论，研发出7种新型采矿方法（即低贫损分段崩落法、诱导冒落法、斜面蹬碴落矿崩落法、分段卸压崩落法、空场崩落组合法、预控顶空场崩落嗣后充填法、双曲锚固分层充填法），形成了破碎难采矿体的较为完整的安全高效开采理论及其工艺技术体系。

　　任凤玉团队等主持参与完成的项目“大型铁矿山露天井下协同开采及风险防控关键技术与应用”获得国家科学技术进步奖二等奖。低贫损分段崩落法在夏甸金矿的应用成果，获得山东省科技进步一等奖。以诱导冒落为核心技术的高效开采方法在北洺河铁矿的应用成果，获中国矿山企业协会科技进步二等奖等奖项。

　　这些新方法解决了20余座矿山的采矿重大技术难题，为每一研究矿山带来巨大的经济效益。（丁航行  杨建）