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从粗放开采到绿色高效

(来源:矿权资源网)

来源:矿权资源网

巍巍山河之下,深埋于地下的矿产资源,是保障中国式现代化行稳致远的物质基石,也是守护国家总体安全的战略底气。

立足新发展阶段,矿业领域亟待实现开发利用模式的系统性重塑。推进开采方式科学化,是绿色矿山建设的核心环节,也是全面贯彻新发展理念,破除粗放开发路径依赖,统筹资源保障与生态保护协同发展的重大实践命题。

近年来,国内矿山企业锚定生态优先、绿色发展战略导向,将科技创新作为行业转型升级的强大引擎,持续深化采矿工艺革新与数字化智能化改造。面对我国复杂多样的矿床类型,企业科学优化开发方案,不断释放矿产资源节约集约利用内在潜能,推动矿产开发与生态保护修复同频共振、一体实施,助力我国矿业发展实现从规模速度型扩张到质量效益型提升的历史性转变。

从地心深处的深井采掘战场,到层阶纵横绵延铺展的露天开采现场,一大批国家级绿色矿山把科学开采熔铸于矿山规划、建设、生产直至闭坑的全生命周期,挣脱“重产出、轻管控”的传统桎梏,蹚出一条尊崇地质客观规律、资源开采科学化的矿业发展新路径。

  工艺重塑因矿施策

开采方式科学化,首要命题是尊重矿床地质客观规律。过去,不少矿山习惯于一套工艺“打天下”,不顾矿体埋深、围岩条件、矿层厚薄,一味追求开采速度,造成矿石损失贫化居高不下。

立足矿业高质量发展要求,近年来,自然资源部不断强化矿产资源开发源头管控,将开采工艺与矿体禀赋的匹配度作为开发方案审查的核心标尺,叠加七部门推进绿色矿山建设的系统部署,引导全行业跳出“一刀切”的粗放惯性,推动采矿决策由经验驱动转向地质研判先行。如今,“一矿一策、因矿定艺”成为行业共识,我国地下、露天矿山分别对采矿工艺进行了系统性重塑,把技术方案建立在详实的地质研判之上。

地下矿山领域,充填采矿成为破解深部开采多重难题的关键技术抓手。面对深部矿体地压突出、采空区风险大、固废处置压力加剧等现实挑战,不少矿山主动告别传统空场开采模式,通过充填工艺改造,同步实现资源提效、安全防控与固废减量多赢。

“充填改造不只是设备工艺的迭代,更是开发理念的一场革新。把尾矿、废石留在井下,既守住矿产资源,也兜牢安全生产底线。”嵩县山金矿业相关负责人深有感触地说。该矿摒弃空场采矿法,采用盘区机械化上向水平分层进路充填采矿法,选矿尾矿、掘进废石就地用作充填骨料,配套新型胶凝材料替代水泥,大宗固废就地消纳,采空区得到稳固,矿石损失率、贫化率降至行业先进水平,从源头防范采空塌陷重大风险。

不同于普通矿区,高原戈壁生态承载力弱,矿山工艺选择必须统筹好资源开发与生态保护。

西部矿业集团有限公司锡铁山铅锌矿持续推进采矿工艺迭代升级,由分段空场法全面切换为充填开采,矿山回采率提升至90.59%,有效减轻废石、尾矿地表堆存压力,为高原复杂环境下深部矿山开发输出可复制的实践样本。

“戈壁高原生态本底极度脆弱,一旦遭到破坏,修复成本极高。”西部矿业集团有限公司锡铁山铅锌矿相关负责人坦言,“我们反复比对多套技术方案,最终选择充填开采路径,就是要最大限度减少固废外排,把生态扰动消解在开采源头。”

在地下矿山工艺变革的同时,露天矿山也在加快挣脱传统开采范式的束缚。作为河北省非金属矿山“横切”式开采试点,唐山三友矿山有限公司打破自上而下顺层剥离的固有作业模式,推行分区分期开采,将先期形成的采空区直接用作废石充填场地,从源头压缩排土场占地规模。针对薄层、走向多变矿体,该矿创新推行分爆分采、混爆分采工艺,配套完善开采质量控制图表,有效破解薄矿层回采率偏低的行业痛点。

图①为河南嵩县山金矿业有限公司地面上的绿色生产系统。河南嵩县山金矿业有限公司 供图图②为浙江交投矿业有限公司绿色生产线。浙江交投矿业有限公司 供图

数字赋能精准管控

如果说工艺革新是科学开采的“筋骨”,那么数字化便是驱动矿山高效运转的“智慧大脑”。以往,矿山生产多依靠现场经验开展研判,资源估算、采场布设、配矿调度容易产生主观偏差。伴随三维地质建模、数字孪生、在线监测等技术广泛应用,我国矿山生产逐步摆脱“凭经验干活”的传统模式,搭建起集数据感知、模拟推演、实时管控于一体的新型生产体系,推动矿山开采全流程实现可量化、可模拟、可追溯。

露天矿山先行探索数字孪生开采体系。浙江交投矿业有限公司搭建“一个中心、一套模型、四大平台、N个子系统”的智能架构,依托三维实景模型还原矿体空间形态,对开采方案开展模拟推演,动态核算矿体储量,推动矿产资源开发“吃干榨净”。同时,边坡在线监测、骨料质量检测、车辆智能调度协同运转,使调度效率提升10%,有效降低了一线人员的作业负荷。湖州新开元碎石有限公司则构建起矿山三维动态地质孪生模型,创新“四量四率”量化管理模式,汇聚钻探、爆破、地质等多源数据,实现精准配矿,生产管控效率提升四成,各生产环节全部纳入“矿山大脑”统一调度。

地下矿山则以信息化补齐深部开采管控短板。嵩县山金矿业有限公司运用 Vulcan三维矿业软件搭建资源数据库,为边界品位调整、采场布局、采掘计划编制提供科学支撑;井下实现采掘工作面无线网络全覆盖,地压位移、生产工况实时监控,关键固定设备达成无人值守运行。西部矿业集团有限公司锡铁山铅锌矿搭建智慧矿山管控平台,集成地质建模、人员定位、地压微震监测功能,严守“采掘并举、掘进先行”原则,动态优化采掘接续,防范化解采掘失调风险。

依托数字化工具,矿产资源储量不再是静态的纸面数据,开采方案得以前置演算,科学开采从此由制度条文真正落地于采掘一线。

集约挖潜吃干榨净

推进开采方式科学化,最终要落脚于矿产资源综合价值的充分释放,核心体现为对每一份可利用资源的珍视与善待。在新一轮找矿突破战略行动向内挖潜、夯实国内能源资源保障能力的大背景下,资源综合利用水平已成为衡量矿山开发质量的重要标准。随着“三率”指标监管的持续落地,过去“重主矿、轻伴生”、忽视低品位资源的开发思维正逐步扭转。

如今,“不让一块有价值的矿石流失”已从理念倡议转化为不少矿山恪守的生产准则。针对露天开采普遍存在的矿岩混杂、有用矿料白白损耗的行业痛点,唐山三友矿山有限公司针对矿岩混杂的复杂界面,建立专门归集分选机制,回收以往极易流失的矿料,切实提升了资源综合利用率。洛阳栾川钼业集团股份有限公司三道庄矿区依托多金属智能配矿模型,科学优化采掘方案,充分盘活采场边部、上部难采矿体,实现主金属与伴生钨同步回收;其剥离表土分类管护,采掘废石分级用于复垦、工程建设与外销,做到各类采掘产出物各尽其用。

面对难选冶矿产,不少矿山企业打通采矿与选矿技术链条,以一体化攻关破解资源利用瓶颈。例如,嵩县山金矿业有限公司瞄准微细粒包裹型难处理金矿,同步优化采矿布局与浮选工艺,将选矿回收率由76.68%提升至91.56%,并有效推动废石、尾矿转化为建材产品,稳步建设“无尾无废矿山”。

大型露天矿山同样在资源综合利用上持续发力。作为大型露天铜矿,黑龙江多宝山铜业有限公司依托全流程机械化作业,结合选矿试验成果反向优化开采、碎磨工艺。该矿将开采废石优先用于尾矿库筑坝,废石场则按照矿山公园理念统筹规划,兼顾当下生产运营与闭坑之后的生态长远效益。

“矿产资源属于不可再生资源,开发不能只盯着高品位矿石算经济账,低品位矿体、采掘固废同样要纳入整体开发考量,这是矿山企业必须扛起的责任。”多宝山铜业有限公司相关负责人表示。

采治一体源头防控

评判矿山开发的成色,资源产出是一方面,对生态环境的扰动能否可控同样是不可忽视的重要标尺。“矿山开发不能等开采结束再补生态账,保护的关口必须前移到设计阶段。”行业有关专家道出了科学开采背后的生态逻辑。

近年来,我国露天矿山坚持生产治理同步推进,做到“开采到哪里,治理跟进到哪里”。油气开发领域,中国石油青海油田分公司采油五厂选用环境友好型水基泥浆钻井液,落实处理剂备案管理,从源头管控钻井污染物,兼顾油气开采与地下水资源保护。金属矿山领域,洛阳栾川钼业有限公司三道庄矿区创新“下台阶开采、上台阶复绿”作业模式,压缩岩土裸露时间;针对高陡岩质边坡摒弃简单覆土,采用藤本垂直绿化搭配乡土植被构建近自然群落,累计修复面积达277万平方米。与此同时,唐山三友矿山有限公司针对平台、边坡、新建采区分级施策,综合运用清石、钉锚、挂网、喷播成套工艺,攻克了岩质边坡复绿难题。

不同于露天矿山直面地表创面修复,地下矿山更多依靠工艺革新实现源头减损,从根源降低生态扰动。嵩县山金矿业有限公司通过充填采矿,从根源上遏制地表沉陷风险,减少地表生态损毁,并同步完成工业场地、尾矿库、排渣场的复绿治理。地处戈壁高原的西部矿业集团有限公司锡铁山铅锌矿依靠充填开采减少固废地表堆存,实现采矿涌水循环回用、废石就地利用,最大限度降低了开采活动对高原生态的影响。浙江交投矿业有限公司搭建起全链条环境智能监测体系,动态管控边坡、粉尘、噪声,推进运输车辆“油改电”,将低碳环保落实到生产运输的各个环节。

实现开采方式科学化,绝非一朝一夕之功,而是一场需要久久为功的行业变革。

立足我国复杂的资源禀赋,矿业领域仍需锚定目标、笃行实干,持续走好集约高效、绿色安全的开发之路,加快锻造现代化矿业产业体系,推动地下矿藏从地下资源向发展动能有效转化,以资源保障、生态保护协同并进的扎实成效,为中国式现代化建设筑牢根基。

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