绿色智能矿山怎么建？院士专家来作答

“绿色化和智能化是实现矿产资源可持续开发、实现矿业企业转型升级和高质量发展的必由之路。”4月16日，在2023年矿业绿色智能高质量发展高峰论坛开幕式上，中国工程院院士、北京科技大学教授、博士生导师蔡美峰强调了矿业高质量发展的“必由之路”，为本次论坛奠定了主基调。

  党的二十大报告指出，推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。新形势下，我国矿业发展面临新要求、新挑战，加快推进矿业技术绿色智能化革命，加快5G、人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术与矿业的深度融合，推进绿色智能矿山建设，成为当前新形势下矿业发展的重要使命和挑战。

  论坛上，100余名专家学者和企业负责人围绕深地资源绿色开采新技术、“双碳”目标背景下矿业高质量发展的新路径、后疫情时代矿业国际化发展的新挑战、“一带一路”视域下矿业人才培养的新模式，以及金川贫矿资源安全高效开发及固废综合利用等议题展开深入交流探讨。

  伴绿而行 金属矿山膏体充填技术应用前景广阔

  “膏体充填，即将全尾砂等矿山固体废弃物制备成饱和态、无沁水、牙膏状高浓度料浆，进行地表塌陷区或地下采空区充填。”论坛上，北京科技大学原副校长吴爱祥论述了中国膏体充填技术发展历史，膏体充填流变学最新研究进展及膏体充填如何推动采矿工艺变革。他认为，传统金属矿开采面临的事故高发和环境污染严重两大问题，可以利用膏体充填有效解决。

  经过近30年的发展，膏体充填技术从金川出发，现已被国内外黑色、有色、黄金、煤炭、非金属等系统广泛采用。随着国家“双碳”目标的实施和绿色矿山建设深入，膏体充填应用前景更加广阔。

  “相信随着膏体流变学研究的不断深入和膏体充填在矿山的应用，会进一步解决该技术在实践中的难题，推动采矿工艺革新，助力矿山实现无痕开采，建设绿色矿山的目标。”吴爱祥说。

  金川集团二矿区总工程师陈仲杰介绍了全固废膏体充填技术在金川矿山的研究和应用进展。通过对充填物料、充填工艺及充填装备的持续研究，金川矿山建立起全尾砂-废石膏体一键智能充填系统，实现充填全过程多源信息监测和动态调控功能，完成充填系统全流程智能控制。目前，金川矿山采用全尾砂和废石代替风砂、河砂等主要充填材料，解决充填骨料供应短缺问题，有效缓解地表废石堆存以及尾矿库尾矿堆存压力，提高了金川矿山固废资源化利用水平，取得良好经济效益和社会效益。

  矿山低碳高效开采技术为实现“双碳”目标开辟新路

  “1982年，我国开始研发综合机械化放顶煤开采技术，经过40年研究应用和创新发展，综放开采技术成为我国开采厚煤层的主要方法，也是我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。”中国矿业大学(北京)原副校长王家臣向与会人员分享了放顶煤开采的历史演化，以及到目前形成的相关组织机构和主要研发应用成果。他提出，综放开采技术下一步发展需要转到智能低碳技术路径上，利用人工智能、大数据、数字孪生等信息技术，开发智能放煤技术，实现综放工作面的全面智能化开采。开发基于采动岩层运动的保水开采、绿色开采和减灾开采等技术，建立覆岩运动的统一理论，进一步提高顶煤采出率，推动煤炭科技不断进步。

  中南大学教授张钦礼针对金川IV矿区资源特点，提出了“复杂条件贫矿安全高效经济开采技术方案”。方案以贫矿资源安全、经济开发为目标，优化选择出安全与效益平衡的预控顶下向进路充填采矿法，并提出了包括上行式开采模式、块石固废+全尾砂膏体低成本互层充填、上下双进路合采、高边帮维护、高进路吊挂、地表变形控制等在内的预控顶下向(或上向)进路关键技术实施措施。

  跨界融合 未来的矿山开采将更加智能

  报告会上，东北大学朱万成教授带来了该校岩石破裂与失稳研究所(以下简称研究所)的最新成果。研究所通过岩心图像深度学习等手段开展了工程岩体的结构面统计表征，研发出结构面空间形态的自动识别与建模方法，形成了工程岩体结构表征与围岩精细化建模技术。

  在此基础上，研究所进一步开发出现场监测与数值模拟相结合的矿山灾害风险监测预警技术，搭建形成矿山灾害监测预警云平台，完成了监测信息、矿山虚拟仿真场景、数值模拟结果在云平台的集成，实现采动灾害的监测预警，为矿山安全开采提供一定的技术保障。朱万成教授表示，利用岩体损伤与破裂研究和信息技术领域的跨界融合，及时预测预警矿山灾害，这条路仍然充满挑战，需要不断向前开拓。

  “随着科学技术的进步以及国家对智能矿山建设的大力支持，更多的技术应用到矿山行业当中，但同时也伴随产生了很多限制因素，例如网络建设难度大、数据整合较为困难等问题。”金川集团龙首矿(以下简称龙首矿)副矿长骆军军表示，智能矿山需要进一步打破行业壁垒，融合各方优势，实现更系统全面的智能化建设目标。现在，龙首矿以“一个数字化生产运营管控中心、一个视频监控执法中心、六个专业化集控室，不断提升采掘自动化水平”为总体目标，克服诸多难点困境，逐步完善基础网络建设及融合，目前已形成铲运机智能出矿系统、有轨运输系统无人化、充填系统智能化作业等一批智能化应用成果。

  “智能矿山在提升矿山生产经营管理能力，发展更加高效的矿山生产建设工艺、提高资源生产规模和质量、解放矿山建设作业劳动力、保障人员作业安全性方面也表现出优势。”骆军军说。

  六大维度 展望中国式现代化矿山的实现途径

  “中国式现代化矿山应该是什么样子?”中钢集团董事长连民杰从六个维度描绘了中国式现代化矿山的未来图景。第一是追求本质安全，包括设备安全、设施和构筑物安全、工艺技术安全、操作流程规范安全以及员工发自内心的安全意识。第二是实现智慧运营，从数据采集、生产执行、管理控制三个层面铺设矿山大数据底座，从而量化目标、指导决策。第三是突出资源节约，优化生产技术指标、科学合理配置资源、建立起全矿资源综合利用运行体系。第四是营造和谐生态环境，通过美化厂区、建立清洁矿山、促进设备和能源逆转型、发展可再生能源等实现人与自然的和谐相处。第五是创造可观经济效益，以科技降本、稳产增效、对标先进为原则管理矿山生产，根据市场需求和风险建立弹性的生产销售机制。第六是注重社会认同，以企业发展带动职工和地方增收，以人性化管理和安全环保的工作环境提升员工幸福感，从而激发员工干事创业积极性，得到社会大众的认同和支持，形成良性循环，为矿山企业发展开拓更广阔的空间。

  连民杰表示，未来中国矿山企业应紧跟全球科技革命和产业变革浪潮，吸收先进技术红利，顺应安全、低碳、环保新要求，不断革新开采模式，持续创新矿山经营理念，建设“安全、智慧、绿色、和谐”的中国式现代化矿山。

来源：科技日报

(责任编辑：韩梦晨)