01初上高原
礦冶集團(tuán)堅(jiān)持科技型屬性、立足公益性定位，堅(jiān)守“服務(wù)國(guó)家創(chuàng)新戰(zhàn)略、引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、促進(jìn)資源高效開(kāi)發(fā)、打造一流科技企業(yè)”的使命，致力于礦冶領(lǐng)域原創(chuàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)，為國(guó)家戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)提供科技支撐。面向國(guó)家在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域技術(shù)突破的重大需求，礦冶集團(tuán)礦山工程研究設(shè)計(jì)所組建起一支涵蓋了采礦工藝、巖石力學(xué)、礦山充填、礦山安全等專業(yè)方向的高原采礦技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。
(青藏高原華泰龍礦業(yè)甲瑪銅多金屬礦)
2012年夏天，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)第一次登上青藏高原華泰龍礦業(yè)甲瑪銅多金屬礦。甲瑪?shù)V地下礦山主要分布在海拔4400米~4830米，這個(gè)高度的氧氣含量約為平原地區(qū)的50%，“山上不長(zhǎng)草，氧氣吃不飽，終年雪不斷，四季穿棉襖”，正是這里生存狀況的真實(shí)寫(xiě)照。為預(yù)防高原反應(yīng)，出發(fā)前團(tuán)隊(duì)成員準(zhǔn)備了抗高反藥物、氧氣瓶等，做了充足的物資準(zhǔn)備和充分的心理準(zhǔn)備。但真正上了高原，才知道任何準(zhǔn)備都不足以抵擋缺氧帶來(lái)的一系列反應(yīng)，頭疼、惡心、失眠……有的團(tuán)隊(duì)成員甚至一天嘔吐好幾次。尤其是上山第一個(gè)星期非常難熬，高原反應(yīng)是大家常聊的話題，可能是同命相憐，團(tuán)隊(duì)成員萬(wàn)串串看著山上的牦牛感慨：“你看牦牛也缺氧，在那一站一天，也不想動(dòng)?！庇写伍_(kāi)展井下和地表取樣工作，從中午工作到晚上十點(diǎn)多才結(jié)束，團(tuán)隊(duì)成員許文遠(yuǎn)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間在海拔4800米工作、晚上氣壓變化大等因素，導(dǎo)致缺氧頭疼惡心，下山即被送到醫(yī)務(wù)室吸氧。
眾所周知，西藏的生態(tài)環(huán)境極其脆弱，一旦遭到破壞就很難恢復(fù)，而且還會(huì)波及到周邊的生態(tài)平衡。在嚴(yán)格實(shí)施科學(xué)有序開(kāi)采的同時(shí)，堅(jiān)持礦業(yè)開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)的有機(jī)統(tǒng)一，將礦區(qū)及周邊環(huán)境的擾動(dòng)控制在可控范圍內(nèi)，也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。
“在高原上走幾步都喘，如果不依靠采礦技術(shù)創(chuàng)新和機(jī)械化、智能化手段，高效率高強(qiáng)度的規(guī)?；G色采礦是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的！”當(dāng)初來(lái)乍到的團(tuán)隊(duì)成員在山上步履維艱、兩步一喘、五步一歇時(shí)，他們深切感受到面前的困難，也更加明白肩上的重任和攻關(guān)的意義：必須通過(guò)科技解決青藏高原礦產(chǎn)資源高效綠色開(kāi)發(fā)面臨的技術(shù)難題！
02攻堅(jiān)克難
除了低壓缺氧導(dǎo)致人員與設(shè)備工作效能低，甲瑪?shù)V工程地質(zhì)條件復(fù)雜、生態(tài)脆弱，地表松散堆積層、氧化破碎帶及溶蝕裂隙等復(fù)雜的地質(zhì)條件導(dǎo)致地表陡峭山體易滑坡與井下采場(chǎng)易垮塌，讓很多傳統(tǒng)的采礦工藝技術(shù)到了高原上都“失靈”了?！案吆０胃吆貐^(qū)安全高效綠色開(kāi)采是當(dāng)今采礦界面臨的重大難題，我們要通過(guò)努力，真正探索出高原礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)脆弱區(qū)環(huán)境保護(hù)并行的發(fā)展模式?！痹趫F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人楊小聰教授的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)成員一頭扎進(jìn)青藏高原，技術(shù)難題也在逐個(gè)被攻破……
(Simba1354中深孔鑿巖臺(tái)車在進(jìn)行綠色開(kāi)采工作)
最大限度降低大規(guī)模地下開(kāi)采過(guò)程的擾動(dòng)影響，是團(tuán)隊(duì)首要解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的分段采礦需要多次爆破才能完成單分段的回采，多次爆破擾動(dòng)易導(dǎo)致采場(chǎng)垮塌并影響地表穩(wěn)定性。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了高分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，有效控制大規(guī)模回采擾動(dòng)。然而這種高分段中深孔采礦方法在國(guó)內(nèi)其他高原礦山并無(wú)先例，施工人員缺乏中深孔爆破裝藥經(jīng)驗(yàn)，裝藥時(shí)由于返粉經(jīng)常把自己弄成了“雪人”，團(tuán)隊(duì)成員與裝藥工人不斷摸索裝藥經(jīng)驗(yàn)，在不斷實(shí)踐中探索出了既保證密實(shí)度，又減少返粉率的裝藥技能，保障了采場(chǎng)中深孔爆破效果，實(shí)現(xiàn)了全采場(chǎng)斷面一次性整體爆破落礦，爆破擾動(dòng)得到了有效控制。
高寒高海拔軟弱破碎巖體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏、井巷支護(hù)體系不健全，為大規(guī)模開(kāi)采帶來(lái)安全隱患，這也是困擾甲瑪銅多金屬礦的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。團(tuán)隊(duì)提出了“分段施治、對(duì)癥下藥”的思路，構(gòu)建簡(jiǎn)潔高效的科學(xué)支護(hù)體系，以實(shí)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖最優(yōu)耦合的技術(shù)對(duì)策。為獲取巷道支護(hù)重要支撐的大量鉆孔巖心編錄第一手?jǐn)?shù)據(jù)，于世波、王賀在海拔3900米的甲瑪鄉(xiāng)巖心庫(kù)，對(duì)區(qū)域內(nèi)77個(gè)鉆孔、6700米的鉆孔巖心開(kāi)展了為期20多天的現(xiàn)場(chǎng)編錄與數(shù)據(jù)核實(shí)工作。一箱箱沉重的巖心，一滴滴辛勤的汗水，不畏高原低氧體力勞動(dòng)，正是這些扎實(shí)的基礎(chǔ)工作，支撐團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同埋深不同巖體質(zhì)量等級(jí)礦體大區(qū)域開(kāi)采采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的精準(zhǔn)劃分，并提出了溶蝕裂隙發(fā)育區(qū)域的大垮塌不均質(zhì)松散巖體可控灌注漿技術(shù)，解決了軟弱溶蝕裂隙巖體的支護(hù)難題，保障了大規(guī)模開(kāi)采過(guò)程中井下與地表雙重穩(wěn)定。
03漸入佳境
接續(xù)攻克的開(kāi)采工藝和安全技術(shù)難題，極大地振奮了團(tuán)隊(duì)成員的信心。為實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)脆弱區(qū)環(huán)境保護(hù)并行，勢(shì)必要求實(shí)現(xiàn)尾礦大宗量綠色處置，走高原生態(tài)脆弱區(qū)地下礦山可持續(xù)發(fā)展之路。充填是利用尾砂等固廢對(duì)采空區(qū)進(jìn)行填充的作業(yè)過(guò)程，可以同步實(shí)現(xiàn)地壓控制與礦冶固廢消納。甲瑪?shù)某涮钫窘ㄔO(shè)在海拔4830米位置，這里常年云霧繚繞，宛如仙境，晴天時(shí)可以清楚地看到300多公里外的念青唐古拉峰。高海拔帶來(lái)了壯闊的美景，也帶來(lái)了氧氣更加稀少、晝夜溫差大、工作人員勞動(dòng)能力嚴(yán)重下降等困難。大規(guī)模低生態(tài)擾動(dòng)開(kāi)采要求充填能力大、濃度穩(wěn)定性好、充填體質(zhì)量高，然而傳統(tǒng)技術(shù)尾砂濃縮效率低、濃度不穩(wěn)定，導(dǎo)致充填質(zhì)量不均勻，低溫環(huán)境下充填體強(qiáng)度發(fā)展緩慢，無(wú)法滿足高原采礦對(duì)充填的要求。
(位于海拔4830米的甲瑪銅多金屬礦充填站)
不斷積累的高原作業(yè)經(jīng)驗(yàn)讓團(tuán)隊(duì)成員逐步適應(yīng)了高原環(huán)境。青年工程師許文遠(yuǎn)、李宗楠、史采星堅(jiān)持從最基礎(chǔ)的充填試驗(yàn)分析工作做起，在嚴(yán)重缺氧環(huán)境下，他們可以攀爬20多米高的砂倉(cāng)取砂、疏通管道調(diào)研、井下取樣分析，并創(chuàng)新提出了大管徑、低流速、結(jié)構(gòu)流降阻輸送方法，全面優(yōu)化充填自動(dòng)化系統(tǒng)，大幅降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
為保證充填系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，青年工程師魏曉明、劉志雙連續(xù)兩個(gè)半月堅(jiān)守充填站跟班調(diào)研制備系統(tǒng)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)工藝系數(shù)。他們還清晰記得2018年國(guó)慶假期堅(jiān)守現(xiàn)場(chǎng)期間，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人楊小聰晚上打電話關(guān)心現(xiàn)場(chǎng)同志的生活情況，并講解囊括充填、選礦和尾礦庫(kù)工藝的整體充填系統(tǒng)觀與實(shí)現(xiàn)多環(huán)節(jié)協(xié)同作業(yè)的技術(shù)思路。團(tuán)隊(duì)的日夜堅(jiān)守，確保了充填系統(tǒng)運(yùn)行狀況全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
經(jīng)過(guò)多年奮戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)陸續(xù)突破了高濃度尾砂漿大垂高長(zhǎng)距離輸送、全尾砂大流量膏體充填及低溫環(huán)境采場(chǎng)充填質(zhì)量控制等核心技術(shù)，大大提到了系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，既實(shí)現(xiàn)了高原生態(tài)脆弱區(qū)尾礦大宗量綠色處置，又解決了大規(guī)模采礦過(guò)程中采空區(qū)隱患治理問(wèn)題，為甲瑪?shù)V綠色礦山建設(shè)提供了有力支撐。
04未來(lái)可期
西藏甲瑪銅多金屬礦是青藏高原生態(tài)脆弱區(qū)礦山的典型代表，支撐甲瑪?shù)V實(shí)現(xiàn)高效綠色開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)，可推廣應(yīng)用并解決高原地區(qū)采礦面臨的諸多共性問(wèn)題。高海拔高寒地區(qū)地下金屬礦大規(guī)模綠色開(kāi)采系列技術(shù)自2018年全面應(yīng)用以來(lái)，全面支撐了西藏華泰龍礦業(yè)甲瑪銅多金屬礦地下二期礦山建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了地下年產(chǎn)540萬(wàn)噸的生產(chǎn)規(guī)模，兩率等生產(chǎn)指標(biāo)大幅提升。支撐了海拔4800米的全尾砂膏體充填系統(tǒng)的建設(shè)，充填流量大于180m3/h，首次實(shí)現(xiàn)了高海拔高寒地區(qū)全尾砂大流量膏體穩(wěn)態(tài)充填。尾礦大宗量綠色處置保護(hù)了草原生態(tài)系統(tǒng)，甲瑪?shù)V自開(kāi)采以來(lái)地表未發(fā)現(xiàn)因井下采礦而引起的沉陷，真正實(shí)現(xiàn)了低生態(tài)擾動(dòng)的綠色開(kāi)采。
2021年4月17日，由中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)組織的“高海拔高寒地區(qū)地下金屬礦大規(guī)模綠色開(kāi)采技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目科技成果評(píng)價(jià)會(huì)在北京召開(kāi)。評(píng)價(jià)委員會(huì)專家一致認(rèn)為項(xiàng)目成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，該成果獲得了2021年度中國(guó)??協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、2021年度西藏自治區(qū)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
評(píng)審專家多吉院士在談到該項(xiàng)目的生態(tài)效益時(shí)表示，人們提到高原采礦往往想到的是對(duì)環(huán)境的破壞，其實(shí)通過(guò)技術(shù)革新，高原礦業(yè)的發(fā)展可以兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)。在高原地區(qū)，養(yǎng)活一個(gè)人大約需要50只羊，養(yǎng)活一只羊大約需要50畝草地。甲瑪?shù)V的發(fā)展，一方面應(yīng)用高海拔高寒地區(qū)地下金屬礦大規(guī)模綠色開(kāi)采系列技術(shù)，盡可能降低了采礦活動(dòng)對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)；另一方面，礦山吸收了大量的當(dāng)?shù)啬撩窬蜆I(yè)，大大減輕了當(dāng)?shù)夭莸氐呢?fù)荷。從這個(gè)意義上，高原礦業(yè)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)是可以兼顧的。
(甲瑪?shù)V實(shí)現(xiàn)低生態(tài)擾動(dòng)的大規(guī)模綠色開(kāi)采)
十年的技術(shù)攻關(guān)、十年的用心守護(hù)，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)用科技創(chuàng)新支撐了甲瑪?shù)V兌現(xiàn)其“建一座礦山、綠一片環(huán)境、扶一方經(jīng)濟(jì)、富一方百姓、促一方和諧、樹(shù)一座豐碑”的承諾，用行動(dòng)和事實(shí)讓人們相信即使在青藏高原這樣生態(tài)脆弱的地區(qū)，也是可以實(shí)現(xiàn)資源和環(huán)境的雙贏。團(tuán)隊(duì)在甲瑪?shù)V攻關(guān)形成的核心技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)還將繼續(xù)推廣到以岡底斯山脈礦產(chǎn)資源為代表的青藏高原礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用中，輻射到我國(guó)乃至世界其他高海拔地區(qū)。
十年磨一劍，今朝試鋒芒。2021年7月，習(xí)近平總書(shū)記在西藏考察期間，賦予西藏發(fā)展新使命：“抓好穩(wěn)定、發(fā)展、生態(tài)、強(qiáng)邊四件大事，在推動(dòng)青藏高原生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展上不斷取得新成就，奮力譜寫(xiě)雪域高原長(zhǎng)治久安和高質(zhì)量發(fā)展新篇章?！倍V冶集團(tuán)高原采礦技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)正繼續(xù)前進(jìn)，向更多高海拔礦山進(jìn)軍，為筑起雪域高原的新豐碑不懈奮斗。（李文臣 吳姍）
