绿色智能 激发矿业升级换代
“经过改革开放几十年的快速发展，我国已成为有色金属工业大国，产量、消费量连续10多年位居世界第一。特别是2020年，我国有色金属产量首次突破6000万吨大关，达到6168万吨，同比增长5.5%。”中国有色金属学会副理事长兼秘书长张洪国在近日举行的第九届中国智能化绿色开采技术与装备大会上表示。
业内人士认为，2021年可能是矿山企业向智能高效和绿色可持续发展的一个转折点，环保和安全将倒逼企业不断改造升级。
某黄金矿山企业尾砂充填系统中控室（资料图）
绿色开采将成为永恒主题
与会专家表示，矿山企业应持续关注碳达峰、碳中和政策。2025年之后，矿山企业在新增产能方面，可能会面临能耗指标的问题，应多采用清洁能源。
未来矿业开采不仅要对周边环境负责，还要对整个生态环境负责。中国工程院院士蔡美峰表示，将采矿与生态环境作为一个大系统进行研究是未来矿山企业的发展方向，不能简单地把矿产作为资源，同时要把附近的土地、地下水、植被、大气等构成生态环境的各种要素，当作重要资源进行利用和保护，以形成低碳清洁生产资源、高效回收和废物循环利用、循环经济发展的新形态。
这就要求矿山企业在建矿时就要对采矿可能造成的环境与生态系统的影响及破坏进行充分评估，通过科学设计并采用先进技术，尽可能减少开采过程中对生态环境要素的影响和破坏，从源头上着力做好矿区自然和生态环境的保护。
从地表植被的保护来说，有效控制矿山地压活动，维护地表和地下岩层稳定，可避免采矿引发地表沉陷、山体崩塌和泥石流等地质灾害发生，造成对原生植被、水资源及生态环境系统的破坏。
在采矿选矿过程中，矿山企业应以精准切割的方法，尽量减少废石的产出和排放，同时开发新的采选工艺和设备提高选矿的回收率，减少尾矿排放量，从传统的末端治理转移的源头上控制。
由此可见，实现废弃物大规模资源化利用，消化和处理掉堆存的废弃物，并大幅度减少今后的排放和堆存，对环境保护意义重大。
工艺提升将是成功的一半
在矿山企业和科研院校的共同努力下，我国采矿技术装备正在从量的积累迈向质的飞跃、从点的突破迈向系统能力提升，无尾充填、地下预选等概念正在不断地被矿山企业所认可。
据了解，对矿产资源开发造成的矿山及周边环境污染与生态破坏，传统采矿模式采取末端治理的方法，工作量大，效果差。为此，有专家建议，与采矿同步开展土地复垦、绿化、防止水土流失等保护矿山生态环境的活动。如果等采矿全部结束，生态环境已被破坏，再进行治理代价太大，而且达不到完全恢复生态环境的效果。
有专家表示，矿山企业应继续遵守开采价值和支护成本相平衡的原则。为了广泛应用充填法，必须对充填工艺和充填材料进行重大改革，大力降低充填成本。利用矿山固体废料的充填工艺是最好的方法。
据了解，全尾砂膏体充填工艺，可在低水泥耗量的条件下获得高质量充填体，膏体强度均匀，充填采空区接顶率高，可有效控制低压活动和岩层移动，是充填技术的发展方向。
为了尽量减少采矿对环境的影响，采选一体化技术有望在新生矿山企业中普及。该工艺采用井下预选、抛尾技术，在矿石提升地面之前，在井下进行预选和预富集，在井下抛去大部分废石，可以明显降低矿石提升量和废石在地面的排放。
对于预选出来的精矿，可通过矿浆输送技术，将矿石在井下破碎，研磨成矿浆，用管道泵送至地表选矿厂，与其他运输方案相比，具有基建投资低、对地形适应性强、不占或少占土地等一系列优点。
此外，选矿产生的废石与尾矿留在井下用于采空区充填，实现原地利用，这是发挥矿产资源绿色高效开发综合效益的重要举措。
智能化将继续走向纵深
进入21世纪以来，我国矿山企业在智能化采矿方面做了大量工作，并取得了巨大进展。
华为技术有限公司5GtoB NIS首席架构师魏鹏表示，传统的自动化主要解决了机器替人的问题，把人从繁重的工作中解放出来，让生产流程更加连续，从而提升产能。但如何把人从危险的环境中彻底解放出来，如何把人从重复的工作中彻底解放出来，甚至如何突破人类能力限制进一步提升矿山装备本身的能力或者利用率，这都需要从自动化进一步升级到数字化及智能化。所以，自动化可以理解为体力的延伸，而数字化智能化就是脑力的延伸，而脑力延伸又进一步解放了体力。
信息通信和人工智能技术的进一步发展，推动了无人化采矿向高速数字通信网络、大数据云计算、智能采矿设备集成化等方面发展，该阶段最大的特点是具有了智能目标识别与感知、自主记忆、自主判断、自主决策，不再需要通过外部来实现对设备的控制。
“为实现无人采矿从初级阶段向高级阶段过渡，我们开发和创新了一系列具有颠覆性的采矿新技术、新方法。”致力于为矿山提供数字化、智能化解决方案的海克斯康智慧矿山总经理翟高山表示。
5G技术的诞生，颠覆了通信技术的现状，尤其是以工业互联网+技术在矿山上的成功示范，成功地打通了采矿系统中各个生产要素的配合，满足了矿山生产环节的智能感知和泛在连接、实时分析、精准控制的需求，建立与之配套的生产管理平台，实现安全高效的智能应用就显得尤为重要。
5G技术将引领智能矿山建设从初级阶段向高级阶段转型升级，在开发颠覆性的井下采矿模式和采矿方法方面，以5G技术为载体，将物联网、云计算大数据、人工智能、自动控制、互联网、机器人化装备等新型信息技术与现代矿山开发技术深度融合，构建完整区块链的智能采矿系统，实现矿山采选以安全保障和生态保护等全过程的精准高效和智能运行，促进矿山企业高质量发展。
下一步，我国矿山企业和科研院所将精诚合作，以与时俱进的精神、革故鼎新的勇气，努力实现智能化采矿初级阶段向高级化迈进。
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