中国有色金属报 | 高寒之巅的绿色智采——长沙有色院攻克极高寒特大型露天矿低碳高效开采关键技术纪实

矿区

全球战略性矿产资源竞争日益激烈，资源安全保障事关国计民生。我国西部高寒高海拔地区矿产资源丰富，是保障国家产业链供应链安全的核心资源腹地，但区域海拔高、气温低、生态承载力脆弱，矿区开采长期面临人机作业效率偏低、生态扰动损伤大、开采能耗成本居高不下等行业痛点。如何在这一区域实现低碳、高效、经济的矿产资源开采，是行业亟待破解的重大技术课题。

针对极高寒矿区开发技术瓶颈，中铝国际工程股份有限公司所属长沙有色冶金设计研究院有限公司（以下简称“长沙有色院”）项目团队聚力核心技术攻关，首创下行自发电带式输送等多项核心技术，攻克极高寒矿区开采境界的动态精准优化、运输坑线的经济智能布设以及物料长距离大规模运输过程中的能量高效回收等一系列难题，为高寒高海拔地区特大型露天矿山绿色低碳开发、降本提质增效提供硬核技术支撑与标杆工程示范，全方位提升我国战略性矿产资源自主保障能力。

立足“十五五”开局关键节点，中铝集团聚焦“两个保障”，打造“四个特强”。长沙有色院项目团队围绕极高寒特大型露天矿开发过程中的关键技术难题，开展低碳高效开采集成技术与工程示范研究。通过理论分析、仿真模拟与现场应用等多种手段，项目取得一系列创新成果，形成完整的集成技术体系。

精准画像动态调控：盘活存量资源

实现矿产利用效益最大化

露天开采境界的精准圈定与运输坑线的合理规划，是矿床开发经济评价和运输效能的关键环节。传统的静态境界圈定方法存在价格与成本参数动态性缺失、时间价值属性失真、运输坑线布设经济性不足等问题，容易造成矿产资源浪费。面对这一难题，长沙有色院项目团队将目光投向经济参数与时间价值的动态博弈。

“我们不仅要算经济账，还要算时间账。”项目负责人表示。针对高寒矿山投资大、周期长的特点，该团队开发出露天矿开采境界价格与成本经济参数动态调控、时间价值属性精准贴合的多手段组合动态集成优化新方法。这一方法能够根据市场价格的波动和开采成本的变化，动态调整开采境界的圈定与运输坑线的布设，解决资源动态管理与高效利用的“老大难”问题。在工程设计中，该团队通过智能算法实现运输坑线的经济智能布设，使矿山在长达数十年的服务期内始终保持最优经济效益状态。原本被认为品位边界模糊的呆滞矿量转化为可采储量，真正做到“颗粒归仓”。

赋能装备适配升级：攻克高原工况

破解大型设备高反作业难题

海拔5000米矿区的含氧量仅为平原地区的60%，人和设备都面临严重的高原反应。大型采矿装备动力衰减、故障率上升，出勤率和作业效率大打折扣。如何让这些装备在极寒缺氧环境下保持高效协同，是保障生产的关键。

在传统经验的基础上，长沙有色院项目团队构建装备集群效率衰减多参数性能修正模型。这一模型充分考量海拔、温度、路况、保养周期等多重因素对采矿装备效率的影响，并据此开发极高寒特大型露天矿装备智能选型决策软件，可模拟不同装备组合在特定恶劣环境下的实际产出，从而实现装备精准匹配。投入使用后，大型采矿装备运行效率显著提升，出勤率提高2~3个百分点，时间利用率提高1~3个百分点，既保障年采剥总量，又大幅降低无效燃油消耗和设备损耗。

原创绿色输送工艺：势能变电能

畅通高寒低碳运输大动脉

如果说设备选型是解决“点”上的效率问题，那么物料远距离运输则是“线”上制约矿山整体效能的问题。高海拔矿山往往山高谷深，矿废石运输距离长、落差大。传统汽车运输运费高、能耗大、污染严重，常规带式输送机存在带强较低、装机功率与带宽较小、极寒与强紫外线环境下输送带易脆化、压陷阻力大等问题，影响矿山安全、低碳、高效、稳定生产。

面对这一挑战，长沙有色院项目团队首创极高寒特大型露天矿大运量长距离下行自发电带式输送技术，在西藏巨龙铜业有限公司建成世界首台套海拔最高、功率与运量最大、带速与带强最高的下行自发电带式输送系统。该系统利用物料从高处下行的巨大重力势能进行发电，变阻力为动力。据统计，该系统满载运行年发电量可达5445万千瓦时，相当于年减少碳排放量56752吨。这项技术颠覆“运输必耗能”的传统观念，实现极高寒矿区物料长距离大规模运输与能量高效回收的完美结合。

时空协同智能排土：统筹堆排调度

构建生态低扰动排弃模式

解决完矿石采掘与运输的难题，大体量废石的排弃与堆存同样考验着工程技术人员的智慧。在分区开采及多个排土场的情况下，废石运输线路复杂，传统粗放式排土路径规划存在排土成本高、周转效率低、调度精度差等问题，制约矿山经济效益提升与产能释放。

为此，长沙有色院项目团队研发特大型露天矿多区域时空协同大规模排土技术，构建运输系统网络模型与调度辅助决策系统，实现对多个排土场在时间和空间上的超前规划与动态协同。运输车辆不再是“两点一线”简单往返，而是根据实时路况、排土场容量与压实度要求，智能规划最优路径，实现装备高效运输协同与低碳经济堆排，大幅降低废石运输的能耗与排放，将矿山开采对环境的影响降至最低。

多维效益全面释放：科创赋能转型

兼顾资源、经济、生态三重价值

技术创新的含金量，最终要通过市场竞争力和产业贡献来检验。

相关成果在西藏巨龙铜业有限公司得以成功应用，交出一份令人振奋的成绩单。

在资源保障方面，增加矿山可采矿量5766万吨、铜金属量25.37万吨，显著延长矿山服务年限，提升我国战略性矿产资源自给能力。

在经济效益方面，直接节省大量投资，新增价值十分可观，年降低生产成本超亿元。

在环境效益与社会效益方面，树立极高寒特大型矿山低碳、高效、经济开采的行业标杆，践行“绿水青山就是金山银山”理念，为高寒高海拔地区特大型露天矿山绿色低碳、降本增效开发提供宝贵的技术支撑和工程示范。

冰雪之上，创新为峰。面向未来，长沙有色院将聚焦有色金属工业绿色化、智能化、高端化发展方向，深化产学研用协同创新，努力产出更多具有重大影响力的原创性、引领性成果，为保障国家矿产资源安全、推动行业科技进步与高质量发展贡献更大力量。

来源 | 中国有色金属报 记者：郭陈响

提供环境新闻线索

环境新闻线索征集