(攝影:宋金彥)
當(dāng)前,全球礦業(yè)正面臨資源保障與生態(tài)保護(hù)的雙重使命,對技術(shù)創(chuàng)新、施工措施提出了前所未有的挑戰(zhàn)。在此背景下,西藏玉龍銅礦提升改造項(xiàng)目作為中國二十二冶在極端環(huán)境施工的典型案例,為全球高海拔礦業(yè)開發(fā)提供了可借鑒、可推廣的“中國方案”。
西藏玉龍銅礦位于海拔4800米的藏東高原,是世界海拔最高的超大型銅礦之一。這里高寒缺氧、地質(zhì)復(fù)雜、生態(tài)脆弱,每年有效施工期不足8個(gè)月,施工難度堪稱“世界級挑戰(zhàn)”。項(xiàng)目總承包方中國二十二冶在攻克高海拔施工的極限挑戰(zhàn)過程中,兼顧實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)與生態(tài)保護(hù)的雙重目標(biāo),創(chuàng)造了令人矚目的“玉龍速度”:33天完成建筑面積1.2萬平方米的主廠房拆除,比原計(jì)劃提前12天;140天實(shí)現(xiàn)主廠房土建基礎(chǔ)完工,較行業(yè)同類項(xiàng)目工期縮短40%;最終提前28天達(dá)成全部建設(shè)目標(biāo),用數(shù)據(jù)見證高原建設(shè)的“中國速度”,用創(chuàng)新詮釋礦業(yè)發(fā)展的“中國智慧”。
科技賦能,破解高海拔施工極限難題
面對高海拔、大跨度與超大型設(shè)備安裝三大核心挑戰(zhàn),以科技為引擎,組建了涵蓋28名行業(yè)專家與156名技術(shù)骨干的專項(xiàng)團(tuán)隊(duì),構(gòu)建了貫穿設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維全流程的創(chuàng)新體系,突破了12項(xiàng)行業(yè)技術(shù)瓶頸,獲得18項(xiàng)國家專利,其中發(fā)明專利6項(xiàng)。
——超大型結(jié)構(gòu)施工:刷新高海拔吊裝與安裝紀(jì)錄
攻克大跨度鋼屋架吊裝難題,實(shí)現(xiàn)高精度安裝
粗礦堆76.4米鋼屋架吊裝是項(xiàng)目的首個(gè)難點(diǎn),其跨度遠(yuǎn)超常規(guī)危險(xiǎn)工程標(biāo)準(zhǔn),高海拔導(dǎo)致的吊車功率下降與低溫焊接裂紋更使難度倍增。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過BIM技術(shù)進(jìn)行1:1模擬推演,創(chuàng)新采用“三段式分段吊裝工藝”:在地面完成三段鋼屋架拼裝檢測后,使用兩臺500噸履帶吊同步起吊,依托空中支架精準(zhǔn)對接,最終在恒溫艙內(nèi)完成高空焊接。整個(gè)吊裝歷時(shí)72小時(shí),安裝誤差控制在3毫米內(nèi),刷新了高海拔大跨度屋架吊裝的行業(yè)紀(jì)錄。
超大型球磨機(jī)精準(zhǔn)安裝,確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行
單臺800噸超大型球磨機(jī)的安裝對精度控制提出極高要求,安裝質(zhì)量直接決定研磨效率與設(shè)備壽命。中國二十二冶采用自主研發(fā)的“高精度可調(diào)式組對支架”,通過12組液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)毫米級微調(diào),并結(jié)合三維激光掃描技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測位移,將地腳螺栓套管誤差控制在2毫米以內(nèi),精度達(dá)頭發(fā)絲直徑的1/35。為提升運(yùn)行穩(wěn)定性,創(chuàng)新引入“彈簧減震基座”,有效抑制高海拔強(qiáng)風(fēng)引發(fā)的共振,使設(shè)備運(yùn)行噪聲降至85分貝以下,高于國家標(biāo)準(zhǔn)。
——極端環(huán)境施工:攻克低溫與質(zhì)量雙重難關(guān)
突破低溫混凝土施工瓶頸,保障結(jié)構(gòu)質(zhì)量
-40℃低溫易導(dǎo)致混凝土快速凍結(jié)與大體積澆筑溫差裂縫。面對高海拔極端環(huán)境下的混凝土施工挑戰(zhàn),首創(chuàng)“低氧混凝土水化熱調(diào)控工藝”,將冰點(diǎn)降至-25℃以下,并通過智能溫控系統(tǒng)使?jié)仓?2小時(shí)核心溫度穩(wěn)定在15–20℃。引入HNTT-D測試儀與86個(gè)溫度傳感器,嚴(yán)格將內(nèi)外溫差控制在20℃以內(nèi)。最終混凝土結(jié)構(gòu)一次驗(yàn)收合格率100%,實(shí)現(xiàn)無裂縫質(zhì)量目標(biāo)。
解決低溫設(shè)備調(diào)試難題,確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定高效
面對設(shè)備調(diào)試階段的低溫挑戰(zhàn),研發(fā)了“電磁感應(yīng)局部加熱裝置”,使液壓油穩(wěn)定在40–50℃,電氣元件環(huán)境溫度不低于5℃;同時(shí)開發(fā)專用調(diào)試軟件,確保球磨機(jī)、浮選機(jī)等核心設(shè)備在-30℃環(huán)境下仍保持95%以上運(yùn)行效率。經(jīng)過72小時(shí)滿負(fù)荷調(diào)試,所有設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、指標(biāo)達(dá)標(biāo),標(biāo)志著高海拔極端環(huán)境設(shè)備調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)已被全面掌握。
——智能建造與物流:打造高海拔礦山智慧樣板
建設(shè)全景智能監(jiān)控平臺,提升全域管控與巡檢安全
在智能建造體系構(gòu)建中,搭建“5G+北斗三維全景平臺”,實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、巡檢與設(shè)備展示的全場景覆蓋。系統(tǒng)集成128路高清攝像頭與56個(gè)環(huán)境傳感器,形成全局可視化管控。針對高海拔人工巡檢效率低、風(fēng)險(xiǎn)高的問題,投入4臺防爆巡檢機(jī)器人,可在-30℃環(huán)境下持續(xù)工作8小時(shí),顯著提升巡檢效率與安全性。
構(gòu)建智能運(yùn)維預(yù)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)知維護(hù)與少人運(yùn)維
應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)與智慧系統(tǒng),構(gòu)建了資源開采可視化、設(shè)備管控智能化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化的智能礦山運(yùn)維系統(tǒng)。自主研發(fā)“礦山管家APP+云監(jiān)控”,實(shí)時(shí)采集設(shè)備數(shù)據(jù),并借助AI算法實(shí)現(xiàn)故障預(yù)判。試運(yùn)行期間,系統(tǒng)多次成功預(yù)警潛在故障,平均響應(yīng)時(shí)間顯著縮短,整體運(yùn)維效率大幅提升,為高海拔礦山實(shí)現(xiàn)無人化、少人化運(yùn)維樹立了行業(yè)典范。
研發(fā)智能軌道運(yùn)輸系統(tǒng),解決高原物流難題并實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳
面對高原復(fù)雜地形與氣候條件,自主研發(fā)“山地高海拔礦區(qū)智能軌道運(yùn)輸系統(tǒng)”,可適應(yīng)35°陡坡,配備智能溫控車廂,保障水泥、鋼材等物資運(yùn)輸質(zhì)量;引入無人駕駛技術(shù),實(shí)現(xiàn)自動避障與精準(zhǔn)停靠。該系統(tǒng)有效突破地質(zhì)與氣候限制,實(shí)現(xiàn)全天候、智能化、低能耗運(yùn)輸,每年降低柴油消耗120噸、碳排放320噸,在提升運(yùn)輸效率與安全性的同時(shí),為全球高原礦山物流提供了可復(fù)制的“中國方案”。
綠色鑄魂,構(gòu)建全周期生態(tài)保護(hù)體系
平均海拔4800米的藏東高原,生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱。中國二十二冶將綠色發(fā)展理念貫穿項(xiàng)目建設(shè)全生命周期,通過技術(shù)創(chuàng)新與管理優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了資源開發(fā)與生態(tài)保護(hù)的和諧共生。
——施工期生態(tài)保護(hù):創(chuàng)新“錯(cuò)峰施工綠色管控”
在時(shí)間錯(cuò)峰上,大規(guī)模開挖、廠房拆除等高干擾作業(yè)被集中安排于10月至次年4月的植被休眠期,最大限度減少生態(tài)影響;5月至9月植被生長期則僅進(jìn)行設(shè)備安裝、管線鋪設(shè)等低擾動作業(yè),并對施工區(qū)30米內(nèi)植被實(shí)施人工移植保護(hù)。在西藏那曲,為保護(hù)一株20年樹齡的藏嵩草,施工單位不惜將管線偏移15米、追加投入20萬元調(diào)整方案,以實(shí)際行動詮釋對高原生態(tài)的敬畏與責(zé)任擔(dān)當(dāng)。
在臨時(shí)占地管控上,嚴(yán)格遵循“最小化占用、最大化恢復(fù)”原則。臨時(shí)占地鋪設(shè)可回收防滲膜,防止污水滲入土壤;臨建設(shè)施采用可拆裝鋼結(jié)構(gòu),避免混凝土基礎(chǔ)造成的永久破壞;施工后及時(shí)清理、松土并撒播本土草種,特地從當(dāng)?shù)夭少彶蒯圆?、沙棘等種子,組織人工播種,植被存活率達(dá)85%以上。項(xiàng)目累計(jì)恢復(fù)臨時(shí)占地12萬平方米,實(shí)現(xiàn)“零污染遺留、零土壤裸露”,獲環(huán)保部門高度認(rèn)可。
——運(yùn)營期生態(tài)協(xié)同:實(shí)現(xiàn)“節(jié)能+循環(huán)+減排”三位一體
利用地形高差實(shí)現(xiàn)礦漿自流,有效降低能耗與碳排放
運(yùn)營期間,深度結(jié)合地形特征設(shè)計(jì)“礦漿自流+分級廢水循環(huán)”系統(tǒng),利用項(xiàng)目區(qū)域15-20米的自然高程差,實(shí)現(xiàn)礦漿從粗碎車間到浮選車間的全程自流輸送。這一設(shè)計(jì)每年可減少電能消耗約28萬kWh,相當(dāng)于減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗112噸,降低碳排放280噸。
構(gòu)建生產(chǎn)廢水循環(huán)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)廢水零外排與資源節(jié)約
新建4000立方米回水高位水池,配套“沉淀+過濾+殺菌”三級水處理系統(tǒng)。生產(chǎn)廢水先經(jīng)沉淀池去除大顆粒雜質(zhì),再通過石英砂過濾器過濾細(xì)小懸浮物,最后經(jīng)紫外線殺菌處理后回用至生產(chǎn)環(huán)節(jié)。生產(chǎn)廢水回用率達(dá)95%,每年減少新水取用180萬立方米,相當(dāng)于1200個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池的水量,真正做到生產(chǎn)廢水“零外排”。
實(shí)施全封閉式粉塵治理,確保排放達(dá)標(biāo)與空氣質(zhì)量
采用全封閉廠房,配備24臺布袋除塵器,實(shí)現(xiàn)粉塵回收利用;廠區(qū)道路每天6次灑水降塵,進(jìn)出車輛必須沖洗輪胎;安裝12套粉塵在線監(jiān)測設(shè)備,與當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門聯(lián)網(wǎng),實(shí)時(shí)上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)。項(xiàng)目粉塵排放濃度始終控制在10mg/m3以下,低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值(30mg/m3)的67%,確保高原空氣環(huán)境質(zhì)量不受影響。
——生態(tài)修復(fù)與資源循環(huán):打造可持續(xù)發(fā)展閉環(huán)
創(chuàng)新邊坡生態(tài)治理模式,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固與生態(tài)再生雙目標(biāo)
針對項(xiàng)目邊坡易發(fā)生滑坡的問題,采用特制植被混凝土配方,在混凝土中加入腐殖土、有機(jī)肥與本土草種,通過噴射機(jī)將其覆蓋在邊坡表面,形成10-15厘米厚的生態(tài)防護(hù)層;結(jié)合截水護(hù)肩、生態(tài)排水槽等專利技術(shù),有效疏導(dǎo)雨水,防止邊坡沖刷,使邊坡穩(wěn)固系數(shù)提升50%,植被存活率達(dá)95%。
攻克高寒植被越冬難題,保障生態(tài)系統(tǒng)原生穩(wěn)定
采用“土壤改良+椰糠覆蓋+地膜保溫+太陽能滴灌”組合措施。先對土壤進(jìn)行改良,添加泥炭土提升土壤肥力。再覆蓋5厘米厚的椰糠,起到保水保肥作用。冬季鋪設(shè)地膜保溫,防止土壤凍結(jié)。同時(shí)安裝太陽能滴灌系統(tǒng),確保植被在干旱季節(jié)也能獲得充足水分,本土植被越冬存活率達(dá)92%,保障了高原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
構(gòu)建資源循環(huán)利用體系,推動固廢資源化與閉環(huán)管理
將冶金廢渣進(jìn)行破碎、篩分后,轉(zhuǎn)化為路基材料、環(huán)保建材等產(chǎn)品。項(xiàng)目每年產(chǎn)生的數(shù)萬噸冶金廢渣,全部用于當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村公路建設(shè)與新型建材生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)固廢資源化率85%以上;同時(shí),將礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢石用于填充采空區(qū),減少廢石堆存對土地的占用,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用閉環(huán)管理。
責(zé)任擔(dān)當(dāng),譜寫礦業(yè)報(bào)國時(shí)代華章
西藏玉龍銅礦項(xiàng)目的成功實(shí)踐,不僅創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益,更產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的社會價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。
一是項(xiàng)目建成后,每年可處理銅礦石1500萬噸,年產(chǎn)銅金屬15萬噸,可有效緩解我國礦產(chǎn)資源供需矛盾。二是帶動當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)1200余人,其中藏族員工占65%。通過職業(yè)技能培訓(xùn),幫助大量農(nóng)牧民轉(zhuǎn)型為產(chǎn)業(yè)工人,推動了藏東經(jīng)濟(jì)發(fā)展,為西藏、青海等地的民族團(tuán)結(jié)與社會穩(wěn)定注入強(qiáng)勁動力。三是作為世界海拔最高的千萬噸級綠色礦山,項(xiàng)目形成的高海拔礦山建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)修復(fù)模式和智能運(yùn)維體系,已成為行業(yè)可復(fù)制、可推廣的典范。目前,“高海拔大跨度鋼屋架吊裝技術(shù)”“低溫混凝土施工工藝”已被納入《有色金屬礦山建設(shè)工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》,“山地高海拔礦區(qū)智能軌道運(yùn)輸系統(tǒng)”也在青海德爾尼銅礦、四川甘孜鋰礦等多個(gè)項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。
中國五礦大力實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,在中國五礦的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下,中國二十二冶積極構(gòu)建科技創(chuàng)新平臺體系,依托12個(gè)國家級、26個(gè)省級及2個(gè)中國中冶級創(chuàng)新平臺,組建了“高海拔礦山建設(shè)技術(shù)研究院”,具備覆蓋“礦山設(shè)計(jì)-礦山開采-智能建造-生產(chǎn)運(yùn)營-生態(tài)修復(fù)”的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)能力。截至目前,研究院已承擔(dān)國家級科研項(xiàng)目8項(xiàng),省級科研項(xiàng)目15項(xiàng),獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng),為礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了全方位科技支撐。中國二十二冶在西藏玉龍以生態(tài)優(yōu)先詮釋責(zé)任擔(dān)當(dāng),以“礦業(yè)報(bào)國”的初心,實(shí)現(xiàn)“開發(fā)一片、守護(hù)一方”,在世界屋脊創(chuàng)造了“中國奇跡”,未來將以世界一流的使命擔(dān)當(dāng),堅(jiān)持科技引領(lǐng),專項(xiàng)研發(fā)高海拔礦山技術(shù),重點(diǎn)突破氫能礦用設(shè)備、礦山碳捕集等前沿方向,并推動“礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”走向國際,為全球礦業(yè)綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)更多中國智慧與中國力量。
(根據(jù)2025年世界銅業(yè)會議(亞洲)現(xiàn)場演講整理)
作者 慈國強(qiáng) 中國二十二冶集團(tuán)有限公司總經(jīng)理
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