立足創(chuàng)新思維 發(fā)展金屬礦業(yè)強(qiáng)國(guó)
——訪中國(guó)工程院院士于潤(rùn)滄
2013年12月04日 9:0 4542次瀏覽 來(lái)源: 中國(guó)礦業(yè)報(bào) 分類(lèi): 重點(diǎn)新聞
實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化是我國(guó)21世紀(jì)發(fā)展的目標(biāo)之一。無(wú)論從保障原材料可持續(xù)供應(yīng)的角度,還是從創(chuàng)建生態(tài)文明的角度來(lái)看,礦業(yè)現(xiàn)代化都處于非常突出的地位。實(shí)現(xiàn)礦業(yè)現(xiàn)代化,就是要使我國(guó)從一個(gè)礦業(yè)大國(guó)發(fā)展成為一個(gè)礦業(yè)強(qiáng)國(guó),做到資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展。
那么,對(duì)我國(guó)金屬礦山來(lái)說(shuō),又該如何來(lái)實(shí)現(xiàn)礦業(yè)強(qiáng)國(guó)呢?記者近日專(zhuān)訪了中國(guó)工程院院士于潤(rùn)滄。
于潤(rùn)滄是著名的采礦專(zhuān)家,中國(guó)有色金屬礦山開(kāi)采工程設(shè)計(jì)新領(lǐng)域的主要開(kāi)拓者之一。40多年來(lái),他承擔(dān)、審定、指導(dǎo)礦山工程設(shè)計(jì)和科研項(xiàng)目50余項(xiàng),解決了許多復(fù)雜礦山開(kāi)采的技術(shù)難題,為我國(guó)礦山的科技進(jìn)步做出了重大貢獻(xiàn)。
在他看來(lái),要實(shí)現(xiàn)我國(guó)從礦業(yè)大國(guó)向礦業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變,礦山企業(yè)必須立足于創(chuàng)新思維,掌握優(yōu)質(zhì)資源,滿足國(guó)家實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的需求,消除不可控的風(fēng)險(xiǎn)和危機(jī);礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程是安全的;不構(gòu)成對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞;基于先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)、裝備和管理,生產(chǎn)成本具有競(jìng)爭(zhēng)力;在信息化建設(shè)上有跨越式發(fā)展的思維和膽識(shí),能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步前進(jìn)。
記者:我國(guó)是一個(gè)金屬礦業(yè)大國(guó),多項(xiàng)金屬產(chǎn)量位居世界第一,請(qǐng)您談?wù)勎覈?guó)金屬礦業(yè)目前的現(xiàn)狀?
于潤(rùn)滄:從資源條件看,我國(guó)是世界上礦產(chǎn)資源品種比較齊全的少數(shù)國(guó)家之一。目前全球發(fā)現(xiàn)的200余種礦產(chǎn)資源中,我國(guó)有172種,其中探明儲(chǔ)量的有159種。從生產(chǎn)和消費(fèi)角度看,截至2012年底,全國(guó)鋼產(chǎn)量和消費(fèi)量已連續(xù)17年居世界首位,有色金屬產(chǎn)量也連續(xù)11年居世界首位。主要有色金屬的表觀消費(fèi)量,鋅從1998年開(kāi)始連續(xù)14年居世界第一、銅從2001年開(kāi)始連續(xù)11年居世界第一、鋁從2004年開(kāi)始連續(xù)8年居世界第一、鉛從2005年開(kāi)始連續(xù)7年居世界第一。
然而,我國(guó)還遠(yuǎn)不是礦業(yè)強(qiáng)國(guó)。我國(guó)工業(yè)化進(jìn)入高速發(fā)展階段以來(lái),大宗礦產(chǎn)品的消費(fèi)急劇增長(zhǎng),供需關(guān)系失衡,鐵、銅、鋁、鎳、鉛、鋅等對(duì)外依存度不斷攀升,除鉛鋅的對(duì)外依存度為30%~40%外,其余均超過(guò)50%,有的甚至高達(dá)70%以上。這樣大的缺口主要依靠現(xiàn)貨貿(mào)易來(lái)彌補(bǔ),風(fēng)險(xiǎn)很大。
我國(guó)金屬礦山的生產(chǎn)裝備和管理水平,除極少數(shù)先進(jìn)礦山外,與發(fā)達(dá)國(guó)家差距很大,勞動(dòng)生產(chǎn)率也很低,信息化建設(shè)在典型礦山有所進(jìn)展,但遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦仍屬空白。
此外,我國(guó)的金屬礦山已開(kāi)始進(jìn)入深井開(kāi)采領(lǐng)域,特別是直接開(kāi)采深埋礦床的第Ⅲ類(lèi)型深井開(kāi)采將遇到諸多技術(shù)難題:資源勘探程度低,通常是以推斷資源量為主,伴有少部分控制資源量;許多水文地質(zhì)、巖石力學(xué)、工程地質(zhì)的信息都是未知的;面臨礦巖穩(wěn)固高應(yīng)力條件下的巖爆威脅;通風(fēng)降溫防治熱害的難度增加,投入加大,成本增加;豎井掘進(jìn)施工面面臨挑戰(zhàn),提升鋼絲繩的壽命大為縮短,建立安全出口甚為困難;尚無(wú)適應(yīng)超大規(guī)模的充填設(shè)施,有時(shí)可用的充填料又是極細(xì)的全尾砂……諸多的技術(shù)挑戰(zhàn)無(wú)疑會(huì)威脅金屬礦山的生產(chǎn)安全。
記者:當(dāng)前全球金屬礦山的技術(shù)創(chuàng)新?tīng)顩r如何,將呈現(xiàn)什么發(fā)展趨勢(shì)?
于潤(rùn)滄:近半個(gè)世紀(jì)以來(lái),全球礦山工程的技術(shù)創(chuàng)新使礦山面貌發(fā)生了巨變。出現(xiàn)了生產(chǎn)規(guī)模為日產(chǎn)礦石近14萬(wàn)噸的超大型地下礦山、開(kāi)采深度達(dá)1000米的露天礦山、采深4500米的深井開(kāi)采礦山、數(shù)千米的長(zhǎng)距離礦漿管道輸送工程、無(wú)廢開(kāi)采的礦山、深海采礦的礦山等。
我國(guó)適合露天開(kāi)采的礦床,仍具有生產(chǎn)能力大、損失率和貧化率小、作業(yè)條件好、生產(chǎn)成本低、基建期短的優(yōu)勢(shì),其技術(shù)創(chuàng)新將主要在優(yōu)化開(kāi)采境界和分期(分區(qū))開(kāi)采技術(shù)、深化邊坡研究、提高自動(dòng)化水平等方面獲得新的突破;地下開(kāi)采面臨開(kāi)采深度日益增加、礦石品位不斷降低的局面,技術(shù)創(chuàng)新總體上將圍繞資源高效利用、生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、實(shí)施設(shè)備預(yù)防性維修、環(huán)境控制、降低能耗等方面推進(jìn),以期實(shí)現(xiàn)資源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)的金屬礦山約有1萬(wàn)多座,其中少數(shù)為大型重點(diǎn)礦山,工藝技術(shù)與裝備水平均比較先進(jìn),應(yīng)強(qiáng)化資源保障和信息化建設(shè)水平,向自動(dòng)化采礦方向邁進(jìn);另有為數(shù)眾多的中型礦山,可根據(jù)資源條件,以擴(kuò)大礦山產(chǎn)能為目標(biāo),提高機(jī)械化、自動(dòng)化水平,使其中相當(dāng)數(shù)量的礦山也能成為礦業(yè)現(xiàn)代化的骨干;至于大量的小型礦山,應(yīng)當(dāng)通過(guò)兼并重組、股份制改造,確保其安全生產(chǎn)與資源的高效回收,同樣依靠技術(shù)創(chuàng)新,邁上一個(gè)新臺(tái)階。
記者:金屬礦山應(yīng)如何進(jìn)行信息化建設(shè)?
于潤(rùn)滄:礦山信息化建設(shè)的目的就是構(gòu)建“數(shù)字化”礦山。數(shù)字化礦山目前還沒(méi)有一個(gè)確切的定義。我的理解是數(shù)字化礦山應(yīng)該涵蓋由初級(jí)到高級(jí)的3個(gè)層次,即礦山數(shù)字化信息管理系統(tǒng)、虛擬礦山(數(shù)字礦山)、遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦。
礦山數(shù)字化信息管理系統(tǒng)包括8個(gè)子系統(tǒng):礦區(qū)地表及礦床模型三維可視化信息系統(tǒng);礦山工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及巖石力學(xué)數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、存儲(chǔ)、顯示與探采工程分布集成系統(tǒng);礦山規(guī)劃與開(kāi)采方案決策優(yōu)化系統(tǒng);礦山固定安裝設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)人值守及自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng);下井人員定位跟蹤安全系統(tǒng);生產(chǎn)環(huán)節(jié)工業(yè)電視監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng);礦山環(huán)境變化及災(zāi)害預(yù)警信息系統(tǒng);礦山經(jīng)營(yíng)管理及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)分析信息系統(tǒng)。其中一些子系統(tǒng)已經(jīng)在我國(guó)的部分金屬礦山得到了應(yīng)用。
在上述信息的基礎(chǔ)上,增加實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)和更廣泛的集成,運(yùn)用多媒體、模擬、仿真、虛擬技術(shù)使真實(shí)礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)數(shù)字化再現(xiàn),便構(gòu)成虛擬礦山。虛擬礦山應(yīng)用技術(shù)對(duì)科研和生產(chǎn)管理具有重要意義。
遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦,是指人們?cè)诰嚯x采礦場(chǎng)較遠(yuǎn)的地面控制室內(nèi),依靠地面、井下通信系統(tǒng)和實(shí)時(shí)自動(dòng)定位、導(dǎo)航技術(shù),操縱智能化采掘設(shè)備,完成采礦作業(yè),即采礦辦公室化。礦業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家如加拿大、瑞典、智利、南非、印尼、澳大利亞等國(guó)已建立了試驗(yàn)采區(qū)、示范工程。目前我國(guó)的遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦技術(shù)基本上還是空白,這個(gè)系統(tǒng)工程需要多部門(mén)、多學(xué)科合作,需要設(shè)備制造廠家的努力,需要有綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
記者:礦產(chǎn)資源是礦山企業(yè)的基礎(chǔ)。我國(guó)的金屬礦山該如何提高資源保障程度?
于潤(rùn)滄:大型跨國(guó)礦業(yè)公司之所以能“呼風(fēng)喚雨”,左右市場(chǎng)價(jià)格,一個(gè)非常重要的原因,就是他們掌控著大量資源,尤其是優(yōu)質(zhì)資源。
從企業(yè)層面看,如淡水河谷2009年保有資源儲(chǔ)量和2010年的產(chǎn)量之比,鐵礦石(品位為56.5%)為52∶1,銅礦石6077∶1,鎳礦石2771∶1,這還不包括2010年投入138億美元的鐵礦科研和預(yù)科研項(xiàng)目,以及勘探項(xiàng)目。力拓、必和必拓等其他企業(yè)的情況類(lèi)似。這些企業(yè)憑借這樣的基本競(jìng)爭(zhēng)力掌控著市場(chǎng)。
從國(guó)家層面看,日本是一個(gè)礦產(chǎn)資源比我國(guó)更為匱乏的國(guó)家。它之所以在二戰(zhàn)后不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)發(fā)展成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體,是因?yàn)槠滟Y源與金融融合的經(jīng)濟(jì)體制、少參股多包銷(xiāo)的境外投資取向、重視中小企業(yè)發(fā)展的方針起了關(guān)鍵性作用。
遺憾的是,長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)的礦山企業(yè)尤其是大型聯(lián)合企業(yè),不重視資源保障,資源的自給率很低。要解決這個(gè)問(wèn)題,必須實(shí)施包括國(guó)內(nèi)外兩個(gè)方面的全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略。
在國(guó)內(nèi),創(chuàng)新成礦理論,增加勘探投入。加強(qiáng)國(guó)內(nèi)資源的勘探,特別是對(duì)緊缺資源保持必要的資源產(chǎn)地儲(chǔ)備和礦山產(chǎn)能儲(chǔ)備,以保障國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全,提升企業(yè)的基本競(jìng)爭(zhēng)力;去國(guó)外發(fā)展,重要的是投資方式的選擇。少參股多包銷(xiāo)的戰(zhàn)略,具有投入小、風(fēng)險(xiǎn)小、收益大、受市場(chǎng)波動(dòng)影響小,與大股東利益分享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)等優(yōu)勢(shì),有助于解決企業(yè)資源緊缺的燃眉之急。不論采取那種投資方式,一定要在投資之前認(rèn)真進(jìn)行資源、建設(shè)條件、市場(chǎng)、東道國(guó)政策、政治等方面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,貫徹好互利雙贏的方針。
目前,我國(guó)礦企“走出去”,既面臨國(guó)外的種種壁壘,也有自身不重視風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和忽略共同發(fā)展的原因。據(jù)有關(guān)資料介紹,自1995年以來(lái),我國(guó)礦企已斥資約560億美元用于海外并購(gòu),但沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。其中對(duì)境外鐵礦石投資已累計(jì)超過(guò)100億美元,目前中方控制的國(guó)外鐵礦進(jìn)口的礦石,僅占進(jìn)口鐵礦石總量的2.7%左右,難以緩解供需矛盾。
記者:黨的十八大報(bào)告對(duì)推進(jìn)中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)作出“五位一體”的總體布局,我國(guó)金屬礦山該如何來(lái)落實(shí)這一規(guī)劃?
于潤(rùn)滄:“生態(tài)工程”這一科學(xué)概念提出已有40多年的歷史,“生態(tài)礦業(yè)工程”是它的一個(gè)分支,目的在于解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)同的問(wèn)題。我國(guó)的金屬礦山必須立足于構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程。生態(tài)礦業(yè)工程要求企業(yè)在礦業(yè)項(xiàng)目規(guī)劃、立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、生產(chǎn)、閉坑的全過(guò)程中,將生態(tài)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理、生態(tài)修復(fù)融入項(xiàng)目,保證各階段的資金投入,落實(shí)各階段的社會(huì)責(zé)任,因此必須要有明確細(xì)致的法律法規(guī)來(lái)進(jìn)行監(jiān)管。
構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程的途徑是,對(duì)每一個(gè)新建的礦業(yè)項(xiàng)目,首先要研究實(shí)現(xiàn)無(wú)廢開(kāi)采的可能性,立足于強(qiáng)化資源綜合利用(包括非金屬礦物)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)及廢物資源化,做到不建尾礦庫(kù)、不設(shè)廢石場(chǎng)、無(wú)外排不達(dá)標(biāo)廢水,實(shí)現(xiàn)無(wú)廢開(kāi)采。其次,無(wú)論采取哪種回采工藝,都要計(jì)算造成生態(tài)環(huán)境破壞和環(huán)境治理、生態(tài)修復(fù)的成本,選擇真正符合資源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境相協(xié)調(diào)的開(kāi)采方案,盡早進(jìn)行復(fù)墾治理。此外,新建礦山在編制可行性研究方案的同時(shí),還要制定閉坑規(guī)劃。構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程,不僅需要立法,更需要金融和財(cái)稅方面的有力支持。
責(zé)任編輯:lee
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