我國西部高寒高海拔地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，但開采過程中存在人機(jī)效率低、環(huán)境損傷大等難題。長沙有色院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，首創(chuàng)下行自發(fā)電帶式輸送等多項(xiàng)核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了極高寒礦區(qū)境界的動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)優(yōu)化、運(yùn)輸坑線的經(jīng)濟(jì)智能布設(shè)，以及物料長距離大規(guī)模運(yùn)輸中的能量高效回收。該成果為高海拔寒區(qū)特大型露天礦山的綠色低碳、降本增效開發(fā)提供了技術(shù)支撐和工程示范，提升了我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源保障能力。

全球戰(zhàn)略性礦產(chǎn)競爭日益激烈，資源安全保障事關(guān)國計(jì)民生。我國西部地區(qū)銅、鋰等關(guān)鍵戰(zhàn)略資源儲(chǔ)量豐富，但由于高寒高海拔、生態(tài)環(huán)境脆弱等條件，大規(guī)模開發(fā)面臨顯著技術(shù)挑戰(zhàn)。如何在這一區(qū)域?qū)崿F(xiàn)低碳、高效、經(jīng)濟(jì)的礦產(chǎn)資源開采，是行業(yè)亟待突破的重大技術(shù)課題。

“十五五”開局，中鋁集團(tuán)聚焦“兩個(gè)保障”，打造“四個(gè)特強(qiáng)”。長沙有色院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)圍繞極高寒特大型露天礦開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)難題，開展了低碳高效開采集成技術(shù)與工程示范研究。通過理論分析、仿真模擬與現(xiàn)場應(yīng)用等多種手段，項(xiàng)目取得了一系列創(chuàng)新成果，形成了完整的集成技術(shù)體系。

精準(zhǔn)畫像，動(dòng)態(tài)調(diào)控：讓每一寸資源物盡其用

露天開采境界的精準(zhǔn)圈定與運(yùn)輸坑線的合理規(guī)劃，是礦床開發(fā)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和運(yùn)輸效能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的靜態(tài)境界圈定方法存在價(jià)格與成本參數(shù)動(dòng)態(tài)性缺失、時(shí)間價(jià)值屬性失真、運(yùn)輸坑線布設(shè)經(jīng)濟(jì)性不足等問題，容易造成礦產(chǎn)資源浪費(fèi)。面對(duì)這一難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將目光投向了經(jīng)濟(jì)參數(shù)與時(shí)間價(jià)值的動(dòng)態(tài)博弈。

“我們不僅要算經(jīng)濟(jì)賬，更要算時(shí)間賬。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示。針對(duì)高寒礦山投資大、周期長的特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了露天礦開采境界價(jià)格與成本經(jīng)濟(jì)參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)控、時(shí)間價(jià)值屬性精準(zhǔn)貼合的多手段組合動(dòng)態(tài)集成優(yōu)化新方法。該方法能夠根據(jù)市場價(jià)格的波動(dòng)和開采成本變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整開采境界圈定與運(yùn)輸坑線的布設(shè)，解決了資源動(dòng)態(tài)管理與高效利用的“老大難”問題。在工程設(shè)計(jì)中，團(tuán)隊(duì)通過智能算法實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸坑線的經(jīng)濟(jì)智能布設(shè)，使礦山在長達(dá)數(shù)十年的服務(wù)期內(nèi)始終保持最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益狀態(tài)。原本被認(rèn)為品位邊界模糊的呆滯礦量被轉(zhuǎn)化為可采儲(chǔ)量，真正做到了“顆粒歸倉”。

破解“高反”魔咒：大型裝備集群的智能選型與匹配

      在海拔5000米級(jí)的礦區(qū)，含氧量僅為平原地區(qū)的60%，人和設(shè)備都面臨嚴(yán)重的“高原反應(yīng)”。大型采礦裝備動(dòng)力衰減、故障率上升，出勤率和作業(yè)效率大打折扣。如何讓這些大型裝備在極寒缺氧環(huán)境下保持高效協(xié)同，是保障生產(chǎn)規(guī)模的關(guān)鍵。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式基礎(chǔ)上，構(gòu)建了裝備集群效率衰減多參數(shù)性能修正模型。該模型充分考量了海拔、溫度、路況、保養(yǎng)周期等多重因素對(duì)鏟裝、運(yùn)輸設(shè)備效率的影響，并據(jù)此開發(fā)了極高寒特大型露天礦裝備智能選型決策軟件。該軟件能夠精準(zhǔn)模擬不同設(shè)備組合在特定惡劣環(huán)境下的實(shí)際產(chǎn)出，實(shí)現(xiàn)鏟裝運(yùn)裝備的精準(zhǔn)匹配。應(yīng)用該技術(shù)后，礦區(qū)大型裝備的運(yùn)行效率顯著提升，采礦裝備出勤率提高2至3個(gè)百分點(diǎn)，時(shí)間利用率提高1至3個(gè)百分點(diǎn)，既保障了年采剝總量，又大幅降低了無效燃油消耗和設(shè)備損耗。

跨越天塹的綠色動(dòng)脈：首創(chuàng)下行自發(fā)電帶式輸送技術(shù)

如果說設(shè)備選型解決了“點(diǎn)”上的效率問題，那么物料遠(yuǎn)距離運(yùn)輸則是制約礦山整體效能的“線”。高海拔礦山往往山高谷深，礦廢石運(yùn)輸距離長、落差大。傳統(tǒng)汽車運(yùn)輸運(yùn)費(fèi)高、能耗大、污染嚴(yán)重；常規(guī)帶式輸送機(jī)存在帶強(qiáng)較低、裝機(jī)功率與帶寬較小、極寒與強(qiáng)紫外線環(huán)境下輸送帶易脆化、壓陷阻力大等問題，影響礦山安全、低碳、高效穩(wěn)定生產(chǎn)。

面對(duì)這一挑戰(zhàn)，長沙有色院首創(chuàng)了極高寒特大型露天礦大運(yùn)量長距離下行自發(fā)電帶式輸送技術(shù)，在西藏巨龍銅業(yè)建成了世界首臺(tái)套海拔最高、功率與運(yùn)量最大、帶速與帶強(qiáng)最高的下行發(fā)電帶式輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用物料從高處下行的巨大重力勢能進(jìn)行發(fā)電，變阻力為動(dòng)力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)滿載運(yùn)行年發(fā)電量可達(dá)5445萬千瓦時(shí)，相當(dāng)于每年減少碳排放量56752噸。這項(xiàng)技術(shù)顛覆了“運(yùn)輸必耗能”的傳統(tǒng)觀念，實(shí)現(xiàn)了極高寒區(qū)物料長距離、大規(guī)模運(yùn)輸與能量高效回收的完美結(jié)合。

時(shí)空騰挪的藝術(shù)：多區(qū)域協(xié)同與低碳排土

解決了礦石采掘與運(yùn)輸?shù)碾y題，大體量廢石的排棄與堆存同樣考驗(yàn)著工程技術(shù)人員的智慧。分區(qū)開采及多排土場下廢石運(yùn)輸線路復(fù)雜，傳統(tǒng)粗放式排土路徑規(guī)劃存在排土成本高、周轉(zhuǎn)效率低、調(diào)度精度差等問題，制約礦山經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)能釋放。

為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)了特大型露天礦多區(qū)域時(shí)空協(xié)同大規(guī)模排土技術(shù)，構(gòu)建了運(yùn)輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型與調(diào)度輔助決策系統(tǒng)。通過這套系統(tǒng)，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)排土場在時(shí)間和空間上的超前規(guī)劃與動(dòng)態(tài)協(xié)同。運(yùn)輸車輛不再是“兩點(diǎn)一線”的簡單往返，而是根據(jù)實(shí)時(shí)路況、排土場容量與壓實(shí)度要求，智能規(guī)劃最優(yōu)路徑，實(shí)現(xiàn)了裝備高效運(yùn)輸協(xié)同與低碳經(jīng)濟(jì)堆排，大幅降低了廢石運(yùn)輸?shù)哪芎呐c排放，將礦山開采對(duì)環(huán)境的影響降至最低。

效益彰顯：從技術(shù)突破到價(jià)值創(chuàng)造

技術(shù)創(chuàng)新的含金量，最終要通過市場競爭力和產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)來檢驗(yàn)。項(xiàng)目成果在西藏巨龍銅業(yè)有限公司的成功應(yīng)用，交出了一份令人振奮的成績單。

從資源保障看，項(xiàng)目增加礦山可采礦量5766萬噸、銅金屬量25.37萬噸，顯著延長了礦山服務(wù)年限，提升了我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源的自給能力。從經(jīng)濟(jì)效益看，項(xiàng)目實(shí)施直接節(jié)省了大量投資，新增價(jià)值十分可觀，年降低生產(chǎn)成本超億元，效益顯著。

在環(huán)境與社會(huì)效益方面，該集成技術(shù)體系的規(guī)?；瘧?yīng)用，樹立了極高寒特大型礦山低碳、高效、經(jīng)濟(jì)開采的行業(yè)標(biāo)桿，踐行了“綠水青山就是金山銀山”的理念，為高海拔寒區(qū)特大型露天礦山的綠色低碳、降本增效開發(fā)提供了寶貴的技術(shù)支撐和工程示范。

冰雪之上，創(chuàng)新為峰。面向未來，長沙有色院將繼續(xù)聚焦有色金屬工業(yè)綠色化、智能化、高端化的發(fā)展方向，深化產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，努力產(chǎn)出更多具有重大影響力的原創(chuàng)性、引領(lǐng)性成果，為保障國家礦產(chǎn)資源安全、推動(dòng)行業(yè)科技進(jìn)步與高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量。在挺起國家關(guān)鍵戰(zhàn)略資源脊梁的征途中，這支科技尖兵必將再攀新高，續(xù)寫輝煌。