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近日，2018年中國(guó)冶金礦山企業(yè)協(xié)會(huì)冶金礦山科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目公布，由包鋼集團(tuán)礦山研究院牟英杰等為主要?jiǎng)?chuàng)造人，完成的“基于稀土資源保護(hù)的白云鄂博東礦境界外礦體開采技術(shù)研究”項(xiàng)目斬獲“2018年中國(guó)冶金礦山科學(xué)技術(shù)特等獎(jiǎng)”。

包鋼集團(tuán)礦山研究院始建于1963年，是包鋼（集團(tuán)）公司從事礦產(chǎn)資源開發(fā)和白云鄂博資源綜合利用新技術(shù)、新工藝研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的專業(yè)機(jī)構(gòu)，具有技術(shù)力量雄厚、專業(yè)配套齊全、實(shí)驗(yàn)設(shè)備先進(jìn)、技術(shù)領(lǐng)先、科研成果豐碩、影響面廣等優(yōu)勢(shì)。

白云鄂博礦床是一座罕見的大型綜合性多金屬共生礦床

確保前后期安全高效開采稀土資源至關(guān)重要

白云鄂博鐵礦是我國(guó)具有代表性的大型露天礦山，是包鋼生存和發(fā)展的重要原料基地。自1957年建礦以來(lái)一直采用露天方式開采，目前已形成主礦采場(chǎng)、東礦采場(chǎng)和西礦采場(chǎng)。經(jīng)過(guò)60多年的開采，東礦采場(chǎng)境界內(nèi)保有鐵礦石儲(chǔ)量已不足2千萬(wàn)噸，采場(chǎng)面臨閉坑停產(chǎn)的壓力，屆時(shí)包鋼的鐵礦石供應(yīng)將會(huì)出現(xiàn)巨大缺口。根據(jù)礦山最新地質(zhì)資料，東礦境界外蘊(yùn)藏著巨量的鐵、鈮、稀土資源，因此盡早規(guī)劃、合理開發(fā)這部分資源，可以有效緩解東礦生產(chǎn)壓力，延續(xù)礦山生命周期，保障包鋼（集團(tuán)）公司鐵礦石原料供給安全。

白云鄂博礦床是一座罕見的大型綜合性多金屬共生礦床，含有稀土、鈮等多種需要保護(hù)的資源，與其他礦山比較有它的獨(dú)特性。其中稀土被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，是涉及到國(guó)家安全的戰(zhàn)略資源和高科技材料。包鋼從建設(shè)之初，就對(duì)白云鄂博承擔(dān)起了開發(fā)利用與資源保護(hù)雙重戰(zhàn)略任務(wù)。“保護(hù)性開采”既是包鋼可持續(xù)性發(fā)展的需要，也是國(guó)家賦予包鋼的社會(huì)責(zé)任。因此礦山在露天開采過(guò)程中，嚴(yán)格按照工業(yè)品位指標(biāo)，對(duì)稀土白云巖、含鈮混合巖等有用巖石，通過(guò)分穿、分爆、分采、分運(yùn)、分堆等措施進(jìn)行了有效保護(hù)。

根據(jù)礦山地質(zhì)資料，東礦境界外鐵礦體上、下盤均為稀土白云巖，其形態(tài)沿走向?yàn)橥哥R狀，沿傾斜方向?yàn)閷訝?、似層狀，與鐵礦體產(chǎn)狀近于一致。對(duì)于東礦境界外資源開發(fā)過(guò)程中，如何確保前期在鐵礦石開采時(shí)不破壞稀土資源，后期能安全高效開采稀土資源？如何確保在露天——地下、地下應(yīng)力重分布的復(fù)雜開采環(huán)境下安全開采稀土資源？等等一系列問(wèn)題亟待解決。為了解決以上難題，開展了基于稀土資源保護(hù)的白云鄂博東礦境界外礦體開采技術(shù)研究課題，通過(guò)該項(xiàng)工作為包鋼（集團(tuán)）公司在決策合理利用東礦深部資源提供科學(xué)、合理的判斷依據(jù)。

近十年圍繞稀土資源保護(hù)性開采問(wèn)題開展攻關(guān)獲得突破

基于稀土資源保護(hù)的境界外礦體開采技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平

近十年來(lái)，“基于稀土資源保護(hù)的白云鄂博東礦境界外礦體開采技術(shù)研究”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)圍繞稀土資源保護(hù)性開采問(wèn)題開展技術(shù)攻關(guān)，一系列關(guān)鍵技術(shù)獲得突破，其中一種水力增壓爆破方法等5項(xiàng)獲發(fā)明專利授權(quán)，一種大塊率低的水力增壓爆破的裝藥結(jié)構(gòu)等4項(xiàng)獲實(shí)用新型專利，發(fā)表論文10余篇。專家意見認(rèn)為：基于稀土資源保護(hù)的境界外礦體開采技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)白云鄂博東礦多資源賦存特殊性，提出了稀土資源原位保護(hù)的分區(qū)段構(gòu)建保護(hù)墻方法，在鐵礦開采前為稀土的保護(hù)樹立了屏障，確保稀土資源后期開發(fā)利用。

開發(fā)出對(duì)上下盤稀土保護(hù)環(huán)境下夾心鐵資源的低擾動(dòng)、水力增壓破巖技術(shù)。提出了水力增壓爆破能量利用率和合理水柱高度計(jì)算理論，開發(fā)出差異微差-柔性緩沖的精準(zhǔn)延時(shí)減振爆破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鐵礦高效能落礦，同時(shí)保障了夾心鐵資源在開采時(shí)，上下盤稀土資源的低擾甚至無(wú)擾。

通過(guò)理論計(jì)算和相似模擬試驗(yàn)，揭示了鐵礦開采后的充填體與稀土之間的相互力學(xué)關(guān)系，提出了后期稀土開采對(duì)充填體的損傷變形破壞模式，發(fā)明了有利于提高整體穩(wěn)定性的充填體布筋方式。實(shí)現(xiàn)了鐵礦開采后的環(huán)境再造，保障了開采系統(tǒng)的整體穩(wěn)定，為后期稀土資源安全無(wú)損開采創(chuàng)造了條件。

構(gòu)建開拓系統(tǒng)、采礦方法、基建投資、運(yùn)營(yíng)成本等多條件約束下的產(chǎn)能模型，優(yōu)化選擇深部資源的合理生產(chǎn)規(guī)模。在確保生產(chǎn)規(guī)模前提下，開展采掘設(shè)備的多方案配套選型研究。

兩年后南區(qū)境界外資源可實(shí)現(xiàn)安全開采

屆時(shí)將有100萬(wàn)噸/年的境界外資源供給包鋼集團(tuán)

白云鄂博礦區(qū)為我國(guó)著名的稀土賦存礦區(qū)，包鋼集團(tuán)白云鄂博東礦經(jīng)過(guò)60多年的開采，按照開采設(shè)計(jì)境界內(nèi)保有儲(chǔ)量?jī)H可服務(wù)約3年。而東礦境界外賦存有巨量的礦產(chǎn)資源，該部分資源的開發(fā)利用，將可延長(zhǎng)東礦服務(wù)年限，保障包鋼集團(tuán)的原材料供給。

根據(jù)“基于稀土資源保護(hù)的白云鄂博東礦境界外礦體開采技術(shù)研究”項(xiàng)目研究成果，境界外資源可分為南區(qū)、北區(qū)及深部資源3個(gè)采區(qū)，該部分采用分期分區(qū)地下方式開采。對(duì)于上下盤稀土資源研究采用預(yù)筑充填隔離保護(hù)墻技術(shù)開采，根據(jù)研究可有效保護(hù)稀土資源不擾動(dòng)破壞，同時(shí)保證夾心鐵資源的開采。根據(jù)多目標(biāo)決策確定的南區(qū)100萬(wàn)噸/年、深部采區(qū)300萬(wàn)噸/年生產(chǎn)規(guī)模合理可行。

2017年底，包鋼（集團(tuán)）公司在組織專家對(duì)該項(xiàng)目驗(yàn)收后，包鋼（集團(tuán)）公司立項(xiàng)同意盡快對(duì)東礦境界外資源（一期）即南區(qū)工程進(jìn)行建設(shè)。目前已基本完成了東礦境界外資源（一期）開采可行性研究報(bào)告編制工作，正在開展相關(guān)批復(fù)的辦理工作。預(yù)計(jì)2年后南區(qū)境界外資源可實(shí)現(xiàn)安全開采，屆時(shí)將有100萬(wàn)噸/年的境界外資源供給包鋼集團(tuán)。

白云鄂博東礦采用基于稀土資源保護(hù)的境界外礦體開采研究成套技術(shù)，按照工程進(jìn)度可實(shí)現(xiàn)東礦露天-地下的不停產(chǎn)過(guò)渡，可采出東礦境界外鐵礦石資源量1.539億噸，保障了包鋼集團(tuán)原材料的供給。其中深部1230m水平以下礦體1.318億噸、采場(chǎng)境界外掛幫礦體0.221億噸，延長(zhǎng)東礦礦山生命周期57年，創(chuàng)造利稅約76.65億元。同時(shí)該研究成果對(duì)于白云鄂博主礦及巴潤(rùn)鐵礦境界外資源開采具有借鑒推廣作用，該成套技術(shù)安全上可靠、技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，可為包鋼（集團(tuán)）公司下一步對(duì)東礦境界外資源的開發(fā)利用提供合理、科學(xué)的判斷依據(jù)。