“鋼鐵糧倉”的正確打開方式

——超大型綠色智慧礦山馬城鐵礦誕生記

李　迪　文/圖     發(fā)布日期：2017-06-16


河北省因地處黃河以北而得名，簡稱“冀”。作為太平洋成礦域的一部分，在漫長的地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，這片豐沃的土地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了豐富的礦產(chǎn)資源，鐵礦儲(chǔ)量一百多億噸，鐵礦石產(chǎn)出量位居全國首位。而馬城鐵礦以12.25億噸的資源量獨(dú)居鰲頭，成為冀東平原上一顆璀璨的明珠，被譽(yù)為河北豐厚的“鋼鐵糧倉”基地。

喚醒沉睡的“鋼鐵糧倉”

馬城鐵礦的第一次現(xiàn)身，最早可追溯到上個(gè)世紀(jì)七十年代初。我國地質(zhì)測航大隊(duì)，在馬城鎮(zhèn)一帶發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的航磁異常，推斷為磁鐵礦所引起。中國冶金地質(zhì)總局一局五一五隊(duì)隨即展開了地面查證工作，并經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，確定為大型鐵礦，礦區(qū)面積29平方公里。2008年2月，中國冶金地質(zhì)總局第一地質(zhì)勘查院在該礦區(qū)實(shí)施勘查，并形成了近十萬字的《馬城鐵礦詳查報(bào)告》。2013年10月中國冶金地質(zhì)總局第一地質(zhì)勘查院完成了《河北省灤南縣馬城鐵礦補(bǔ)充勘探報(bào)告》,勘查結(jié)果表明，馬城鐵礦探明資源量達(dá)12.25億噸，礦石平均品位TFe35.45％，成為上世紀(jì)八十年代以來中國探明的規(guī)模最大的鐵礦床，“鋼鐵糧倉”的名號(hào)也因此而來。

從被發(fā)現(xiàn)到正式開發(fā)建設(shè)，馬城鐵礦經(jīng)歷了近四十年的沉睡期，遲遲未開發(fā)的原因不是“不想”而是“不能”。馬城鐵礦位于第四系強(qiáng)含水層以下，含水量豐富,并受灤河水系直接補(bǔ)給。正是由于地下水的影響，導(dǎo)致馬城鐵礦的開采成為當(dāng)時(shí)采礦界和水文地質(zhì)界的重大難題。為系統(tǒng)解決礦山開采與排水問題，行業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者曾經(jīng)在上世紀(jì)七十年代召開過全國性的論證會(huì)，論證結(jié)果表明：以當(dāng)時(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平,無法解決礦山的排水難題，種種不確定因素使得礦山開采難上加難，馬城鐵礦的進(jìn)一步勘探和開發(fā)也因此擱淺。

2009年12月，河北鋼鐵集團(tuán)開始著手馬城鐵礦的開發(fā)建設(shè)。2014年7月，北京市人民政府與河北省人民政府簽訂了《共同打造曹妃甸協(xié)同發(fā)展示范區(qū)框架協(xié)議》，作為實(shí)施京津冀協(xié)同發(fā)展國家戰(zhàn)略的重要舉措，河北省人民政府同意將馬城鐵礦資源調(diào)配給首鋼集團(tuán)。劃歸首鋼管理后，馬城鐵礦的建設(shè)步入了加速期。作為項(xiàng)目的建設(shè)方,首鋼灤南馬城礦業(yè)有限責(zé)任公司以高遠(yuǎn)的視角確立了“國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)”的目標(biāo)定位;作為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)單位,中冶北方工程技術(shù)有限公司創(chuàng)造性地提出采用分區(qū)多階段同時(shí)開采的上向充填開采工藝。雙方攜手，著眼全球鐵礦行業(yè)發(fā)展格局，突破傳統(tǒng)辦礦模式，走新型礦山發(fā)展道路，優(yōu)勢互補(bǔ)、共同規(guī)劃、精心設(shè)計(jì)，解決了諸多技術(shù)難題，喚醒了馬城鐵礦這座沉睡了多年的“鋼鐵糧倉”。

崛起的超大型綠色智慧礦山

馬城鐵礦建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)鐵礦石2500萬噸，鐵精粉918.8萬噸，是目前國內(nèi)、國際規(guī)模最大的在建地下開采鐵礦山。為把項(xiàng)目規(guī)劃好、建設(shè)好，做到噸礦成本最低，全員勞產(chǎn)率最高，核心技術(shù)掌控，馬城鐵礦高起點(diǎn)謀劃，以建設(shè)“國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)”的超大型綠色智慧礦山為目標(biāo)，確立了“規(guī)范、高效、綠色、生態(tài)”的發(fā)展理念，在實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，不破壞當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境，將循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念貫穿設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)的全過程，提升馬城鐵礦在國際市場中的競爭力。

采礦方面，在冶金礦山領(lǐng)域首創(chuàng)分區(qū)多階段同時(shí)開采的上向充填開采工藝，在增大規(guī)模的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益；采用多元化采礦方法適應(yīng)不同礦體賦存條件，最大限度提高采礦效率和資源回收率；采用世界裝機(jī)容量最大的提升設(shè)備，提升高度超千米，單井提升能力近千萬噸；設(shè)計(jì)了國內(nèi)最深、長度最長、斷面最大的主斜坡道，其施工凍結(jié)深度超百米、凍結(jié)長度逾千米，斜坡道總長超萬米；首次使用炸藥儲(chǔ)運(yùn)裝系統(tǒng)，運(yùn)輸炸藥原材料至井下，裝藥車自動(dòng)裝藥，孔內(nèi)形成炸藥，大幅降低爆破環(huán)節(jié)安全風(fēng)險(xiǎn)；應(yīng)用國內(nèi)最大的連續(xù)料漿制備和管道自流輸送充填工藝，尾礦不落地、零排放，尾砂直接進(jìn)入充填系統(tǒng)。建成后將成為國內(nèi)最大的連續(xù)充填系統(tǒng)和無尾礦山；采用世界領(lǐng)先的無人駕駛技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)無人化。

選礦方面，優(yōu)化了碎礦流程結(jié)構(gòu)，采用三段破碎+高壓輥磨閉路流程，降低了入磨粒度，實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”；將“能選早選，該丟早丟”的理念貫穿工藝全過程，采用多段干選作業(yè)，提前拋廢，節(jié)能降耗；采用大流量長距離精礦管道輸送方式，架設(shè)一條順暢、綠色、低成本的運(yùn)輸通道。

在建設(shè)綠色礦山方面，首創(chuàng)多因素智能通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)、分時(shí)段的按需通風(fēng)，降低能耗及成本；利用礦山地下涌水作為冷、熱源，應(yīng)用熱泵技術(shù)解決夏季制冷及冬季采暖等問題；建設(shè)井下砂石制備系統(tǒng)，將井下廢石加工成井巷支護(hù)所需的砂石料，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模廢石在國內(nèi)地下礦山的首次利用。本著減量化、資源化、再利用的原則，選礦產(chǎn)生的尾砂，通過分級(jí)處理技術(shù)，生產(chǎn)建筑用砂，其余全部用于礦山充填，做到無廢生產(chǎn)，資源綜合利用。

在建設(shè)智慧礦山方面，馬城鐵礦將開創(chuàng)國內(nèi)超大規(guī)模深井開采智慧礦山建設(shè)示范基地，依托互聯(lián)網(wǎng)+智慧應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能，把資源、設(shè)備和人有機(jī)地結(jié)合在一起，推動(dòng)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期和全流程的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)資源開采可視化、設(shè)備管控智能化和可控化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)智慧化，努力成為追求和踐行智慧礦山的領(lǐng)跑者。

構(gòu)建現(xiàn)代礦業(yè)發(fā)展愿景

馬城鐵礦的建設(shè)不僅僅是一座鐵礦山的開發(fā)利用，而是要探尋一種有效的途徑，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和行業(yè)新常態(tài)下礦山企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，構(gòu)建現(xiàn)代礦業(yè)的發(fā)展愿景，謀劃現(xiàn)代礦業(yè)企業(yè)的實(shí)現(xiàn)途徑。一是以安全、環(huán)保為核心的規(guī)范開采，安全就是應(yīng)用信息化、自動(dòng)化技術(shù)，使生產(chǎn)過程中潛在的各種事故風(fēng)險(xiǎn)和傷害始終處于有效控制狀態(tài)。環(huán)保就是要嚴(yán)格遵守環(huán)境科學(xué)規(guī)律辦事，做到礦區(qū)周圍村莊不搬遷，土地照常耕種，河流不改道，實(shí)現(xiàn)無廢外排，最大程度降低對(duì)環(huán)境造成的影響；二是以創(chuàng)新技術(shù)為手段的全流程降本增效，通過持續(xù)推進(jìn)科技創(chuàng)新，提升設(shè)備工藝技術(shù)狀況、強(qiáng)化生產(chǎn)過程管控、優(yōu)化資源和人力配置，構(gòu)建消耗最少、噸礦成本最低的運(yùn)營管理模式，以最小的投入獲得最大的產(chǎn)出。

為了能將礦山建設(shè)成果和創(chuàng)新技術(shù)在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣，打造具有市場競爭力的智慧鐵礦。馬城鐵礦參與了2016年度國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)中的多個(gè)課題，目前已啟動(dòng)的課題有“深地資源勘查開采”重點(diǎn)專項(xiàng)中的《深部金屬礦建井與提升關(guān)鍵技術(shù)》以及“公共安全風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急技術(shù)裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)中的《金屬非金屬礦山重大災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理及防控技術(shù)研究》，為形成一批具有推廣意義的研究成果奠定了基礎(chǔ)。

在鋼鐵行業(yè)步入新常態(tài)的背景下，鐵礦行業(yè)已經(jīng)從高投資、高增速的快速發(fā)展期，向提高行業(yè)集中度、改革創(chuàng)新、降低生產(chǎn)成本的改革調(diào)整期過渡，這使得綠色開采、深部開采和智能開采成為我國鐵礦行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。馬城鐵礦正是這一趨勢的助推者和踐行者，秉承“規(guī)范、高效、綠色、生態(tài)”的建礦理念，朝著“國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)”地下智慧礦山的目標(biāo)邁進(jìn)，讓馬城鐵礦這座“鋼鐵糧倉”煥發(fā)出生機(jī)與活力，實(shí)現(xiàn)中國鐵礦行業(yè)的世界礦山夢！