高原海拔矿山资源高效利用

引言

高原地区作为国家战略资源开发利用的关键区域，蕴藏着丰富的铜、锂等战略性矿产资源，然而，受到海拔、生态环境、作业环境等因素的限制，高原地区矿山资源开发利用效率不高。对此，有必要重视高原海拔矿山资源开发利用并从技术、人员、交通调度方面采取措施，切实提升矿山资源开发效率，本文展开相应探讨。

一、高原地区矿山资源开发利用困境

高原矿山主要指平均海拔在 3000 米以上，自然环境严酷、生态环境脆弱的矿产资源开发区，蕴藏有丰富的战略性矿产资源，如铬、铜、铝、锂等，对于国家资源安全具有重要作用，但由于其主要集中于青藏高原及周边地区，高原矿山的开发利用受限。高原矿山拥有较高的资源禀赋，但面临一些开发困境，主要如下。

一是技术、开采装备适配性降低，高原地区的气压、气温等要素不同于平原地区，这就导致一些技术的使用效果下降。例如，在开采铜、锌、铅等有色金属时，浮选工艺因低温影响而出现回收率下降的情况。再如，各类动力设备在低氧环境下出现 10～20% 的功率损耗，故障频发。在通风方面，高原矿山通风技术应用效果受气压因素影响而明显降低 [1]。二是人员培养不到位，高原作业对工人的技术水平、综合素养提出更高要求，但就目前情况来看，许多高原矿山缺乏专业技术人才，而且对智能化技术与设备缺乏了解，难以胜任工作，同时，高原地区自然条件恶劣，健康风险上升，造成人员流动率偏高。三是高原地区交通条件落后、矿区地形复杂，比如，高原地区矿道坡度通常超过 8% ，造成燃油消耗和轮胎磨损增加，而且未能实现动态化、智能化物流调度，造成矿卡空载率偏高。

二、高原海拔矿山资源高效利用措施研究

（一）应用先进技术，推进技术革新

为提升高原矿山资源利用效率，促进矿山资源有效开发，应当加快先进技术应用，具体包括矿产资源开发利用及相关技术、数字化与智能化技术两方面。

在矿产资源开发利用方面，根据高原地区的地理条件选择合适的开采技术。在采矿方面，应结合矿山实际情况，针对不同矿体形态、不同品位的矿山灵活选择采矿方法，例如，针对矿体厚大、分布区域广泛、矿石品位较高的矿山，采取空场采矿、无底柱分段崩落采矿、充填采矿等方法。如果矿体较小、矿层较薄，则采取留矿采矿法，降低矿石贫化率。针对浮选技术效率偏低的问题，可采用重介质选矿技术，运用重介质旋流器筛选矿石，但考虑到高原的特殊情况，还必须增设介质密度自动补偿装置，当矿石品位变化时，可以做出有效应对。同时，可根据实际情况运用超导磁选技术，例如，在开采高品质铜矿时，利用 -190°C 液氮环境分选矿石，该技术不仅能适用于高原低温开采环境，还能有效降低能耗问题。

针对高原矿山通风技术应用问题，可选择分区增压技术和通风网络优化技术，通过测定矿井内部不同区域的大气压强、空气密度、氧含量、温度、湿度及风俗等环境参数，分析矿井大气压强、温湿度的季节性变化规律及对含氧量的影响规律，根据不同区域的需氧量制定分区增压通风策略，在此基础上，根据通风需求设定通风单元，依托大数据技术构建通风增压测算模型，基于模型形成分时调控通风网络，提升矿山内部通风水平[2]。

在数字化与智能化技术应用方面，基于数字技术建设集地质建模、生产调度、能耗管理、技术管理、人员管理等模块于一体的数字矿山中台，实现矿山资源智能化开发利用。与此同时，采用多层网络结构、微服务部署发布，实现井下环境、通风、设备、人员等信息的系统管理和综合管控，通过实景扫描建模与虚拟现实的深度融合建立虚拟工作空间，构建智能化、沉浸式井下安全避险一体化协同管控平台。

（二）推进队伍建设，提升人员效能

人员是影响矿山资源开发的关键因素，为确保高原海拔矿山资源开发效率，应当积极推进工作队伍建设，通过构建高原作业健康保障体系、培养专业化技术人才以及加快推进人机协同作业等方式提升人员效能。

针对高原地区自然环境恶劣的现实问题，通过阶段式适应性训练、配备智能穿戴设备以及医学干预等措施，提升工作人员精力与体能。例如，提供复合维生素补剂、葡萄糖酸锌片，配备高压氧舱，减少急性高原病发病率。再如，新入职员工开展 2000m 、 2600m 、3000m 和 3400m 阶段式适应性训练。在专业技术人才培养方面，通过定向委培、技能认证补贴、高原特岗津贴等方式引进人才，以定向委培为例，与相关院校开展合作，培养矿山机电、安全工程、矿山智能化等方面的技术人才，加强对在岗人员的培训，增强在岗人员对人工智能、大数据等先进技术的应用能力，令其掌握智能化、数字化设备应用方法。在人机协同作业方面，依托数字技术和远程通讯技术建设远程操控中心，在低海拔地区建设集中控制室，实现矿山机电设备应用、采矿技术应用以及人员调度远程操作，还可以运用 AR 技术辅助设备操控与维修，例如，维修人员佩戴 AR 眼镜获取机电设备立体拆解图，可在室内确定故障位置，减少户外作业时间 [3]。

（三）建设智能物流，优化调度工作

要实现矿山资源高效利用应当推进物流系统智能化建设，提升物流调度水平。具体而言，可基于 5G 网络、云 AI 算法、无人驾驶运输系统、北斗定位系统建设“云网车”协同模式，通过云 AI 算法实时获取矿石位置、矿卡位置，计算矿石品位，预测矿石开采规模并自动生成运输调度方案，既能为矿石开采、运输和利用提供物流支持，也能降低矿卡空载率，减少矿石利用过程中的能耗。此外，开发高原专用设备并推广应用，如高原管道运输系统，将矿石、矿浆通过管道运输的方式直接送至冶炼厂，降低运输成本。

三、结论

通过研究发现，高原海拔矿山资源开发存在技术、开采装备适配性降低、人员培养不到位以及物流调度效率较低等问题。对此，应当加快先进技术应用，推进技术革新，做好人员培训和引进，还要推进数字技术应用，建设智能物理，提升调度水平，以此为矿山资源高效利用提供保障。

参考文献

[1] 申宁, 杨德明, 李帆, 等. 青海高原某金矿绿色矿山建设探索与实践 [J]. 黄金 , 2024, 45 (06): 96-100.

[2] 张珊, 王柯, 王言帅, 等. 高原地区矿山生态修复案例分析 [J]. 中国设备工程 , 2023, (16): 266-268.

[3] 万串串, 郭鸿德, 刘立顺. 高寒高海拔地下矿山绿色开采技术研究进展 [J]. 有色金属 ( 矿山部分 ), 2023, 75 (03): 117-123+136 .