创新引领，绿色赋能：矿山排土场回采技术新突破
创新引领，绿色赋能：矿山排土场回采技术新突破
在内蒙古霍林河露天煤矿，纯电动矿用自卸车、百吨级无人驾驶自卸车和大型运输车在矿区往来穿梭，原煤通过封闭的传送带外运，整个作业区不见扬尘；小山一般的排土场已经完全被植被所覆盖，沙棘、紫花苜蓿、小叶锦鸡儿等植被遍布。监测数据显示，目前植被覆盖率提高至80%，水土流失控制率在80%以上。
这一幕，正是我国矿山企业推进绿色矿山建设、实施排土场回采技术的生动写照。近年来，随着生态文明建设的不断推进，矿山企业纷纷加大技术创新力度，探索资源开发与环境保护相协调的发展路径。
关键技术支撑
排土场回采是一个系统工程，涉及多个环节的技术创新。其中，边坡控制开采技术是基础。边坡的稳定与否直接影响露天煤矿安全生产与平稳接续。由于边坡的服务年限、地质条件、暴露周期不同，采场边坡同一方向的边坡稳定边坡角也存在差异。在分析露天边坡的时效稳定性时，需要充分考虑边坡中软弱岩体随时间发生蠕变的过程中力学参数逐渐被弱化的性质，根据边坡时效稳定性分析结果动态调整边坡岩体的暴露时间，保证边坡在暴露时间内保持稳定。边坡控制开采技术需要对边坡岩体进行地质构造的深度分析，结合边坡三维空间形态及采矿设计开采方案，基于连续介质力学的离散元等方法，揭示边坡角与边坡位移关系，以此来指导露天煤矿安全生产及边坡治理。
智能监测预警系统则是保障安全的重要手段。针对露天煤矿面临的边坡、设备碰撞、采空区等安全问题，应建立智能监测预警与专家决策分析系统，在数据资源存储池中建立原始库、资源库、主题库、专题库、配置库等实体库，利用大数据、信息化、智能化技术提高事故风险监测预警精度。同时，针对异常风险，进行预警信息的处置和闭环管理。根据露天煤矿的监测预警等相应业务应用，实现对露天煤矿多源异构数据的采集、存储、共享。
无人机测量技术的应用，则大大提高了采矿设计效率。依托无人机影像数据来进行露天煤矿测量和采矿设计，实现高效率出图和提升设计环节的可视化效果。通过导入无人机数字高程模型影像数据，在影像图中，任意绘制开采区域，根据开采范围业务需求，实现采动区域的快速算量。对短期计划各设备的采动范围循环往复计算后，短期计划以更加直观的方式呈现，提升采矿设计效率、设计环节的执行率以及设计与生产的贴合度。
安全与环保并重
在推进排土场回采的过程中，安全和环保始终是两大核心要求。矿区生态建设要从生态全要素（水、土、大气、植被、景观）角度出发，重点解决草原地区土地复垦、植被恢复，加强对矿区地下水监测、粉尘监测、大气监测、抑尘技术以及土壤微生物再造、矿区整体景观修复与再造等技术研究。对地表需要改道河流进行改道后河道稳定性、渗透性研究，促进露天煤矿生产向 “开采方式科学化、资源利用集约化、企业管理规范化、生产工艺环保化、矿山环境生态化”方式转变，实现露天煤矿资源效益、环境效益和社会效益的协调统一，进一步推动露天矿区生态建设。
同时，矿企也在积极探索生物多样性保护措施。中国五矿化工进出口商会与野生生物保护学会合办的“生物多样性保护在中国矿业投资和实践中的主流化”边会中曾发出倡议，号召矿企在其项目的全生命周期中采用“缓解层级措施”，逐步打造绿色可追溯可持续的产业链，从而分阶段实现生物多样性零净损失的目标。
政策引领，目标明确
2023年国家能源局公布国家智能化示范煤矿（第1批）共计47处，其中5处露天煤矿处于智能化中级水平。全国已有30余处露天煤矿开展无人驾驶技术应用，300余台无人驾驶车辆在露天煤矿试验研发应用，大型、特大型露天煤矿开展无人机内外业测量工作，露天煤矿智能化装备应用已达到500余台套。
在政策层面，自然资源部等七部门联合印发《关于进一步加强绿色矿山建设的通知》，明确提出到2028年底，90%大型矿山、80%中型矿山要达到绿色矿山标准要求。同时，国家还建立了绿色矿山建设标准体系，推动新建矿山全面按照绿色矿山标准建设，生产矿山逐步改造达到绿色矿山标准。目前，全国已建成国家级绿色矿山超过1000家、省级绿色矿山超过3100家。
未来展望
尽管我国在排土场回采技术方面已取得显著进展，但仍面临一些挑战。例如，露天煤矿绿色矿山占比仅为全国露天煤矿总数的5%，智能化建设水平参差不齐，生产辅助决策能力较弱。未来，需要从安全开采技术、绿色开采技术、高效开采技术、低碳开采技术4个层次，推进绿色矿山建设。同时，矿企应积极承担社会责任，在全生命周期内最小化自身经营活动对环境的负面影响，为实现人与自然和谐共生的美好愿景贡献力量。