*本文根据矿冶科技集团首席专家杨小聪《高寒高海拔地区矿产资源开采技术的挑战与发展方向》报告撰稿

在平均海拔 4000 米以上的青藏高原，稀薄的空气、-30℃的极寒、频繁的地质活动，曾让这里丰富的矿产资源长期沉睡。作为我国铜、锂、铬铁等战略矿产的核心储备区，青藏高原的矿产开发不仅关乎国家资源安全，更承载着边疆发展的使命。在日前举办的“安全科技进矿区” 高寒高海拔专场活动中，矿冶科技集团首席专家杨小聪分享了《高寒高海拔地区矿产资源开采技术的挑战与发展方向》的报告，展示了团队在这一领域的研究与应用。

“我国 70% 的铜储量集中在青藏高原，未来国家铜资源安全的保障，必然要向西部高寒高海拔地区进军。” 杨小聪在谈及西部矿产开发的战略意义时，语气坚定。数据显示，青藏高原已发现 7 个超大型和 25 个大型矿床，铜、锂、铬铁等关键矿产储量稳居全国前列，多龙、巨龙等千万吨级露天铜矿正在规划建设，甲玛铜多金属矿更是形成了 1440 万吨 / 年的综合生产能力，成为高原矿产开发的典型样本。

但这片宝藏之地的开发难度，堪称世界级。低压缺氧是首要挑战 —— 这里的氧气含量不足平原的 60%，部分区域甚至低于 50%，不仅让作业人员面临严重高原反应，更导致常规采矿设备效能锐减；极端低温与巨大温差同样致命，-30℃以下的严寒会让电气设备绝缘材料失效、润滑油脂凝固，炸药敏度降低、哑炮率飙升；而复杂的地质构造更让开采如履薄冰，印度板块与欧亚板块的持续碰撞，使得区域地壳抬升速率达 1-2 毫米 / 年，地震活动频繁，冻土层冻融循环加剧，边坡垮塌、围岩失稳等地质灾害频发。

更严峻的是生态脆弱性带来的刚性约束。青藏高原的地表植被层需数百年形成，一旦破坏，恢复周期长达 10 年以上甚至不可逆转，且区域存在天然高砷背景，采矿活动可能引发重金属活化迁移。如何在大规模开采与生态保护之间找到平衡，成为高原矿产开发必须破解的核心命题。此外，多民族聚居的社会环境，也对开发过程中的文化尊重、共建共享提出了更高要求。

国家政策的导向始终清晰。从 2010 年中央第五次西藏工作会议提出 “将西藏建成重要的战略资源储备基地”，到西藏自治区 “十四五” 规划明确 “合理有序开发优势矿产资源，加快发展绿色矿业”，政策层面既坚定了开发决心，也划定了绿色底线。这要求采矿技术必须实现从 “规模优先” 到 “生态优先、安全高效” 的转型，走出一条与众不同的高原开发之路。

面对高原采矿的多重困境，杨小聪团队瞄准 “低生态损害、高劳动生产率、规模化规范化、高安全保障性” 四大目标，构建了覆盖采矿、充填、通风、安全、智能装备等全链条的技术体系，逐一攻克世界级技术难题。

在采矿技术领域，团队首创 “中孔径束状孔高分段空场嗣后充填采矿法”，实现了低生态扰动与大规模高效开采的统一。青藏高原溶蚀裂隙发育、地表地形陡峭，传统大规模开采极易引发山体滑坡，而低效开采又无法满足国家资源需求。为此，团队通过采区 - 盘区 - 采场多层次协同划分，优化回采顺序，采用分段高度 20-25 米、拉底高度 5-8 米的精准爆破方案，在甲玛铜矿实现了 600 万吨 / 年的地下采矿能力，采场日产能达 927 吨，综合回采率 89.5%，综合贫化率仅 5.6%，且矿区地表无显著位移，真正做到了 “开采不扰山、采矿不毁绿”。针对软弱溶蚀岩体的支护难题，团队建立了岩体分级分区支护技术标准，创新可控灌注浆技术，成功解决了大垮塌不均质松散岩体的稳定控制问题。

充填技术的突破同样令人瞩目。在海拔 4800 米的甲玛铜矿，团队建成了世界上海拔最高的全尾砂膏体充填系统，创造了 180 立方米 / 小时的大流量充填纪录，浓度波动控制在 ±1% 以内。高原高陡地形、低温环境给充填料浆输送带来巨大挑战，传统充填方式要么安全风险高，要么浆体质量差。团队开发了浆体温变 - 流变耦合试验分析系统，建立基于温度效应的全尾砂浆体流变模型，攻克了高浓度浆体大垂高、长距离安全输送难题；通过深锥浓密机与立式砂仓协同作业，研发螺旋栅板给料装置和绕壁造浆技术，实现了膏体的稳态制备；创新低温环境充填质量控制技术，揭示充填体内温湿度发展规律，提出原位强度预测方法，确保了充填体的稳定性。这一技术不仅保障了采矿安全，更实现了尾矿固废的高效处置，推动矿山向 “无废开采” 转型。

通风供氧技术的革新，为高原作业人员撑起了 “生命保护伞”。团队建成首套高原增压增氧通风系统，通过分区增压、按需调控，让作业面氧含量提升 5.1%-7.4%，彻底改变了高原地下矿山 “缺氧作业” 的困境。针对高海拔氧气含量低、通风阻力大的问题，团队通过大量试验，揭示了不同海拔矿井大气参数的季节性变化规律，建立了增能增阻调节测算模型，构建了复杂通风网络的分区增压系统；创新长压短抽式通风方式，研发矿用移动式人工增氧调控装置，不仅解决了缺氧问题，还有效治理了低气压条件下工作面的粉尘和油烟污染，保障了作业人员的身体健康。

安全保障体系的构建，则为高原采矿筑牢了 “安全防线”。团队打造了多尺度分布式协同安全监测系统，整合微震、应力、应变、位移等多类传感器，实现从采场围岩微观损伤到矿区岩体变形破坏的全量程预警；建立高原作业安全风险大数据分析系统，揭示复杂耦合条件下安全风险的产生与演变规律，精准识别安全隐患；创新基于 3D-GIS 和 VR 的沉浸式安全管控平台，开发汉藏双语教学系统，建成国内首套高原反应认知及应急处理虚拟现实培训体系，破解了西藏地区安全培训受众有限、难度大的难题。这套系统在甲玛铜矿的应用，实现了地下矿山的安全稳定运行，未发生一起重大安全事故。

智能装备与无人化技术的应用，让高原采矿告别了 “人力密集型” 模式。针对高寒高海拔环境对设备的严苛要求，团队推动新能源采矿装备的研发与应用，解决了传统设备低温失效、低压降效的问题。在露天矿山，团队开发高鲁棒性环境感知技术，融合激光雷达、毫米波雷达、热成像仪等多源数据，滤除雨雪噪声，提升复杂天气下的识别能力；以高精度惯性导航系统为核心，结合 SLAM 技术，实现车辆在 GPS 信号丢失时的连续定位；创新智能决策与规划控制技术，适配极低温下轮胎与路面的动力学关系，实现长下坡能量回收。目前，新能源矿卡、无人驾驶装备已在高原露天矿投入使用，未来将实现凿岩、爆破、装卸、运输全流程无人化作业，操作人员可在低海拔富氧集控中心远程操控。

露天边坡稳定性控制技术，为露天矿安全开采提供了关键支撑。高原冻融循环作用会劣化矿岩力学性能，导致边坡成形差、稳定性低，传统监测手段难以精准预警。团队研究冻融循环条件下边坡失稳机理，建立基于岩温变异的精细爆破数值模型，提出高寒露天矿精准爆破设计方法；研发温度补偿自适应模块，构建基于合成孔径雷达的多参量实时监测系统，建立三维时空预警模型，形成 “天空地时” 一体化动态监测体系，实现边坡失稳的提前预警和主动防控。

“未来的高海拔矿山，将是‘生产作业无人、地面管理少人、远程操控’的技术密集型矿山，更是生态保护与资源开发协同发展的示范区。” 谈及行业发展方向，杨小聪充满信心。在智能化与无人化方面，5G、物联网、数字孪生技术将全面赋能矿山，构建全域感知网络，实现虚拟矿山与实体矿山的实时联动，通过模拟优化和预测性维护，提升开采效率与安全性；机器人将广泛应用于设备巡检、险情排查等危险作业，最大限度保障人员安全。

绿色矿业的深入发展，将让高原矿山成为生态保护的标杆。在勘探设计阶段，生态保护将作为首要考量，优先采用对地表破坏最小的技术方案；全生命周期环境管理将贯穿矿山建设、运营、闭矿全过程，持续开展土壤重构、植被恢复、环境监测等工作；废石、尾矿的资源化利用将进一步深化，建设 “无废矿山”；太阳能、风能等可再生能源将得到充分利用，实现矿山清洁能源自给，降低碳排放，推动绿色低碳发展。

这些技术的突破，不仅解决了我国高寒高海拔地区矿产开发的难题，更将带动全球极端环境采矿技术的进步。青藏高原的采矿实践证明，资源开发与生态保护并非对立关系，通过技术创新，完全可以实现 “开发一方资源、保护一方生态、造福一方百姓” 的目标。矿冶集团的技术成果，已成为我国矿产资源安全保障的重要支撑，为国家能源转型提供了关键资源保障，更提升了边疆地区的 “造血” 能力，推动少数民族地区经济社会发展，维护了边疆稳定。