2025 年 12 月 2 日至 3 日，“安全科技进矿区” 高寒高海拔专场活动在四川成都举办。活动由国家矿山安全监察局主办，多方协同承办协办，以 “科技赋能 固本强基” 为主题，汇聚政企研多方力量。通过技术展示、专家报告、座谈交流等形式，聚焦高寒高海拔矿区安全生产难题，展示适配极端环境的智能装备与技术方案，推动先进技术落地。活动搭建了科技交流合作平台，强化协同创新机制，助力 “科技兴安” 战略在 8 省区落地，为高原矿山安全高质量发展注入新动能，推动行业向安全高效、绿色智能转型。相关报告已由国家矿山安全监察局网站发布，我们将陆续进行分享，促进行业同仁交流学习。
在平均海拔 4500 米以上的青藏高原，稀薄的空气、零下几十度的严寒、频繁的冻融循环，让这里成为人类生存的 "生命禁区"，更是矿产开采的 "技术禁区"。然而，这片被称为 "世界屋脊" 的广袤土地，却蕴藏着占全国 78% 的铜、铅、锌、锂等关键战略性矿产资源，是保障国家经济安全和国防安全的重要接续基地。
东北大学赵兴东教授团队历时多年深耕，攻克高寒高海拔地下金属矿床开采的系列 "卡脖子" 难题，构建起一套涵盖人员保障、采矿工艺、智能装备、岩体控制、监测预警的全链条技术体系。他们用科技的力量，让鲜艳的党旗在世界屋脊高高飘扬，更让深埋地下的宝藏得以绿色高效开发。
"高寒、高海拔、低氧、低气压、生态脆弱"，这十个字精准概括了高原采矿的极端环境。在海拔 5000 米处，空气含氧量仅为海平面的 53%，年平均气温低至 - 1℃以下，冻融循环每年可达 20 次以上，这些自然条件对采矿作业构成了全方位挑战。
在人员效能方面，海拔超过 3000 米时，人体动脉血氧饱和度就会降至 90% 以下，大脑认知功能开始衰退；到了 4000 米以上，作业人员短期记忆能力下降 20%，复杂任务执行错误率飙升 35%-50%。而零下 20℃的低温环境中，手工作业效率下降 30% 以上，操作错误率增加 2-3 倍，高原病、冻伤等健康风险时刻威胁着作业人员。
对采矿设备而言，高原环境更是 "致命考验"。低氧导致内燃机燃烧恶化，海拔 5000 米处的设备功率仅为平原地区的 48%，而油耗却增加 16%；低温让蓄电池容量大幅衰减，每降低 1℃容量下降 1%-1.5%，启动困难成为常态；橡胶制品脆化、压缩机排气温度异常等问题，让设备故障率成倍增加。
更严峻的是地质条件的复杂性。冻融循环使岩体节理裂隙反复张开闭合，导致岩体强度显著降低，地压灾害风险激增。同时，高原生态环境极为脆弱，开采过程中的任何扰动都可能造成不可逆的破坏，生态修复难度大、成本高。这些挑战交织在一起，让传统采矿技术在高原地区几乎失灵。
西藏华泰龙矿业、青海大柴旦矿业等企业的实践表明，高原采矿面临的不仅是技术难题，更是资源开发与生态保护的双重考验。以华泰龙矿业为例，其矿区海拔 4000-5407 米，矿岩破碎、自稳性差，氧化矿带成巷困难，支护成本高，同时地表不允许塌陷，传统采矿方法难以兼顾效率与安全。
面对重重困境，赵兴东团队立足高原实际，针对性研发五大核心技术，构建起高寒高海拔采矿的完整技术体系，实现了从 "无法开采" 到 "安全高效开采" 的跨越。
在高原采矿，人的安全是第一位的。赵兴东团队将人员健康保障作为技术研发的优先方向，建立起涵盖智能监控、健康监测和应急救护的全方位闭环保障体系。通过实时监测作业人员的血氧饱和度、心率等生理指标，结合环境温湿度、含氧量等数据，形成动态预警机制，提前规避健康风险。
针对高原低氧环境，团队优化作业流程，采用 "短时间、高效率" 的作业模式，减少人员在极端环境中的暴露时间。同时，配备高原专用应急救援设备和抗冻防护装备，建立医疗急救绿色通道，确保突发状况下能够快速响应，有效保障了作业人员的生命安全。在西藏中凯矿业等项目中，该保障体系的应用使作业人员健康事故发生率降至零。
团队创新性地开发了系列适应高原环境的采矿工艺，其中 "门拱式采场结构" 空场嗣后充填采矿法堪称典范。该工艺通过采场预控顶、下向扇形孔、平底结构的组合设计，将采切工程量降低 40%，矿石回收率提升至 95% 以上，实现了生产连续化和安全性的双重提升。
针对高原矿体特点，团队还研发了预控顶长矿房连续落矿干式充填采矿法、预控顶高进路充填采矿法等系列技术。以预控顶长矿房连续落矿干式充填采矿法为例，其分段高度可达 25 米，通过全工序机械化施工，不仅降低了工人劳动强度，还使施工效率提高 3 倍以上，每吨矿石成本节约 22 元。
在爆破技术方面，团队突破传统爆破参数僵化的问题，开发了下向序次梯段式爆破落矿技术。通过协同优化多炮孔装药结构、延期时间和孔网参数，精准控制爆破能量分布，使落矿效率提升 50%，爆破振动峰值降低 25% 以上。这种精准爆破技术在西藏中凯矿业的应用，有效减少了对地表生态环境的扰动，实现了 "微震爆破"。
"高原采矿，设备必须先 ' 高原化 '。" 赵兴东团队联合装备企业，研发了系列适应极端环境的专用采矿设备和智能化系统。高原型凿岩台车、遥控铲运机、无人驾驶运输系统等装备，通过优化发动机进气系统、冷却系统和保温设计，有效解决了低氧、低温下的性能衰减问题。
在西藏中凯矿业，遥控铲运机 + 平底结构出矿工艺的应用，彻底改变了传统出矿模式。平底结构避免了 "V" 型堑沟出矿留下的桃型矿柱损失，多采矿石量达 12%，同时克服了进路眉线垮塌的安全隐患，使采场两帮保持完整。该工艺使采切比降至 51.3m³/kt，矿石损失率仅 4%，贫化率 6.1%，采准工程量降低 37%。
三维可视化技术的应用则让矿山实现 "透明化" 开采。团队采用 SURPAC、LEAPFROG 等国际领先软件，整合化探、钻探、物探等多源数据，构建矿区三维地质模型和工程灾害模型。在青海大柴旦矿业，通过该模型可直观识别不稳定岩体区域和地压风险区，为开拓采准工程设计提供科学依据，使地压灾害预警准确率大幅提升。
冻融循环导致的岩体失稳是高原采矿的主要地质灾害之一。赵兴东团队通过研究冻融循环下围岩物理力学特性演化规律，发现矽质板岩、云母化板岩等岩体在经历 20 次冻融循环后，抗拉强度下降明显，岩体完整性遭到严重破坏。
针对这一问题，团队开发了自承载主动释压支护技术，采用抗冻水泥浆液胶结锚杆，通过合理设计锚杆间距和长度，将破碎岩体组合形成自承载结构，有效抵抗围岩应力。该技术突破了传统支护 "被动承压" 的局限，实现 "主动释压 + 自稳承载" 的双重防护，大幅提升了巷道和采场的长期稳定性。
在监测预警方面，团队首创采动岩体应变失稳判据，开发了微应变监测技术，使地压监测灵敏度提升超 90%。同时，地表微地震监测层析成像技术的应用，实现了对采动区域地层移动变化的动态监测。在黑龙江多宝山铜矿，通过布设地表微震监测台阵，利用波速反演理论，成功识别出矿体西侧上方的大范围空区，为地压灾害防控提供了精准数据支持。
高原生态保护是采矿开发的底线。赵兴东团队始终坚持 "生态优先、技术驱动、渐进开发" 原则，将生态保护理念融入采矿全过程。通过采用充填采矿法，减少地表塌陷风险，利用废石充填采空区，实现资源循环利用。
在爆破环节，通过精准控制爆破边界和振动强度，减少对地表植被和土壤的扰动。西藏中凯矿业采用采场预裂控制爆破技术，使爆破振动对地表生态的影响降至最低。同时，优化矿井通风与保暖系统，采用抽出式通风技术利用围岩热效应，减少能耗和井巷结冰现象，降低对周边环境的热扰动。
这些技术的应用实现了资源开发与生态保护的协同发展。青海大柴旦矿业通过干式充填采矿法，不仅实现了矿石资源的高效回收，还有效保护了地表生态环境，该项目荣获青海省科学技术三等奖。
从西藏到青海，从黑龙江到内蒙，赵兴东团队的技术成果在多个高寒高海拔矿山落地生根，取得了显著的经济、安全和生态效益。
在西藏华泰龙矿业，采用 "门拱式采场结构" 空场嗣后充填采矿法后，采切比降至 37.3m³/kt，矿石损失率 4.4%，贫化率 9.2%，采场生产能力达 1100t/d。采准工程量减少 50% 以上，工程时间缩短 60%，地压灾害得到有效控制，成功解决了矿岩破碎、自稳性差的开采难题，使该矿山成为世界级规模的铜资源生产基地。
青海大柴旦矿业应用预控顶长矿房连续落矿干式充填采矿工艺，实现了全工序机械化施工。该工艺使采场生产能力达 310t/d，矿石损失率 9.6%，贫化率 7.5%，不仅改善了作业环境，降低了劳动强度，还使采矿成本节约 22 元 / 吨，施工效率提高 3 倍以上。三维地质模型的应用则为深部探矿提供了有力支撑，成功探获深覆盖层区 Ⅱ、Ⅲ 矿带矿体。
西藏中凯矿业通过遥控铲运机 + 平底结构出矿工艺和序次梯段式爆破技术，在海拔 4500 米、年平均气温 2.9℃的恶劣环境下，实现了安全高效开采。该矿山设计生产规模 50 万 t / 年，矿体平均厚度 25m，倾角 73°，采用新技术后，采准工程量降低 37%，落矿效率提升 50%，爆破振动峰值降低 25% 以上，实现了矿石资源的高效回收和生态环境的有效保护。
这些工程实践充分证明，赵兴东团队的高寒高海拔地下金属矿床开采技术具有广泛的适应性和显著的应用成效，为我国西部大开发、东北全面振兴战略提供了重要技术支撑。
我国中东部易采矿产资源日益枯竭，矿产资源开发向高寒高海拔地区挺进已成为必然趋势。赵兴东团队的技术突破，不仅破解了高原采矿的技术难题，更对保障国家资源安全具有重要战略意义。
西藏、青海等高原地区的铜钼资源储量巨大，仅西藏铜矿完全开发就可降低我国铜资源对外依存度 15 个百分点（按 2030 年需求测算）。这些资源的开发将有效缓解我国关键金属矿产的供应压力，增强国家经济安全和国防安全保障能力。
同时，技术的推广应用将带动西部高原地区矿业经济的高质量发展，促进当地就业和民生改善，助力乡村振兴和区域协调发展。在生态保护优先的前提下，实现矿产资源的绿色高效开发，为全球高原矿产开发提供了中国方案和中国智慧。
赵兴东团队的探索之路，是我国矿业科技工作者攻坚克难、勇于创新的生动缩影。从实验室的理论研究到矿山现场的实践验证，从单一技术突破到系统技术体系构建，他们用执着和坚守，在 "生命禁区" 书写了矿业开发的传奇。
