大規模定制化采礦的全壽命周期管理方法探討

廖福源，王國鋒,邵建峰，姚紹武

(1.浙江省地質調查院，浙江 杭州 311203；2.上海建工材料工程有限公司，上海 200002；3.南京工業大學，江蘇 南京 211800；4.湖州新開元碎石有限公司，浙江 湖州 313022)

隨著我國經濟社會的快速發展，經濟建設對建筑用砂石礦產資源的需求逐年增加，截至2011年，市場建筑用砂石礦產資源年需求規模接近100億t，開采點有1萬多處，開采量居各礦種之首。我國目前建筑用砂石礦的開采技術與國外先進技術相比還存在比較大的差距，主要表現在開采規劃技術、爆破和破碎技術、開采過程監管技術、恢復治理技術等方面。很多小型露天開采建筑用砂石礦開采技術落后、污染嚴重，對開采后的廢棄采場治理不力，最終導致環境和景觀的破壞。

1 啟示

1.1 山東歸來金礦的黃金地質公園

山東省平邑縣歸來莊金礦始建于1992年，是“八五”期間建設和發展起來的集采、選、冶為一體的現代化黃金礦山，歸來莊金礦制定了”以金為主、多業并舉”的經營戰略，針對廢棄采場建成全國黃金礦山中唯一的國家級工業旅游示范點、國家級旅游景區——黃金地質公園。公園主要分為采礦區和選礦廠兩大景區，占地1200畝。深達120m左右的露天采礦坑及由采礦廢石堆積形成的高達70m的假山蔚為壯觀，廢石山周圍復墾后種植了40萬株樹木，綠化面積接近100%，環礦坑游覽道路和多條通往假山的道路硬化里程達8000多m，硬化面積90000多m2，在主要道路和景點處安置布設了各類奇石1000多塊。地質公園建設已累計完成投資15億元，建成了“天下奇石一條街”、“地質原貌讀景壁”、“天鵝湖”、“寶坑”、“石魂閣”、“封禪臺”等景點，取得良好的社會和經濟效益。

1.2 浙江省礦產開發與環境保護協調發展的探索實踐

由于受“大礦大開、小礦放開，有水快流”的錯誤思想指導下，截至1994年，浙江全省開采礦點13544處，過度的開采大量破壞林地和耕地，導致基巖裸露、青山白化、千瘡百孔。自2000年起，由浙江省國土廳牽頭，經過十余年的努力，大規模對在采和廢棄礦山采場進行規劃、整治、復墾復綠，取得了較好的效果，形成了一系列礦山規劃、開采和治理的規范，通過生態恢復、土地開發、景觀再造等工作，大量被毀農田實現復墾，廢棄礦山變為旅游景區。在國內起到了良好的示范效應。

1.3 國外礦山開采和治理經驗

美國、澳大利亞、加拿大、菲律賓、智利等國家先后于20世紀60年代出臺了一系列規定，實行礦山環境恢復保證金制度、實現“誰開采、誰治理”，對不履行義務的礦山企業及其負責人進行嚴懲，逐步實現了礦業和環境的和諧發展。近年來美國、德國等西方國家大力發展國土空間和環境遠程遙感探測技術，以有效監管礦山企業的開采行為。東西德合并后，針對原東德無序亂采濫挖遺留下來的大量廢棄礦山采取“宜水則水、宜林則林、宜地則地、宜景則景、宜商則商”的原則，經過清理礦坑底部殘留污染物、挖渠連通、引水、環境美化等工序，許多孤立的礦坑被改造成連片的湖泊，昔日的老礦區就變成了今日水波蕩漾、芳草萋萋、綠樹成蔭的風景區，周末許多人到此劃船、垂釣和野營。一些地方被治理成農田、林地，一些老礦場被改造成新的工業區或商貿區。初步整治后的土地，農田區占48%，森林和湖泊區占28%，自然保護區占18%，企業區占6%。另外，個別大型礦井被完整保留下來，適當改造成博物館，一些大型煤炭開采設施被列為歷史遺跡保護起來，供后人參觀、追憶。

2 露天開采建筑用石料礦資源開發與環境保護之間協調統一的問題和解決思路

2.1 當前露天開采建筑用砂石礦資源開發與環境保護管理中存在的問題

缺乏有效的整體規劃。當前，我國很多地方均劃定了建筑用砂石礦資源開采區，以浙江為例，雖經治理整頓，但大部分地區的建筑用砂石礦山布局仍然欠合理，“小、散、多”的局面未得到根本性的扭轉，過分分散的開采行為使得生態破壞范圍過大，為礦山開采過程的監管和邊開采邊治理工作的開展帶來較大困難，導致開采后礦區的恢復治理和礦地綜合利用等工作難度加大。

治理工作剛性約束不足，治理方案實施效果不明顯。由于我國現行的礦山治理恢復要求還較低，剛性約束因素不足，階段性任務不夠明確，對過程的監管缺乏有效的手段，隨著建筑用砂石資源日趨緊張、價格暴漲，礦山企業為降低成本，追求利益，開采過程中對礦山生態環境的保護與治理工作重視程度不夠，治理工作未能做到邊開采邊治理，治理方案在實施過程中打折扣，實施進展緩慢或停滯不前、效果不明顯。

治理手段單一，系統性不強。目前，我國主要還是基于“誰開采、誰治理”的原則，實行地方政府監管下的礦山企業自主治理方式，但是在規劃的開采區范圍內一般同時存在多個礦山企業在開采，在無有效協作機制下，整個治理工作存在系統性差、重復治理浪費嚴重、治理死角無人問津等問題。

2.2 露天開采建筑用石料礦大規模定制化采礦設計和應用案例

2.2.1 大規模定制生產理論的核心思想及露天開采建筑用石料礦的全壽命周期管理

基于國內外礦山規劃、開采、治理和監管的經驗，本文提出將大規模定制生產的思想運用到露天開采建筑用石料礦的全壽命周期管理中，以解決目前露天開采建筑用石料礦開采面臨的生態環境保護與治理問題。大規模定制生產是指對定制的產品與服務進行個性化的大規模生產，這一生產方式把大規模生產和定制生產這兩種生產模式的優勢有機地結合起來，其目的是在保證開采對環境的影響降到最低的情況下，保障企業經濟效益，滿足客戶個性需求。它通過“定制”滿足客戶的特定要求；通過“大規模”降低生產和治理成本。既將對社會公眾的影響降到最低，又讓客戶滿意，企業有利可圖，從而實現社會、客戶與企業的“多贏”。

結合建筑用石料礦山企業，首先盡可能滿足客戶包括產品用戶和地方政府的需求，即露天開采建筑用石料礦山企業通過開采行為向客戶提供優質低價的產品，通過治理工作向地方政府移交環境和諧的或符合城市發展需要的終了治理區；其次應保持大規模生產的本質，即提高單礦規模，保證露天開采建筑用石料礦的經濟效益，使其有充足的資源真正做好環境恢復治理工作。實現企業、用戶和地方政府的“多贏”

露天開采建筑用石料礦從規劃到開采再到治理，前后延續時間比較長，為保證大規模定制化采礦思想得到充分貫徹，應圍繞露天開采建筑用石料礦的全壽命周期進行統一規劃，形成如圖1所示的工作模式。

圖1 大規模定制生產的露天開采建筑用石料礦全壽命周期管理模式

其中，定制工作主要包括兩個方面：①產品定制，提高產品應用價值，產品定制同時也決定了建筑用石料礦的生產工藝；②礦區終了后的用途定制，解決當前開采規劃對終了后的用途過于模糊的問題，通過礦區終了后的用途或景觀定制，設計并形成直觀、詳細的開采終了境界信息資料，作為礦山開采的依據，也是監管部門規范礦山開采的基準之一。

2.2.2 應用案例

2006年京滬高鐵立項時，湖州新開元碎石有限公司通過市場調研，發現當時長三角地區符合高鐵鋼箱梁骨料的砂石料存在市場空白，為此，公司借助定制生產計劃，積極與鐵路承建單位聯系，籌建高鐵軌道梁用精品骨料生產線，并進行產品試制和性能測試， 于2007年率先通過相關現場認證，成為京滬高鐵滬寧段軌道梁專用骨料指定供應商，截止到2010年底，累計提供精品石料400余萬t。

澳大利亞作為露天礦山開采大國，近年來推行一體化閉礦規劃和執行工作，即將開礦的目的看作閉礦，把閉礦規劃作為礦山整個生命周期的一個重要部分：①將閉礦規劃工作納入礦山生產的勘探、可行性、施工、運營、撤離、閉礦、關閉后和解除租約等各個時期的計劃與管理之中；②礦業公司、政府、規劃公司等各利益相關人參與到閉礦規劃的制定和執行中；③視關閉礦山是一個非常復雜的過程，規劃者必須在礦山生命周期中考慮到社會、經濟、環境各個方面的因素，而且要關注這些因素隨時發生變化，以便發現和解決閉礦風險。為順利實施一體化閉礦規劃工作，澳大利亞建立了專門的監督、審查和總結機制，從財務、制度、技術和風險管理等方面保證閉礦工作順利進行。

3 實施要點

除一般應該遵循的法律法規和技術規范之外，實施定制化采礦還應該注意以下幾點。

3.1 加強區域規劃

根據我們的調研，建筑用石料的公路經濟供應半徑約100km，內河水路經濟供應半徑可達300km以上，海洋運輸的經濟供應半徑可達600km以上，因此，合理規劃開采區非常重要，如果開采區規劃太多，分布太散，則環境破壞范圍大，同時為監管和治理工作帶來困難，不利于“集中開采、集中治理”。以浙江為例，杭州附近多山，但自然和人文景觀分布密集，因此應限制設置甚至不設置開采區，其需要的建筑用石料資源可由湖州、金華或通過杭州灣接海洋運輸輸入。

3.2 減少開采區內砂石礦的分布，提升企業競爭力

開采區內礦點過多，資源競爭將非常激烈，易導致競爭矛盾，并危及區域建筑用石料礦產品的競爭力，過多的礦點及礦山企業的頻繁變更也為礦區終了后的治理埋下隱患。以浙江湖州為例，作為主要的砂石料供應基地，2008年以來，通過“關、停、整、改”措施改變了傳統的采礦模式，將分散的開采區進行集中，通過資源合理配置，優先發展品牌知名度高、技術實力強、環保工作先進、管理規范的建筑用石料礦山企業，并淘汰了一半以上的小型礦山，目前區域內已經擁有兩家國家級綠色礦山試點單位，另有兩家礦山已經進入第二批國家級綠色礦山試點單位公示名單，可為其他地區借鑒。

3.3 開采過程監管技術

由于露天開采建筑用石料礦采場范圍大、分布廣，因此，加強監管工作即成為規范建筑用石料礦開采的必要手段，主要包括環境監管、采場推進監管等，隨著我國北斗系統、物聯網技術和遠程監控技術等先進信息獲取技術的成熟，開采過程監管必將越來越完善。

3.4 重視與露天開采建筑用石料開采有關的環境保護技術和恢復治理技術

環境保護技術主要包括粉塵治理、污水治理和尾礦治理利用技術，恢復治理技術主要人工濕地技術、邊坡治理及綠化技術、人工湖和人造景觀等生態重建技術。

4 結論

針對當前露天開采建筑用石料礦開采對環境的影響問題，提出基于大規模定制化采礦思路的露天開采建筑用石料礦全壽命周期管理方法，實現邊開采邊治理，將礦山開采對周邊環境的影響降到最低，同時實現礦山企業經濟效益的最大化，促進礦山企業轉型升級，達到資源可持續利用促進經濟社會可持續發展的目標。并舉例說明了定制化采礦的應用。本文的一些思想可為拓展建筑用石料礦開采規模，規范開采過程管理，促進采礦、環境和經濟社會協調發展，改變社會公眾對礦山企業的不良印象提供了一個思路。

[1]韓博等.澳大利亞基于風險評估的一體化閉礦規劃的編制[J].煤炭技術，2011(9)：3-4.

[2]陳永明.礦山地質環境治理之德國經驗[J].國土資源導刊，2010(5)：63-64.

[3]王雪峰，鄧鋒.國外礦山環境治理的啟示[J].山東國土資源，2007(4)：11-13.

[4]李閩.美國露天開采控制與復墾法及其啟示[J].國土資源，2003(11)：52-53.

[5]潘圣明.礦山又綠——浙江省礦產開發與環境保護協調發展的探索實踐[M].杭州：浙江科學技術出版社，2009.

[6]黃敬軍，陳子玉，蔣波，等.景觀設計在廢棄露采礦山地質環境治理中的應用[J].中國礦業，2011,20(7)：55-58.

[7]王玖河,夏炎,方淑芬.經濟視域下的大規模定制生產研究[J].科技管理研究，2006(11)：256-259.

[8]周科平,高峰,古德生.采礦環境再造與礦業發展新思路[J].中國礦業，2007,16(4)：34-36.

[9]付梅臣,胡振琪,劉爽.礦糧復合區農田恢復與污染防治[J].金屬礦山，2008(9)：119-122.

[10]溫小軍,朱建新,張大超.我國礦山生態規劃建設探討[J].中國礦業，2007,16(10)：32-34.