打造 “四化三體系”, 建設建材非金屬礦山綠色礦山建設模式
——以太行華信石灰石礦為例

董巖峰, 邱慧遠, 武寵望, 劉保軍, 田國濤, 賈衛東, 張洋洋, 陳安國, 宋澤峰,王豐翔

1. 河北省自然資源利用規劃院, 河北 石家莊 050051; 2. 唐山曹妃甸藍色海洋科技有限公司, 河北 唐山063200; 3. 河北地質大學自然資源資產資本研究中心, 河北 石家莊 050031; 4. 河北太行華信建材有限責任公司,河北 邯鄲 056200

建材非金屬礦產是建筑混凝土和交通基礎設施建設最重要的基礎原材料, 是保障區域經濟高質量發展的重要基礎[1]。 河北省建材非金屬礦產集聚, 尤其水泥用灰巖、 玻璃用砂巖和陶瓷用高嶺土豐富, 開采歷史悠久[2,3]。 然而, 建材非金屬礦產多以露天礦山為主, 普遍面臨高質量發展的挑戰。 在開采過程中, 總是呈現以下問題: (1) 礦區生態環境破壞嚴重, 如地形地貌景觀破壞、 含水層破壞、 水土環境污染和壓占損毀土地等; (2) 安全風險高, 事故風險大;(3) 礦山資源利用綜合效率不足等[3]。 自2015 年以來, 國家相繼頒布《關于加快推進生態文明建設的意見》 (中發〔2015〕 12 號)、 《關于加快建設綠色礦山的實施意見》 (國土資規〔2017〕 4 號) 和《水泥灰巖綠色礦山建設規范》 (DZ/T 0318-2018), 以綠色、安全、 節約集約、 智能化為內核的綠色礦山建設走上了快車道, 探討建設礦業領域生態文明[4,5]。

河北太行華信建材有限責任公司石灰石礦(以下簡稱太行華信石灰巖礦) 前身為邯鄲水泥廠, 是國家“二五” 期間重點工程項目之一, 曾被譽為“亞洲最大水泥企業”。 2006 年, 改組為邯鄲金隅太行水泥有限責任公司, 由金隅集團控股。 該礦山為露天開采,設計生產規模202 萬噸/年, 是河北省大型建材非金屬礦山。 其開采歷史悠久, 是河北省典型的建材非金屬礦山企業, 具有代表性。

聚焦太行華信石灰巖礦在綠色礦山建設方面的亮點, 系統總結在綠色礦山建設的亮點和經驗, 并總結出一個可復制、 自我造血功能強的示范的建設模型,探索解決露天礦山在建設綠色礦山相關的重點問題。通過建設模型與建設體系的總結, 推薦其先進經驗,可為區域礦山提供技術支撐。

1 建設背景

河北太行華信建材有限責任公司石灰石礦, 位于邯鄲市峰峰礦區彭城鎮鼓山中南段, 隸屬邯鄲金隅太行水泥有限責任公司, 是一家以石灰石生產、 加工、銷售于一體的有國有企業。 2019 年7 月, 被遴選為第一批國家級綠色礦山, 成為河北省建材非金屬行業“綠色礦山建設典范” 之一①。

1.1 政策背景

2015 年5 月, 中共中央、 國務院印發《關于加快推進生態文明建設的意見》 (中發〔2015〕 12 號),明確指出“綠水青山” 就是“金山銀山”, 要動員全黨、 全社會深入推進生態文明建設。 2016 年, 國務院先后頒布實施《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》 和 《全國礦產資源規劃(2016—2020) 》, 要求全面推進建設綠色礦山。 隨后, 國土資源部等六部委聯合發布了《關于加快建設綠色礦山的實施意見》 (國土資規〔2017〕 4 號), 要求全面加快進建設綠色礦山、 發展綠色礦業的進程,并以附件形式明確了綠色礦業發展示范區建設要求和綠色礦山建設要求, 并要求各地堅持以問題為導向,堅持創新驅動發展, 著力補齊礦業發展短板, 努力構建科技含量高、 資源消耗低、 環境污染少、 符合生態文明建設要求的礦業發展新模式。

河北省省委、 省政府亦高度重視生態保護優先戰略, 先后頒布實施《關于實施環境治理攻堅行動的意見》 (冀發〔2013〕 22 號)、 《關于加快推進生態文明建設的實施意見》 (冀發〔2015〕 19 號)。 河北省自然資源廳等發布了《關于印發＜河北省(省級) 綠色礦山建設標準＞的通知》 (冀國土資函〔2014〕 393號), 成為河北省省級綠色礦山建設指導性文件。

因此, 自“十三五” 之后, 綠色礦山建設已成為中國礦業可持續發展的大勢所趨、 政策所向。

1.2 地理及地質條件

礦區位于太行山南段東麓丘陵區, 屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候, 年日照時數為2 550～2 680 小時,多年平均降水量為557.2 mm。 礦區地貌單元類型單一, 微地貌形態較簡單, 南高北低, 地形起伏變化中等。 巖礦產狀穩定、 平緩, 以厚層狀為主, 風化程度較低, 穩固性較好, 易于維護, 屬于工程地質條件簡單型礦床[6]。 礦區土壤類型以砂質壤土為主, 土質一般, 土層較薄。 礦區范圍大部分地段基巖裸露, 植被發育稀少, 植被發育稀少, 僅長有少量耐旱低矮野生草本植物及零星野草灌木, 植物種類較為單一。

可見, 礦區原生態環境較為脆弱, 生物多樣性簡單, 生態環境遭破壞后很難自行修復[7], 礦業開發過程有必要開展生態保護、 修復系列工作。

1.3 社會經濟及資源條件

礦山位于邯鄲市峰峰礦區, 為當地就業及經濟發展提供一定助力, 而綠礦建設可美化礦區及周邊環境, 有利于社群和諧, 促進當地經濟長久可持續發展。

按《開發利用方案》, 礦山閉坑后需開展退役治理與土地復墾等環境整治工作[7], 目前, 礦山剩余服務年限仍有12 年, 在運營過程開展綠色礦山建設,能實現降本增效, 逐步達到社會、 經濟、 環境效益三豐收, 其綠化及土地復墾等工作還可并入未來的閉坑工程。

2 建設概況

礦山打造“綠色生態智能化旅游工廠” 的發展戰略, 以“四化三體系” 設計理念來實施綠色礦山建設, “四化” 指: 企業管理規范化、 采碎過程機械+智能化、 生產過程低塵無廢化、 礦山環境綠色化。“三體系” 指: 建立綠色礦山長效機制、 健全清潔生產標準體系、 完善應急救援與社群協調體系。

2.1 四化建設

2.1.1 企業管理規范化

制度優先, 標準先行。 礦山生產過程中堅持按照標準化管理的要求進行礦產資源的合理開發。 據統計, 公司制定182 項制度, 其中公司專項管理制度79項, 涉及管理類62 項、 技術類3 項和考核類14 項;礦山專項管理制度103 項, 涉及安全管理59 項、 責任制21 項、 作業指導書23 項。

在此基礎上, 礦山建設了協同辦公OA 系統、 生產管控SAP 系統(一卡通系統)、 EAM 管理系統、 能源管理系統等四大系統: (1) OA 系統主要宣傳貫徹政府及企業文化, 職能部室對生產情況的匯報, 對生產中存在的問題的通報, 對人事變動的任免及調整通知, 對行文格式的傳達等等, 有效提升辦公效率。(2) 一卡通系統主要針對物料進出廠做數據支持。 包含無人值守磅房, 刷卡進行購銷。 充分利用計算機軟件, 排除人為篡改數據的風險, 提高了購銷車輛進出廠速度, 省去了人工錄入匯總的程序, 降低了數據失真的風險。 (3) EAM 系統主要是為了提高設備的穩定運行, 及時提醒崗位人員進行巡檢維護。 同時, 系統具有數據采集功能, 可將采集數據波形進行分析匯總, 預防重大設備故障; 對周期性潤滑進行提醒; 實現了備品備件的無紙化申請審批; 對設備臺賬建立了基礎管理模塊。 (4) 能源管理系統目的是控制能耗,降低成本。 該系統可一目了然地監控設備能耗情況,利用直觀數據采集, 公司特制定班組評比, 比產量、比能耗、 比臺時。 通過班組評比, 制定獎懲機制, 鼓勵節能減排。

2.1.2 采礦過程機械+智能化

礦山裝備機械化、 智能化, 是實現智慧礦山的基礎。 以安全生產管理為主線, 礦山建立了SAP 生產管控系統(圖1), 實現了治安、 消防、 生產指揮和地災檢測集中控制, 能及時反映礦山各個環節的運行態勢, 為礦各級管理人員提供信息共享、 業務協同。 為實現生產、 監測監控等子系統的集中管控和信息聯動, 礦山建設了礦山物聯網, 功能有生產調度、 生產記數、 邊坡穩定監控、 GPS 車輛定位等。 充分利用信息化手段, 實現采礦過程的信息化管理(圖1)。 此外, 礦山采用邯鄲市“智慧安監網格化管理系統”、集團“安全隱患排查系統” 和公司“安全生產預警平臺” 三大系統, 確保礦山安全生產(圖1)。

圖1 采礦過程機械化、 智能化成果照片Fig.1 Photos of mechanized and intelligent achievements during mining

礦山堅持科技引領, 技術驅動, 不斷在關鍵技術實現技術突破。 石灰巖礦開采過程涉及爆破、 運輸、采礦、 通風等。 其中, 爆破工作是露天硬巖礦山開采過程中的重要工序, 是衍生安全隱患的重要環節。 通過與科研院所合作, 礦山采取“數碼電子雷管微差爆破技術” 的開采工藝, 生產過程可實現在線中央集中控制。 與此同時, 與石家莊鐵道大學聯合研究無動力爆破抑塵技術, 并申報專利1 型, 抑塵設備已在爆破中應用(圖1)。 總之, 裝藥爆破關鍵工藝流程的機械化程度高, 不僅提高了生產效率, 也提高礦山爆破作業的安全保障程度。

此外, 礦山不斷購買先進儀器, 開展機械化換人專項工程, 實現了礦山開采、 破碎機械化率為100%(圖1), 礦石輸送自動化率為100%。

2.1.3 生產過程低塵化、 無廢化

固體廢棄物排放和粉塵無組織排放是露天礦山生產的頑疾。 為了進一步解決廢石排放問題, 礦山前期投資1 800 余萬元建成了綜合利用砂石骨料生產線,使礦山夾石、 廢石、 剝離層等得到全部利用, 實現了礦產資源的100%利用(圖2)。 此后投資1.3 億元建設了城市生活垃圾處理中心(圖2), 日處理生活垃圾500 噸, 年處理能力15.5 萬噸, 可同時消納礦區及周邊縣區的生活垃圾, 其釋放的熱能用于生產高質量的建筑材料, 實現生活垃圾處理的“無害化、 減量化、 資源化”; 投資30 萬元建成污水處理回用系統(圖2), 污水經收集沉淀處理后輸送至該設備, 處理達標后輸送至采場用作降塵用水, 實現污水綜合利用, 不外排。

圖2 生產過程低塵化、 無廢化成果照片Fig.2 Photos of achievements with low-dust and no-waste produced in the production process

為打贏京津冀“藍天保衛戰”, 礦山采取多步驟多方式減塵專項行動。 (1) 為解決采礦、 運輸粉塵無組織排放問題, 礦山投資435 萬元對采掘鉆孔設備進行換代升級為環保型一體化全柴油動力潛孔鉆機(圖2), 實現了鉆探過程中的無粉塵排放。 (2) 爆破過程啟用無動力爆破抑塵技術(圖2), 通過高壓噴霧車多角度、 無間斷灑水噴霧, 實現爆破作業后的迅速降塵, 成效顯著。 (3) 投入1 931 萬元對石灰石破碎及輸送和儲存系統進行了改造, 淘汰了平峒溜井、 電機車運輸、 兩級破碎和聯合儲庫存料等高風險、 高污染生產線; 優化改建為單段破碎、 雙層全封閉式輸送帶輸送和全封閉霧化抑塵棚式均化庫儲存(圖2); 之后又投入100 萬元對骨料成品庫和均化庫加裝霧化抑塵裝置(圖2), 重點排塵點安裝收塵設施, 實現了破碎生產及儲運全過程的安全環保。 (4) 投資190 萬元, 建設引水上山及自動化噴淋系統(圖2), 實現水資源的綜合利用, 進一步保障運輸系統的清潔衛生。 (5) 為減少道路揚塵, 硬化礦區運輸道路, 并配備2 臺霧炮車、 2 臺灑水車, 實現定時對生產區域、車輛運行區域和礦區裸露區域進行灑水作業, 有效控制了生產現場各區域二次揚塵污染。

2.1.4 礦山環境綠色化

礦山注重安全環境建設、 綜合利用、 水土保持和綠化植被工作, 礦山將土地復墾和植被恢復作為綠色礦山建設中心內容, 對開采終了邊坡進行綠化、 復墾和生態恢復(圖3)。 并對生產過程中陸續產生的永久性邊坡, 實施植被綠化, 先后嘗試了客土噴播等先進綠色工藝(圖3)。

圖3 礦山綠化成果照片Fig.3 Photos of achievements of greenmining

圖4 綠色礦山建設模型Fig.4 Construction model of greenming

此外, 礦山投資300 余萬元, 對礦山各生產區實施生態治理和主要交通道路進行拓寬、 修繕、 硬化路面2 000 米, 道路兩旁綠化植樹3 000 余棵, 構建防塵、 滯塵綠色屏障, 針對內部運輸道路的可變性, 創新性的采用了可移動式水泥花箱(圖3); 沿路配備霧化噴淋裝置; 配備灑水車定期灑水, 使路面處于清潔狀態。 礦山規范標示、 標牌, 采用標準字和標準色, 做到規范統一、 清晰美觀、 位置顯著。 礦山總體布置符合《工業企業總平面設計規范》 (GB 50187-2012) 的規定。

2.2 三體系建設

2.2.1 綠色礦山長效機制

礦山將綠色礦山長效管理機制作為組織保障, 以高規格的綠色礦山領導小組為核心, 新增綠色礦山辦公室、 培訓辦等管理機構, 以《綠色礦山建設規劃及實施方案》 《綠色礦山建設改進提升工作方案》 為指導, 按年度逐步分解工作任務, 并制定了考核評估體系和績效體系, 確保綠色礦山建設目標與任務、 建設內容和措施等逐步落實到位。

此外, 公司積極構建綠色礦山建設數據庫共享服務平臺“地質云”, 完善管理決策體系, 依靠新技術推動綠色礦山建設更加高效持久。

2.2.2 清潔生產標準體系

通過礦山歷次升級改造工程, 各主要產塵點得到了專項整治, 配備了環保型設備設施, 引進并完善了抑塵先進技術, 為礦山清潔生產打下堅實基礎。 礦山生產過程強化環境管理, 嚴格執行環境保護各項管理制度, 將綠色礦山理念貫穿到日常工作當中。 同時加強對固廢、 廢水的管理與整治, 生產過程產生的固廢均按照規范制度, 交由責任部門統一管理或處理, 不得隨意堆棄, 構建起清潔生產標準體系。

2.2.3 應急救援與社群協調體系

結合標準化礦山與礦地和諧等有關要求, 礦山建立起應急救援、 社群協調保障體系。

為加強安全生產管理工作, 在發生安全事故的第一時間得到及時有效處理, 礦山選用有經驗的生產工人組建了一支兼職性質的救護(消防) 隊, 主要作業場所備齊常用藥品和急救器械, 具備就近處理一般工傷事故的能力; 此外, 還與附近救援組織簽訂救護協議, 確保嚴重工傷事故能得到及時救助, 第一時間送往醫院搶救。

礦山堅持“讓區域內所有人因企業發展而受益”理念, 積極履行社會責任, 為當地提供大量勞動崗位; 與所在鄉鎮(街道)、 村(社區) 等建立了定期會晤的磋商和協商機制, 想方設法幫助群眾解決困難, 及時妥善處理好各種利益糾紛, 構建起和諧的社區關系。 通過創立社區發展平臺, 構建長效合作機制, 發揮多方資源和優勢, 建立了多元合作型的礦區社會管理共贏模式, 促進了礦山和周邊地區的共同發展。

3 建設模型

3.1 模型建立

積極推動礦山管理規范化、 制度化。 利用科技進步和技術革新推動礦山機械化、 智能化(圖1), 實現礦山生產過程中的低塵化和無廢化(圖2), 使礦山環境真正實現“淺綠” + “深綠” (圖3)。 同時,將綠色發展理念融入企業文化, 建立綠色礦山建設長效管理機制, 注重培訓、 自評估體系、 自評標準建設等。 將生產無塵化和無廢化作為清潔生產標準體系的“內核”, 使綠色礦山建設由礦區生物多樣化提升到礦產資源的節約集約利用。 為踐行社會責任, 礦山踐行“使命金隅、 價值金隅、 責任金隅” 理念, 主動履行社會責任, 做到建礦一處, 造福一方。

3.2 適用條件及應用前景

本模型中的“三體系” 屬于管理制度建設。 其中, 長效機制是所有綠色礦山應遵循與堅持的原則之一, 礦山建設應長期堅守綠色礦山理念; 清潔生產作為綠色礦山建設的核心任務與目標, 建立其體系的意義重大; 社群環境和諧穩定與綠色礦山建設相輔相成。 “四化” 總結了綠色礦山建設過程中的成績亮點。其中, 通過四大系統協助規范化管理礦山生產, 并利用各項規章制度保障運營穩定; 采礦過程機械化、 智能化提高了礦山生產效率; 生產過程低塵化、 無廢化改進了生產工藝, 改善了礦區環境; 礦山環境綠色化是綠色礦山成果的具體體現。

本模型適用于大型建材非金屬露天礦山, 并對其他露天礦山具有一定參考價值。 筆者認為模型適用的條件可概況成以下幾種情況:

(1) 大型礦山。 礦山若生產規模足夠, 或儲量極為豐富, 適宜且有必要統籌開展綠色礦山各機械化、智能化系統布置; 反之則應有所側重, 擇重點工程加以實施。

(2) 露天礦山。 開放式的作業面有更好的發揮空間, 如: 便于大型機械設備施工, 便于集中監視管控系統的布設, 爆破過程高壓水霧抑塵技術在廣闊場地亦有良好運用, 等等; 但露天采礦對地貌環境改變較大, 對后期的復墾治理提出了較高的要求。

(3) 建材非金屬礦山。 礦山產品為建材用石材、石灰石, 生產工藝較為簡單, 過程以破碎、 運輸過程的抑塵控制為關注重點, 通過實施全封閉式破碎系統、 全封閉式骨料綜合利用系統、 全封閉式皮帶運輸及軍花貯存系統, 配合道路運輸的自動化噴霧抑塵系統等手段, 較易達到低塵化清潔生產目的。

(4) 較完善的安全生產管理體系。 綠色礦山管理體系基于礦山安全生產管理體系而建立, 又獨立于后者之上, 一個完善的政策、 制度有利于保障綠色礦山建設各項工作落至實處。

此外, 綠色礦山建設還需考慮礦山基建條件、 管理及技術團隊、 資金保障等條件, 進而制定適宜自身環境的綠色礦山建設實施方案, 落實綠色礦山建設工程逐步到位。

4 結論

礦山通過推行“四化三體系” 建設, 改變了企業面貌, 提升了企業的形象; 強化了企業內部管理, 提高了經濟效益和社會效益; 強化了安全管理, 增強了安全意識。 總體而言, “四化三體系” 的運用, 增強了礦山抵御風險的能力, 一定程度上拓寬了礦山繼續生存的條件, 對中國其他露天型礦山建設具有一定的參考意義。

注釋:

① 國土資源部辦公廳等《關于開展綠色礦業發展示范區的函》(國土資源廳函[2017] 1392 號)。