打造 “四化三体系”, 建设建材非金属矿山绿色矿山建设模式——以太行华信石灰石矿为例

董岩峰, 邱慧远, 武宠望, 刘保军, 田国涛, 贾卫东, 张洋洋, 陈安国, 宋泽峰,王丰翔

1. 河北省自然资源利用规划院, 河北 石家庄 050051; 2. 唐山曹妃甸蓝色海洋科技有限公司, 河北 唐山063200; 3. 河北地质大学自然资源资产资本研究中心, 河北 石家庄 050031; 4. 河北太行华信建材有限责任公司,河北 邯郸 056200

建材非金属矿产是建筑混凝土和交通基础设施建设最重要的基础原材料, 是保障区域经济高质量发展的重要基础[1]。 河北省建材非金属矿产集聚, 尤其水泥用灰岩、 玻璃用砂岩和陶瓷用高岭土丰富, 开采历史悠久[2,3]。 然而, 建材非金属矿产多以露天矿山为主, 普遍面临高质量发展的挑战。 在开采过程中, 总是呈现以下问题: (1) 矿区生态环境破坏严重, 如地形地貌景观破坏、 含水层破坏、 水土环境污染和压占损毁土地等; (2) 安全风险高, 事故风险大;(3) 矿山资源利用综合效率不足等[3]。 自2015 年以来, 国家相继颁布《关于加快推进生态文明建设的意见》 (中发〔2015〕 12 号)、 《关于加快建设绿色矿山的实施意见》 (国土资规〔2017〕 4 号) 和《水泥灰岩绿色矿山建设规范》 (DZ/T 0318-2018), 以绿色、安全、 节约集约、 智能化为内核的绿色矿山建设走上了快车道, 探讨建设矿业领域生态文明[4,5]。

河北太行华信建材有限责任公司石灰石矿(以下简称太行华信石灰岩矿) 前身为邯郸水泥厂, 是国家“二五” 期间重点工程项目之一, 曾被誉为“亚洲最大水泥企业”。 2006 年, 改组为邯郸金隅太行水泥有限责任公司, 由金隅集团控股。 该矿山为露天开采,设计生产规模202 万吨/年, 是河北省大型建材非金属矿山。 其开采历史悠久, 是河北省典型的建材非金属矿山企业, 具有代表性。

聚焦太行华信石灰岩矿在绿色矿山建设方面的亮点, 系统总结在绿色矿山建设的亮点和经验, 并总结出一个可复制、 自我造血功能强的示范的建设模型,探索解决露天矿山在建设绿色矿山相关的重点问题。通过建设模型与建设体系的总结, 推荐其先进经验,可为区域矿山提供技术支撑。

1 建设背景

河北太行华信建材有限责任公司石灰石矿, 位于邯郸市峰峰矿区彭城镇鼓山中南段, 隶属邯郸金隅太行水泥有限责任公司, 是一家以石灰石生产、 加工、销售于一体的有国有企业。 2019 年7 月, 被遴选为第一批国家级绿色矿山, 成为河北省建材非金属行业“绿色矿山建设典范” 之一①。

1.1 政策背景

2015 年5 月, 中共中央、 国务院印发《关于加快推进生态文明建设的意见》 (中发〔2015〕 12 号),明确指出“绿水青山” 就是“金山银山”, 要动员全党、 全社会深入推进生态文明建设。 2016 年, 国务院先后颁布实施《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》 和 《全国矿产资源规划(2016—2020) 》, 要求全面推进建设绿色矿山。 随后, 国土资源部等六部委联合发布了《关于加快建设绿色矿山的实施意见》 (国土资规〔2017〕 4 号), 要求全面加快进建设绿色矿山、 发展绿色矿业的进程,并以附件形式明确了绿色矿业发展示范区建设要求和绿色矿山建设要求, 并要求各地坚持以问题为导向,坚持创新驱动发展, 着力补齐矿业发展短板, 努力构建科技含量高、 资源消耗低、 环境污染少、 符合生态文明建设要求的矿业发展新模式。

河北省省委、 省政府亦高度重视生态保护优先战略, 先后颁布实施《关于实施环境治理攻坚行动的意见》 (冀发〔2013〕 22 号)、 《关于加快推进生态文明建设的实施意见》 (冀发〔2015〕 19 号)。 河北省自然资源厅等发布了《关于印发＜河北省(省级) 绿色矿山建设标准＞的通知》 (冀国土资函〔2014〕 393号), 成为河北省省级绿色矿山建设指导性文件。

因此, 自“十三五” 之后, 绿色矿山建设已成为中国矿业可持续发展的大势所趋、 政策所向。

1.2 地理及地质条件

矿区位于太行山南段东麓丘陵区, 属暖温带半湿润大陆性季风气候, 年日照时数为2 550～2 680 小时,多年平均降水量为557.2 mm。 矿区地貌单元类型单一, 微地貌形态较简单, 南高北低, 地形起伏变化中等。 岩矿产状稳定、 平缓, 以厚层状为主, 风化程度较低, 稳固性较好, 易于维护, 属于工程地质条件简单型矿床[6]。 矿区土壤类型以砂质壤土为主, 土质一般, 土层较薄。 矿区范围大部分地段基岩裸露, 植被发育稀少, 植被发育稀少, 仅长有少量耐旱低矮野生草本植物及零星野草灌木, 植物种类较为单一。

可见, 矿区原生态环境较为脆弱, 生物多样性简单, 生态环境遭破坏后很难自行修复[7], 矿业开发过程有必要开展生态保护、 修复系列工作。

1.3 社会经济及资源条件

矿山位于邯郸市峰峰矿区, 为当地就业及经济发展提供一定助力, 而绿矿建设可美化矿区及周边环境, 有利于社群和谐, 促进当地经济长久可持续发展。

按《开发利用方案》, 矿山闭坑后需开展退役治理与土地复垦等环境整治工作[7], 目前, 矿山剩余服务年限仍有12 年, 在运营过程开展绿色矿山建设,能实现降本增效, 逐步达到社会、 经济、 环境效益三丰收, 其绿化及土地复垦等工作还可并入未来的闭坑工程。

2 建设概况

矿山打造“绿色生态智能化旅游工厂” 的发展战略, 以“四化三体系” 设计理念来实施绿色矿山建设, “四化” 指: 企业管理规范化、 采碎过程机械+智能化、 生产过程低尘无废化、 矿山环境绿色化。“三体系” 指: 建立绿色矿山长效机制、 健全清洁生产标准体系、 完善应急救援与社群协调体系。

2.1 四化建设

2.1.1 企业管理规范化

制度优先, 标准先行。 矿山生产过程中坚持按照标准化管理的要求进行矿产资源的合理开发。 据统计, 公司制定182 项制度, 其中公司专项管理制度79项, 涉及管理类62 项、 技术类3 项和考核类14 项;矿山专项管理制度103 项, 涉及安全管理59 项、 责任制21 项、 作业指导书23 项。

在此基础上, 矿山建设了协同办公OA 系统、 生产管控SAP 系统(一卡通系统)、 EAM 管理系统、 能源管理系统等四大系统: (1) OA 系统主要宣传贯彻政府及企业文化, 职能部室对生产情况的汇报, 对生产中存在的问题的通报, 对人事变动的任免及调整通知, 对行文格式的传达等等, 有效提升办公效率。(2) 一卡通系统主要针对物料进出厂做数据支持。 包含无人值守磅房, 刷卡进行购销。 充分利用计算机软件, 排除人为篡改数据的风险, 提高了购销车辆进出厂速度, 省去了人工录入汇总的程序, 降低了数据失真的风险。 (3) EAM 系统主要是为了提高设备的稳定运行, 及时提醒岗位人员进行巡检维护。 同时, 系统具有数据采集功能, 可将采集数据波形进行分析汇总, 预防重大设备故障; 对周期性润滑进行提醒; 实现了备品备件的无纸化申请审批; 对设备台账建立了基础管理模块。 (4) 能源管理系统目的是控制能耗,降低成本。 该系统可一目了然地监控设备能耗情况,利用直观数据采集, 公司特制定班组评比, 比产量、比能耗、 比台时。 通过班组评比, 制定奖惩机制, 鼓励节能减排。

2.1.2 采矿过程机械+智能化

矿山装备机械化、 智能化, 是实现智慧矿山的基础。 以安全生产管理为主线, 矿山建立了SAP 生产管控系统(图1), 实现了治安、 消防、 生产指挥和地灾检测集中控制, 能及时反映矿山各个环节的运行态势, 为矿各级管理人员提供信息共享、 业务协同。 为实现生产、 监测监控等子系统的集中管控和信息联动, 矿山建设了矿山物联网, 功能有生产调度、 生产记数、 边坡稳定监控、 GPS 车辆定位等。 充分利用信息化手段, 实现采矿过程的信息化管理(图1)。 此外, 矿山采用邯郸市“智慧安监网格化管理系统”、集团“安全隐患排查系统” 和公司“安全生产预警平台” 三大系统, 确保矿山安全生产(图1)。

图1 采矿过程机械化、 智能化成果照片Fig.1 Photos of mechanized and intelligent achievements during mining

矿山坚持科技引领, 技术驱动, 不断在关键技术实现技术突破。 石灰岩矿开采过程涉及爆破、 运输、采矿、 通风等。 其中, 爆破工作是露天硬岩矿山开采过程中的重要工序, 是衍生安全隐患的重要环节。 通过与科研院所合作, 矿山采取“数码电子雷管微差爆破技术” 的开采工艺, 生产过程可实现在线中央集中控制。 与此同时, 与石家庄铁道大学联合研究无动力爆破抑尘技术, 并申报专利1 型, 抑尘设备已在爆破中应用(图1)。 总之, 装药爆破关键工艺流程的机械化程度高, 不仅提高了生产效率, 也提高矿山爆破作业的安全保障程度。

此外, 矿山不断购买先进仪器, 开展机械化换人专项工程, 实现了矿山开采、 破碎机械化率为100%(图1), 矿石输送自动化率为100%。

2.1.3 生产过程低尘化、 无废化

固体废弃物排放和粉尘无组织排放是露天矿山生产的顽疾。 为了进一步解决废石排放问题, 矿山前期投资1 800 余万元建成了综合利用砂石骨料生产线,使矿山夹石、 废石、 剥离层等得到全部利用, 实现了矿产资源的100%利用(图2)。 此后投资1.3 亿元建设了城市生活垃圾处理中心(图2), 日处理生活垃圾500 吨, 年处理能力15.5 万吨, 可同时消纳矿区及周边县区的生活垃圾, 其释放的热能用于生产高质量的建筑材料, 实现生活垃圾处理的“无害化、 减量化、 资源化”; 投资30 万元建成污水处理回用系统(图2), 污水经收集沉淀处理后输送至该设备, 处理达标后输送至采场用作降尘用水, 实现污水综合利用, 不外排。

图2 生产过程低尘化、 无废化成果照片Fig.2 Photos of achievements with low-dust and no-waste produced in the production process

为打赢京津冀“蓝天保卫战”, 矿山采取多步骤多方式减尘专项行动。 (1) 为解决采矿、 运输粉尘无组织排放问题, 矿山投资435 万元对采掘钻孔设备进行换代升级为环保型一体化全柴油动力潜孔钻机(图2), 实现了钻探过程中的无粉尘排放。 (2) 爆破过程启用无动力爆破抑尘技术(图2), 通过高压喷雾车多角度、 无间断洒水喷雾, 实现爆破作业后的迅速降尘, 成效显著。 (3) 投入1 931 万元对石灰石破碎及输送和储存系统进行了改造, 淘汰了平峒溜井、 电机车运输、 两级破碎和联合储库存料等高风险、 高污染生产线; 优化改建为单段破碎、 双层全封闭式输送带输送和全封闭雾化抑尘棚式均化库储存(图2); 之后又投入100 万元对骨料成品库和均化库加装雾化抑尘装置(图2), 重点排尘点安装收尘设施, 实现了破碎生产及储运全过程的安全环保。 (4) 投资190 万元, 建设引水上山及自动化喷淋系统(图2), 实现水资源的综合利用, 进一步保障运输系统的清洁卫生。 (5) 为减少道路扬尘, 硬化矿区运输道路, 并配备2 台雾炮车、 2 台洒水车, 实现定时对生产区域、车辆运行区域和矿区裸露区域进行洒水作业, 有效控制了生产现场各区域二次扬尘污染。

2.1.4 矿山环境绿色化

矿山注重安全环境建设、 综合利用、 水土保持和绿化植被工作, 矿山将土地复垦和植被恢复作为绿色矿山建设中心内容, 对开采终了边坡进行绿化、 复垦和生态恢复(图3)。 并对生产过程中陆续产生的永久性边坡, 实施植被绿化, 先后尝试了客土喷播等先进绿色工艺(图3)。

图3 矿山绿化成果照片Fig.3 Photos of achievements of greenmining

图4 绿色矿山建设模型Fig.4 Construction model of greenming

此外, 矿山投资300 余万元, 对矿山各生产区实施生态治理和主要交通道路进行拓宽、 修缮、 硬化路面2 000 米, 道路两旁绿化植树3 000 余棵, 构建防尘、 滞尘绿色屏障, 针对内部运输道路的可变性, 创新性的采用了可移动式水泥花箱(图3); 沿路配备雾化喷淋装置; 配备洒水车定期洒水, 使路面处于清洁状态。 矿山规范标示、 标牌, 采用标准字和标准色, 做到规范统一、 清晰美观、 位置显著。 矿山总体布置符合《工业企业总平面设计规范》 (GB 50187-2012) 的规定。

2.2 三体系建设

2.2.1 绿色矿山长效机制

矿山将绿色矿山长效管理机制作为组织保障, 以高规格的绿色矿山领导小组为核心, 新增绿色矿山办公室、 培训办等管理机构, 以《绿色矿山建设规划及实施方案》 《绿色矿山建设改进提升工作方案》 为指导, 按年度逐步分解工作任务, 并制定了考核评估体系和绩效体系, 确保绿色矿山建设目标与任务、 建设内容和措施等逐步落实到位。

此外, 公司积极构建绿色矿山建设数据库共享服务平台“地质云”, 完善管理决策体系, 依靠新技术推动绿色矿山建设更加高效持久。

2.2.2 清洁生产标准体系

通过矿山历次升级改造工程, 各主要产尘点得到了专项整治, 配备了环保型设备设施, 引进并完善了抑尘先进技术, 为矿山清洁生产打下坚实基础。 矿山生产过程强化环境管理, 严格执行环境保护各项管理制度, 将绿色矿山理念贯穿到日常工作当中。 同时加强对固废、 废水的管理与整治, 生产过程产生的固废均按照规范制度, 交由责任部门统一管理或处理, 不得随意堆弃, 构建起清洁生产标准体系。

2.2.3 应急救援与社群协调体系

结合标准化矿山与矿地和谐等有关要求, 矿山建立起应急救援、 社群协调保障体系。

为加强安全生产管理工作, 在发生安全事故的第一时间得到及时有效处理, 矿山选用有经验的生产工人组建了一支兼职性质的救护(消防) 队, 主要作业场所备齐常用药品和急救器械, 具备就近处理一般工伤事故的能力; 此外, 还与附近救援组织签订救护协议, 确保严重工伤事故能得到及时救助, 第一时间送往医院抢救。

矿山坚持“让区域内所有人因企业发展而受益”理念, 积极履行社会责任, 为当地提供大量劳动岗位; 与所在乡镇(街道)、 村(社区) 等建立了定期会晤的磋商和协商机制, 想方设法帮助群众解决困难, 及时妥善处理好各种利益纠纷, 构建起和谐的社区关系。 通过创立社区发展平台, 构建长效合作机制, 发挥多方资源和优势, 建立了多元合作型的矿区社会管理共赢模式, 促进了矿山和周边地区的共同发展。

3 建设模型

3.1 模型建立

积极推动矿山管理规范化、 制度化。 利用科技进步和技术革新推动矿山机械化、 智能化(图1), 实现矿山生产过程中的低尘化和无废化(图2), 使矿山环境真正实现“浅绿” + “深绿” (图3)。 同时,将绿色发展理念融入企业文化, 建立绿色矿山建设长效管理机制, 注重培训、 自评估体系、 自评标准建设等。 将生产无尘化和无废化作为清洁生产标准体系的“内核”, 使绿色矿山建设由矿区生物多样化提升到矿产资源的节约集约利用。 为践行社会责任, 矿山践行“使命金隅、 价值金隅、 责任金隅” 理念, 主动履行社会责任, 做到建矿一处, 造福一方。

3.2 适用条件及应用前景

本模型中的“三体系” 属于管理制度建设。 其中, 长效机制是所有绿色矿山应遵循与坚持的原则之一, 矿山建设应长期坚守绿色矿山理念; 清洁生产作为绿色矿山建设的核心任务与目标, 建立其体系的意义重大; 社群环境和谐稳定与绿色矿山建设相辅相成。 “四化” 总结了绿色矿山建设过程中的成绩亮点。其中, 通过四大系统协助规范化管理矿山生产, 并利用各项规章制度保障运营稳定; 采矿过程机械化、 智能化提高了矿山生产效率; 生产过程低尘化、 无废化改进了生产工艺, 改善了矿区环境; 矿山环境绿色化是绿色矿山成果的具体体现。

本模型适用于大型建材非金属露天矿山, 并对其他露天矿山具有一定参考价值。 笔者认为模型适用的条件可概况成以下几种情况:

(1) 大型矿山。 矿山若生产规模足够, 或储量极为丰富, 适宜且有必要统筹开展绿色矿山各机械化、智能化系统布置; 反之则应有所侧重, 择重点工程加以实施。

(2) 露天矿山。 开放式的作业面有更好的发挥空间, 如: 便于大型机械设备施工, 便于集中监视管控系统的布设, 爆破过程高压水雾抑尘技术在广阔场地亦有良好运用, 等等; 但露天采矿对地貌环境改变较大, 对后期的复垦治理提出了较高的要求。

(3) 建材非金属矿山。 矿山产品为建材用石材、石灰石, 生产工艺较为简单, 过程以破碎、 运输过程的抑尘控制为关注重点, 通过实施全封闭式破碎系统、 全封闭式骨料综合利用系统、 全封闭式皮带运输及军花贮存系统, 配合道路运输的自动化喷雾抑尘系统等手段, 较易达到低尘化清洁生产目的。

(4) 较完善的安全生产管理体系。 绿色矿山管理体系基于矿山安全生产管理体系而建立, 又独立于后者之上, 一个完善的政策、 制度有利于保障绿色矿山建设各项工作落至实处。

此外, 绿色矿山建设还需考虑矿山基建条件、 管理及技术团队、 资金保障等条件, 进而制定适宜自身环境的绿色矿山建设实施方案, 落实绿色矿山建设工程逐步到位。

4 结论

矿山通过推行“四化三体系” 建设, 改变了企业面貌, 提升了企业的形象; 强化了企业内部管理, 提高了经济效益和社会效益; 强化了安全管理, 增强了安全意识。 总体而言, “四化三体系” 的运用, 增强了矿山抵御风险的能力, 一定程度上拓宽了矿山继续生存的条件, 对中国其他露天型矿山建设具有一定的参考意义。

注释:

① 国土资源部办公厅等《关于开展绿色矿业发展示范区的函》(国土资源厅函[2017] 1392 号)。