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新中國成立以來,在中國共產黨的領導下,我國礦業(yè)發(fā)展取得了巨大成就。與此同時,我國礦業(yè)科技也從無到有,從落后到先進,發(fā)生了翻天覆地的變化。
礦業(yè)科技逐步實現(xiàn)自主化
新中國成立后,我國礦業(yè)科技舊貌換新顏,取得了日新月異的變化,逐漸建立了找礦勘探的基本工作體系,在全國范圍內開展了大規(guī)模的礦產普查勘探工作。
彼時,蘇聯(lián)的地質類學科和礦山機械及技術類學科迅速被引入國內。1951年,我國開始發(fā)展勘查地球化學,1954年首次開設了找礦勘探地質學課程。
我國的礦山開采技術設備從引進、仿制國外先進設備逐漸向自主研發(fā)制造轉變。露天開采方面,從蘇聯(lián)及美國引入了鋼繩沖擊鉆、潛孔鉆、牙輪鉆機、汽車等設備,仿制了蘇3m3鏟,自主生產了WK-4系列電鏟。地下礦山開采方面,20世紀50年代后期仿制了蘇聯(lián)手持式、氣腿式、支架式、上向式風動鑿巖機、電耙絞車;20世紀60年代,開始自行設計制造電耙絞車;20世紀70年代,研發(fā)了獨立回轉式鑿巖機、鑿巖臺車和天井鉆架等設備。
科技創(chuàng)新與應用加速推進
改革開放以來,我國礦業(yè)科技乘著改革開放的春風,破浪前行,一路高歌猛進。
隨著勘探行業(yè)的快速發(fā)展,我國開始實施以找礦為目的的“區(qū)域化探全國掃面計劃”,加強成礦規(guī)律及成礦預測研究,采用地質、物探、化探、遙感、數(shù)學、鉆探等綜合方法開展立體找礦。加之計算機等電子設備的興起,新的勘探技術和方法得以廣泛研究和應用。
這一時期,我國礦山開采技術和設備快速發(fā)展,很多技術設備逐漸實現(xiàn)國產化并走向全球。20世紀90年代初,我國自主生產的牙輪鉆機首次打入國際市場,遠銷海外。我國還自主研發(fā)或與美國等國家聯(lián)合研發(fā)了電鏟、電動輪汽車、膠帶運輸機等露天礦山開采設備,以及大孔徑潛孔鉆機、液壓鑿巖機、鏟運機等地下礦山開采設備。
20世紀90年代,科技發(fā)展從采礦工藝與設備的不斷進步,逐漸向自動化技術和計算機以及以計算機為核心的信息技術在礦山的推廣應用轉型。露天礦山運輸自動調度系統(tǒng)的研發(fā),將信息技術應用在礦山輔助設計、建模、管理、監(jiān)測等其他方面。
進入21世紀,我國經(jīng)濟發(fā)展對礦產資源的需求不斷增加,礦業(yè)科技發(fā)展呈突飛猛進的態(tài)勢。
我國自主研發(fā)了深海淺地層巖芯取樣鉆機及勘探工藝、深海極端環(huán)境的探測與采樣裝備技術、MAPGIS地理信息系統(tǒng)等勘探設備和技術,對南海、青藏高原進行航磁調查,對西藏、云南、海南等地以及我國海域進行了地質與資源調查評價,建立了“中華人民共和國1∶50萬數(shù)字地質數(shù)據(jù)庫”,提出了綜合信息礦產預測理論與方法體系,對我國主要成礦區(qū)帶、成礦體系進行了資源遠景及成礦評價,對地球化學填圖的戰(zhàn)略、方法、技術與應用進行了深入研究。2005年,對西南“三江”地區(qū)進行的銅、金、多金屬成礦系統(tǒng)與勘查評價發(fā)現(xiàn)并評價了12個大型、超大型礦床,研發(fā)了GIS智能成礦預測評價系統(tǒng)和礦床礦體定位預測新技術。2011年,由自然資源部中國地質調查局主導的青藏高原理論創(chuàng)新與找礦重大突破填補了青藏高原基礎地質調查的空白,提出了新的構造觀和成礦理論,研發(fā)了區(qū)域地質調查和金屬礦產快速勘查評價技術,發(fā)現(xiàn)了5條資源潛力巨大的成礦帶,改變了我國金屬礦產資源的分布格局。
隨著通信、運輸、能源、工程等領域的科技發(fā)展,我國礦山開采技術也實現(xiàn)了快速發(fā)展,自主研發(fā)了掘進機、大型礦山提升裝備等,并針對大型露天礦山、深部地下礦山的鉆進系統(tǒng)、連續(xù)采礦系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、電力能源系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等技術進行了攻關。神東現(xiàn)代化礦區(qū)研究實施快速建井技術,在10個月內建成投產了生產能力800萬噸/年的榆家梁礦。
選礦方面,我國研發(fā)了BGRIMM系列浮選機,對鋁、鐵、銅、鋅、錫、鎢等戰(zhàn)略性礦產資源的選礦技術開展了針對性的研究,開發(fā)了柿竹園法、拜耳法等選礦新技術。
綠色礦山技術開始引人矚目,礦山電力能源應用、金屬礦無廢開采、礦山生態(tài)修復、城市采礦等技術均取得進展。
其間,礦山安全技術同樣備受關注。我國對露天礦山的安全開采、尾礦處理,地下礦山的滲水、防火、安全監(jiān)測系統(tǒng)等技術進行了攻關。
關鍵技術不斷獲得突破
黨的十八大以來,習近平總書記把創(chuàng)新擺在國家發(fā)展全局的核心位置,高度重視科技創(chuàng)新。肩負保障國家能源資源安全重任的礦業(yè)科技在這期間闊步發(fā)展,很多技術趕超了國際領先水平,在加速推動科技創(chuàng)新、堅定不移走自主創(chuàng)新道路上取得累累碩果。
礦產勘探理論不斷創(chuàng)新。提出了成礦系統(tǒng)理論、碰撞成礦理論、碰撞型斑巖銅礦成礦理論等,在中國東部中生代隱伏金屬礦找礦理論、膠東金礦理論技術、危機礦山接替資源勘查理論等方面取得了創(chuàng)新。礦產勘探技術設備,尤其是深海深地勘探技術設備取得的進展引人矚目,先后研發(fā)了海洋鉆井隔水導管、2000米內全液壓地質巖心鉆探裝備、地空協(xié)同時頻電磁探地系統(tǒng)、航空地球物理勘查技術系統(tǒng)。由中南大學主導研發(fā)的大深度高精度廣域電磁勘探技術與裝備的探測深度、分辨率和信號強度分別是世界先進方法CSAMT法的5倍、8倍和125倍,為深地探測提供了“中國范本”。
礦山開采設備向大型化、數(shù)字化發(fā)展。我國自主研發(fā)了數(shù)字化、自動化采礦平臺及軟件、千萬噸級提升容器、大功率提升機、礦井與車輛定位系統(tǒng)、長距離大運力帶式輸送系統(tǒng)等設備。由浙江大學等單位自主設計制造的盾構裝備填補了我國在復合盾構領域的空白,使我國的盾構設計與制造水平邁進了國際先進行列。礦山開采技術向智能化、地下開采、深地深海開采發(fā)展,在智能礦山、連續(xù)開采、機械化開采、快速鉆井、深井鉆井、露天井下協(xié)同開采、露天轉地下開采、海底大型金屬礦床開采等方面均有建樹。
選礦設備在大型化的同時愈發(fā)高效、環(huán)保。在浮選機大型化、多流態(tài)梯級強化浮選、弱磁性礦石高效強磁選、高性能大型振動篩、細微礦物顆粒封閉循環(huán)利用高效節(jié)能分離等方面取得突破,同時針對煤炭、硫化礦、鎢礦、鎢氟磷等含鈣礦物資源的選礦分離技術進行了攻關。
“綠水青山就是金山銀山”,礦業(yè)科技也積極踐行可持續(xù)、環(huán)保的發(fā)展理念,礦山與環(huán)境協(xié)調發(fā)展、礦山廢石廢水資源化利用、廢棄礦山修復、礦山清潔生產、金屬礦物回收等關鍵技術均取得突破性進展。
人工智能是新一輪科技革命和產業(yè)革命的重要驅動力量,智能化無人采礦是實現(xiàn)采礦安全高效最大化、最根本、最有效、最可靠的方法,是我國礦產資源可持續(xù)開發(fā)的重要保證。
隨著信息、通信和人工智能技術的進步,無人采礦將向以高速數(shù)字通信網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、智能采礦設備與工藝等集成化為特征的高級無人礦山發(fā)展。屆時,無人采礦的設備和控制系統(tǒng)將具有智能目標識別與感知、自主記憶、自主判斷、自主決策等功能,不再需要通過外部遙控來實現(xiàn)。
當前,國內礦業(yè)界在加速智能化采礦技術研究與推廣應用方面,做了大量卓有成效的創(chuàng)新性工作,取得了巨大進展,極大地縮小了與國外的差距。
總體上看,我國采礦技術已達到國際先進水平,但仍有一批中小型金屬礦山,設備較為落后,先進設備依賴于進口,因而制約了設備換代升級和先進采礦技術的推廣應用。國家和科研系統(tǒng)必須加大科技和經(jīng)費投入,盡早實現(xiàn)大型自動化設備國產化,為加強我國智能化采礦技術的推廣應用創(chuàng)造可靠條件。
在中國共產黨的正確領導下,乘著新一輪科技革命和產業(yè)變革的東風,礦業(yè)科技必將百尺竿頭更進一步,更加廣泛深入地應用5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云技術等新興科技,為礦業(yè)的高效、智能、安全、健康、可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎,為科技強國建設添磚加瓦。
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