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    近期,北京探矿工程研究所(以下简称“探矿工程所”)研发的“基于云端智能控制及可视化的钻井液一体处理系统和方法”(专利号ZL202110667592.2)获国家发明专利授权。

    近年来,探矿工程所持续聚焦钻井液综合处理技术开展研发,已获批12项专利,实现了钻井液全生命周期的闭环不落地处理与资源再利用。该发明重点在智能化方面进行了升级改进,利用分析单元和专家系统进行双重分析判定,能够自动切换钻井液处理模式,同时新增了云端可视化控制功能,解决了以往运行模式判断不科学、控制方式单一的问题。

    目前,该技术已成功应用于新疆、甘肃、内蒙古等地战略性矿产资源勘查,有效减少钻井液材料的消耗和对环境的污染,提升了绿色勘查自动化智能化水平。

     
     
    探矿工程所钻井液综合处理技术研发取得新进展

    以矽卡岩型铅锌矿床为主的岩浆-热液型Pb-Zn矿床是世界上重要的铅锌矿床类型,提供了全球约11%的铅锌资源量。这类矿床的成岩成矿过程在时间上具有特征的多期多阶段性。然而,对于这一成矿过程各阶段流体是由单一岩浆流体独立演化而成,还是岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,目前还存在较大的争议。

    纳如松多矿床位于冈底斯北缘多金属成矿带中段,是带内矿化类型最丰富、勘探开采程度最高的大型岩浆-热液型铅锌矿床。目前在该矿床内已识别出隐爆角砾岩型、矽卡岩型、矿层型和脉型四种矿化型式,控制铅锌资源量超160万吨(平均品位:Pb 5.32%、Zn 3.84%)。矿床内不同类型矿化均发育多个成矿阶段和不同的矿物组合,使之成为研究上述科学问题的理想对象。基于此,中国地质科学院地质研究所刘英超研究团队对纳如松多铅锌矿床进行了系统的野外调查和详细的岩相学观察,并结合原生流体包裹体显微测温和LA-ICP-MS原位成分分析、HCh热力学模拟计算等方法,取得了以下重要认识:

    一是纳如松多最具规模的矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化是同期热液流体产物,二者的成矿流体均为岩浆热液来源。流体包裹体显微测温和原位成分分析表明,矽卡岩型矿化成矿前流体具有高温高盐度特征,富含较高的Na、K、Pb、Zn元素;矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化成矿期流体性质相似,均具有中高温低盐度特征,且富含相似的Na、K、Pb、Zn元素(图1)。此外,两种矿化形式的成矿流体具有较高的Zn/Na、K/Na和Mg/Na比值以及较低的Ca/K比值,具有和岩浆流体一致的Cl/Br比值,表明纳如松多矿床的成矿流体来源于岩浆热液。矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化发育在同一成矿系统内。

    图1 纳如松多铅锌矿床不同矿化阶段流体包裹体成分的箱式图解

    二是纳如松多铅锌矿床各阶段成矿流体是由岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果。与成矿前流体相比,成矿阶段和成矿后阶段流体中的Cs/(Na+K+Mn+Fe)和Rb/Sr比值要高1~2个数量级,而流体中的Sr/(Na+K+Mn+Fe)比值存在相反的演化趋势(图2)。进一步通过HCh模拟计算的矿物组合和金属络合物相态发现,随着水岩反应的进行,成矿前热液流体中铅、锌金属络合物在所有温压条件下仍旧存在过饱和状态,无法以硫化物的形式沉淀;成矿期热液流体中的铅、锌络合物呈持续降低的趋势,并伴随有金属硫化物沉淀(图3)。表明成矿前和成矿期的热液流体并非是单一的岩浆流体独立演化形成,而是由岩浆房不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,且成矿期的热液是经历了更加强烈的结晶分异作用的岩浆房出溶的流体所形成。

    图2 纳如松多铅锌矿床矽卡岩型矿化流体包裹体元素比值与均一温度关系图解

    三是重建了纳如松多铅锌矿床成矿流体演化及金属迁移沉淀过程。岩浆房早期出溶的超临界流体上升过程中始终保持高温状态,当运移到近地表1 km深处穿过气-液相线时,流体发生相分离形成高盐度的液相(42 wt % NaCl equiv)和低盐度、低密度的气相。随后这种高盐度流体运移到碳酸盐岩地层,并发生水岩反应形成进化矽卡岩阶段的石榴子石、辉石等矿物。这种由气相组成的小密度气流柱聚集在岩浆顶部,在上升过程中随着压力的骤降,在典中组火山岩地层中发生隐爆作用形成角砾岩筒。随着下伏岩浆房持续冷却和不断地分离结晶,晚期出溶的热液流体沿着不同的冷却路径上升。流体发生急剧的降温降压,当冷却到400℃时,浅地表岩石由塑性转变为脆性,外界条件由静岩压力变为静水压力,此时的流体穿过气-液相饱和曲线,热液流体发生沸腾作用,分离成大约4.5 wt % NaCl equiv的液相和低盐度的气相。此后,富含金属物质和硫的成矿流体向外围地层迁移,在岩浆顶部的隐爆角砾岩筒内胶结火山岩角砾,形成隐爆角砾岩型铅锌矿化;在远端碳酸盐岩地层中发生接触交代作用形成矽卡岩型矿化。

    图3 HCh热力学模拟矽卡岩不同阶段pH、Eh值、矿物组合及金属络合物图解

    该研究通过对冈底斯北缘多金属成矿带内纳如松多铅锌矿床开展原生流体包裹体显微测温和原位成分分析、热力学模拟计算等工作,揭示了岩浆-热液型铅锌矿床各阶段成矿流体是由岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,研究结果对岩浆-热液型铅锌矿床的流体演化过程提出了新认识,对该类矿床的找矿勘查提供了新依据。

     
     
    岩浆-热液型铅锌矿床多期流体脉冲与成矿取得新认识

    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

    安全训练

    新时期地质调查工作对象、领域、内容、工作手段发生重大变化,以往单一的地质调查逐步向山水林田湖草等多门类自然资源综合调查转型。外部形势的变化对于人员素质、装备性能以及安全知识储备方面都带来极大挑战。安全生产领域一旦出现“认不清”“想不到”问题,那么“黑天鹅”“灰犀牛”事件就会发生,给职工群众带来极大伤痛,严重制约单位良性发展。中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心(以下简称乌鲁木齐中心)牢固树立安全发展理念,始终坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,深入研究新时期地质调查安全生产特点规律,把握稳中求进总基调,将学习贯彻党的二十大精神转化为履职尽责实际行动,为地质调查事业发展提供坚实的安全保障。

    一、实现“本质安全”目标,擦亮“定盘星”

    本质安全是指装备、设施或技术工艺在设计阶段就将一些极易造成人员伤害的因素规避掉,确保安全生产。

    培养本质安全型职工。乌鲁木齐中心充分认识到“人”在安全生产中的核心作用,择优配强项目组技术人员。以《地质勘探安全规程》学习为抓手,区分水、工、环等工种开展岗前培训,突出季节性事故预防、自救互救、应急处置程序的掌握。不断增强人员安全意识,逐步变要我安全为我要安全,夯实本质安全中人员的理论基础;组织安全技能培训,重点开展新技术、新装备以及特种作业人员的培训,不断提高职工安全技能,有效减少“三违”行为,夯实本质安全职工的技能基础。

    选配本质安全型设备。乌鲁木齐中心根据作业环境和机械工况条件,将是否设置防护装置、是否配备电器联锁作为选配装备重要指标,有效避免事故发生,根据季节变化和设备状况,适时开展设备检修保养,消除设备隐患。地勘作业使用车辆较为频繁,扎实做好车辆每日出车、回场检查,落实好车场日统计制度,根据夏季高温车辆爆胎易发状况,给轮胎充填氮气确保胎压稳定,保证行车安全。针对有限空间等易燃易爆气体浓度高的作业场所,在充分做好通风工作前提下,使用防爆型电器设备,有效预防事故。

    科技创安实现本质安全。编制项目实施方案中,对于地势险要、生存难保障的地域,考虑应用遥感、无人机航拍等技术手段开展工作,减少人员伤亡。乌鲁木齐中心充分利用中国地质调查局安全生产管理保障系统实施安全监控,对危化品库房、钻机平台、野外矿区实施24小时视频监控,为野外人员、车辆配备北斗终端,准确掌握人员车辆所在位置。通过保障系统,及时发布恶劣天气预警信息,及时调整作业进度,遇到险情,实现“一键报警”。切实发挥管理保障系统通讯、监控、预警、响应“四位一体”监控作用。

    二、紧盯“重点问题”整改,筑牢“压舱石”

    结合近些年地勘单位发生的事故案例,不难发现车辆事故、特殊作业亡人、机械伤害等处于高发态势。

    突出车辆管理这个重点。要关注两个倾向性问题。一是租赁地方车辆,车辆所属单位为节约成本,减少车辆维保频次,对一些小问题存在侥幸心理。二是聘用地方驾驶员驾驶本单位车辆,驾驶员对车辆性能不熟悉,人车结合不到位。乌鲁木齐中心严格落实车辆会审制度,对车辆性能和驾驶员素质进行严格审查,开展经常性安全行车教育,提高驾驶员防御性驾驶能力,有效遏制车辆事故发生。

    紧盯特殊作业这个难点。乌鲁木齐中心特殊作业主要包含高处作业、有限空间作业、动火作业、临时用电作业等,特殊作业专业性强,安全要求高,管理不善极易发生事故。乌鲁木齐中心坚持作业许可管理制度,杜绝盲目蛮干。作业前制订风险防范措施,组织技术交底,配发安全防护设施,实施专人监护,保证特殊作业全过程安全可控。

    狠抓工程作业这个险点。槽探、钻探等工程手段使用机械设备频繁,工程作业管理不善极易造成重大人员伤亡。乌鲁木齐中心严格按照槽探、钻探相关技术规范布设施工现场,每班前做好安全技术交底,强调安全注意事项。夜班期间人员易疲惫,容易出现习惯性违章行为,要充分发挥班组长监督职责,确保不出现因行为错误而发生的工程事故,消除夜班管理“真空地带”。

    三、创建“双重预防”机制,打造“新引擎”

    新修改的《安全生产法》明确规定:生产经营单位必须构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制,健全风险防范化解机制,提高安全生产水平。贯彻双重预防机制要在全面推行安全风险分级管控的基础上,进一步强化隐患排查治理,突出风险管控、关口前移,努力实现安全风险自辨自控、事故隐患自查自纠。

    完善制度机制。乌鲁木齐中心成立相应机构,全面负责双重预防机制建设。科学建立安全风险管控和隐患排查治理制度,从制度层面对双重预防机制进行规范,明确各级职责、组织程序、监督检查以及考核奖惩措施,不断提升安全管理效果。开展专题培训,包括风险管理理论、风险评估方法和双重预防机制建设的要求等内容,让全体职工掌握双重预防相关知识,为双重预防机制建设奠定坚实的理论基础。

    组织风险等级评定。乌鲁木齐中心全面辨识施工中存在的危险源,主要从设备设施、场所环境、作业活动等维度,参照《企业职工伤亡事故类型》(GB-6441)的规定,将事故划分为物体打击、车辆伤害、机械伤害等20类事故类型。建立包括危险源位置、名称,可能导致事故途径,安全风险等级,管控措施,责任主体等内容的安全风险分级管控清单。在安全风险较高区域的醒目位置设置重大风险公告栏,标明应急处置措施及信息报告方式等内容,进而便于确定风险控制的优先顺序和应采取的风险控制措施。

    开展隐患排查与治理。乌鲁木齐中心完善事故隐患自查、自改、自报的管理机制,认真组织隐患排查,对排查出的事故隐患情况如实记录,建立事故隐患排查治理台账,对一般事故隐患坚持立查立改,对重大事故隐患一时整改不了的,做到整改措施、责任、资金、时限和预案“五到位”。乌鲁木齐中心将日常隐患排查情况通过职工大会、信息公示栏等方式及时向干部职工通报,重大事故隐患向上级安全管理部门报告,切实形成隐患整改闭环管理。双重预防机制犹如车之两轮、鸟之两翼,是避免生产安全事故发生的两道屏障,相互关联,不可分割。

    新时期地质工作要将实现“本质安全”作为出发点,开展任何工作都将安全风险考虑充分,有的放矢。在重点、险点问题上精准发力,充分运用双重预防机制,真正把风险控制在可接受范围内,把隐患消灭在萌芽状态,实现全面遏制事故发生的目标。

    联合救援演练

    乌鲁木齐自然资源综合调查中心:安全生产护航新时代...

    为热烈庆祝中国共产党成立100周年,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心举办了“波澜壮阔百年党史,砥砺奋进水环六十载”史料展参观活动。2021年7月14日,水环中心组织广大离退休职工参观展览,学百年党史,忆水环中心六十年发展史。

    本次展览以中国共产党历次全国代表大会为主线,展示中国共产党从建党之初顽强求索到长征路上奋勇向前,从抗日救亡力挽狂澜到协商建国共创伟业,从国家初创筚路蓝缕到“两弹一星”攻坚克难,从改革开放敢为人先到复兴巨轮劈波斩浪,充分展现了一代又一代中国共产党人始终不渝为中国人民谋幸福、为中华民族谋复兴,团结带领全国人民取得的举世瞩目伟大成就。

    同时,以不同历史时期影像图片及成果资料,展现水环中心在中国共产党领导下,紧密围绕国家和行业需求以及水工环地质领域的科学技术问题,从最初单一的水文物探找水队,逐步成长为集水工环地质调查、物探、遥感、钻探、仪器研制、信息管理等为一体的地调科研综合队伍,走过的60年风雨历程。

    参观过程中,一幅幅老照片,一张张地质成果图,让老同志们感慨万千。尤其是水环中心成立伊始就在这里工作的老同志,在照片前驻足良久,在他们面前展示的不仅是历史,更是曾经的过往,老同志们激动地讲述水环中心两次迁址、七次更名、数次变更隶属关系的发展历程,深情回忆着自己的工作经历,仿佛回到了自己的青春岁月,回到了曾经奋斗过的美好日子。作为水环中心建设发展的亲历者、参与者,他们曾经以地质事业的薪火相传为己任,曾经为水环中心的发展奋力拼搏,他们感慨那段艰苦创业的峥嵘岁月,也为今日水环中心取得的辉煌成就而感到无比自豪。

    回望百年路,重温六十载,老同志们祝愿祖国更加繁荣昌盛,祝愿水环中心更加蓬勃发展。

    水环中心离退休职工参观“波澜壮阔百年党史 砥砺奋进...

    地球是人类唯一的家园。人类生存在地球上,受惠于大自然的馈赠,无时无刻不依赖于自然生态系统。而对自然资源的过度索取,终将导致环境的破坏和生态的失衡。

    人类属于大自然。实现人与自然和谐共生,要尊重自然、善待自然、循自然之道。今天,我们邀请地质专家解读滨海湿地、黄土高原、青藏高原、东北黑土地、岩溶地区等不同生态系统中的“人与自然和谐共生”之道。

    青藏高原 

    敬畏高原 和谐共生 

    张璋 任淑珍

    青藏高原被誉为“世界屋脊”,是全球海拔最高的地区,是我国西南地区的重要自然屏障,拥有得天独厚的生态资源环境系统。

    高原上有海拔7000米以上的山峰50多座,其中以珠穆朗玛峰和乔戈里峰这两座世界第一、二高峰最为出名。除了巍峨的群山,还有气势磅礴、一望无垠的高原平原,配以广布的冰川、深邃的峡谷,以及丘陵和宽谷盆地,使得青藏高原地貌景象万千,繁而不杂。它们共同勾勒出了世界第三极的轮廓。

    较高的平均海拔,使得青藏高原大部分地区年平均温度低于5℃,相较地球同纬度其他平原地区低15℃左右。北部的羌塘地区更是有明显的冰封期。同样由于海拔较高的缘故,高原上空气稀薄,因而日照充裕,紫外线强烈,同时也导致了最高可达30℃的日温差,因此只有较少动植物能够适应。但是这些极端的气候环境特征,随着地势由西向东下降而逐渐缓和,到藏东南部地区气候已经较为适宜,因而这里的居民数量也相对较多。

    青藏高原经历了复杂的地质演化过程,又具独特的气候环境,因此孕育了丰富的矿产、能源资源。全球重要的东西向特提斯构造域贯穿整个青藏高原,复杂的原—古—新特提斯洋演化历程使其具有十分优越的成矿地质背景,涵盖了冈底斯—喜马拉雅、羌塘—三江和秦岭—祁连山—昆仑山三大国内成矿域,是我国矿产资源集中蕴藏区。同时,青藏高原的地热蕴量居全国第一位,水能、风能、太阳能等也具有丰富的储量和良好的发展前景。

    位于西藏拉萨市区以北90千米的羊八井地热发电站,在被系统开发以前,由于不断涌出高温的泉水,使其周围动植物稀少,偶有路过的牧民也会多一份小心以免被烫伤。而在地热发电站建成之后, 曾经被认为是“麻烦”的地热水变成了清洁能源,随着发电量的逐步提升,惠及的用电居民范围也持续扩展。

    除了对地热资源的利用,青藏高原西北部地区发展游牧经济、中部地区种植农业、东南部地区开发利用自然资源等,都是高原人民尊重自然、合理利用资源的真实写照。

    请善待自然,为子孙后代留住这片高原净土!

    (作者单位:中国地质调查局成都地质调查中心)

    黄土高原

    山沟里打坝 山坡上种田

    徐永

    在黄土高原水土流失地区,为拦泥、淤地、蓄水、建设农田等,往往在各级沟道中修建坝工建筑物——淤地坝。

    规模较大的淤地坝,淤积范围大,设施齐全,尤其是具备完备的排水设施。这种淤地坝造价较大,修建需要一定的技术含量。但在黄土高原,更多是广大农民自发修建的比较小的淤地坝。有些地方还有微型坝,因为形似燕子窝,俗称“燕窝”。上世纪六七十年代,响应国家号召,村村修梯田打坝。山顶上或者半坡上修梯田,保证水不下山;山沟里打坝,保证泥不出沟,治理水土流失效果显著。可以说,在遏制黄土高原水土流失和减少入黄泥沙方面,淤地坝发挥了巨大作用。

    淤地坝在保障生态效应的同时,经济效益也非常可观。因为坝地中水分和养分条件较好,农作物产量较高。一般在坝地中种植玉米等相对高产的作物,同等条件下淤地坝产生的经济效益是梯田的3倍、坡耕地的6倍。

    其实,淤地坝在很久以前就有,最早的淤地坝可以追溯到明清时期。但当时的淤地坝不是人为有意修建的,而是滑坡和崩塌形成的堰塞湖,水逐渐排干后形成的坝地。当时,人们将这种地稍加改造后进行耕种,发现这种地不仅产量大,而且方便耕种,于是就充分利用。后来慢慢由被动改为主动,在黄土高原普遍推广。现代最早人为修建的淤地坝是1945年在白鹿原鲸鱼沟中修建的。黄土高原广大地区20世纪五六十年代开始逐渐发展淤地坝,到20世纪七八十年代达到高潮。目前黄土高原存留的大部分淤地坝都是在这个时期修的。

    当然,淤地坝也面临一定的生态环境问题。如遇到大暴雨时可能会发生连续溃坝。此外,淤地坝还有一个比较明显的问题,就是两侧边坡崩塌滑坡频发。近年来,修建淤地坝或者治沟造地时,为了扩大坝地面积多利用机械开挖两侧边坡的坡脚,无疑增加了地质灾害的发生几率。

    当前,黄土高原淤地坝面临的一个困局是,最初修建淤地坝多为了耕种,但现在随着社会经济和城镇化的发展,对淤地的需求明显衰减。新时期,淤地坝的作用到底是什么?淤地坝的社会经济效益如何?什么地方适合新建淤地坝?这将是迫切需要科学家解决的问题。最近几年在调查中发现,部分地区将淤地坝和旅游、生态农业、养殖等结合起来,不仅有生态效应,而且经济效益可观,应当是一个不错的发展模式。

    (作者单位:中国地质调查局西安地质调查中心)

    岩溶地区

    治理石漠化 石窝里生“金”

    喻崎雯

    我国西南地区是我国碳酸盐岩层分布最为集中的地区,也是世界三大岩溶集中连片区中面积最大、岩溶作用发育最强烈的典型地区。这里,山岩裸露,土层浅薄,地表水严重缺乏,生态环境十分脆弱。在人类不合理的社会经济活动的作用下,脆弱的生态系统更是不堪一击:植被破坏、土壤退化、岩石裸露,土地生产力严重退化。

    在自然因素和人为因素的双重作用下,石漠化成为我国西南地区最为严重的生态问题之一。

    造成石漠化的自然因素包括岩性、土壤、气候、坡度等。岩性方面,纯质碳酸盐岩地质背景条件下,石漠化更容易发生。由于碳酸盐岩坚硬、持水性低、孔隙度小,加之岩溶裂隙、溶洞等岩溶通道发育,普遍具有地下地表双层空间结构,不利于水土资源保存,导致岩石裸露率高。而碳酸盐岩自然成土速度慢,缺土、少水的生态环境下植被生长速度较慢,也加快了石漠化的进程。

    导致石漠化的人为因素有:过度开垦、过度放牧、矿山开采等。过去迫于人口压力,人类在原本贫瘠的土地上将林地、草地辟为耕地,种植玉米、土豆等粮食作物,且牛、羊以放养为主,毁坏林草植被,导致土壤易被冲蚀。而矿山开采活动,由于强烈的人为扰动造成局部的水土流失和植被破坏,造成大量的山体剥离,形成岩石裸露。

    人为因素是造成缓坡地段石漠化的主要原因。单一的农业结构致使石漠化地区土地生产力低下,农民增收困难,于是形成“越穷越垦、越垦越穷”的恶性循环。据统计,石漠化引起的水土漏失、植被退化、岩石裸露以及耕地流失,导致了4200万缺水人口和5000万贫困人口。

    进入新世纪以来,中国地质调查局会同省级人民政府及相关部门,组织岩溶地质研究所等单位,向西南岩溶地区石漠化“宣战”,形成了以岩溶流域为单元—地质调查为基础—岩溶水开发为龙头—选择适生植物发展生态产业为突破口—人与自然协调发展的石漠化综合治理科学思路,以及试验先行—示范带动—辐射推广的行动方略,在广西建立了果化、弄拉等石漠化综合治理示范区。

    通过开发表层岩溶泉、配套修建水柜等方式,1000多万人喝上了“自来水”,同时也解决了当地部分耕地灌溉用水问题;通过土壤种子库植物调查和特色植物引进培育试验,筛选出火龙果、金银花、苦丁茶、赤苍藤等多种适生特色植物,最终形成具有代表性的特色生态产业,带动周边县市百姓脱贫致富。如今,示范区内曾经的石山已被葱茏的树木覆盖,弄拉示范区基于优美的峰丛地质景观还发展了新型岩溶景观生态旅游业,人民收入大幅增加,成为我国乡村振兴和生态文明示范村建设的样板。

    尊重自然、顺应自然,是实现人与自然和谐共处、协调发展应遵循的基本原则。岩溶地质工作在石漠化综合治理区取得的显著成效,正是推进人与自然和谐共生的生动实践。相信随着科学研究的不断深入和科技水平的不断提升,岩溶地区的山水景观将更加秀丽,人民生活也将越来越幸福。

    (作者单位:中国地质调查局岩溶地质研究所)

    滨海湿地

    抢救性保护 合理化利用

    杨士雄 叶思源

    湿地,被誉为“地球之肾”,仅覆盖地球表面的6%,却为地球上20%的物种提供了生存环境。

    我国湿地面积占世界湿地面积的10%,位居世界第四、亚洲第一。其中,滨海湿地是连接海洋和陆地的重要过渡地带,兼有水、陆两者的生态功能。滨海湿地拥有着盐沼、滩涂、红树林、珊瑚礁、海草床和浅海水域等多种类型,被认为是地球上生物多样性最高的生态系统。

    滨海湿地不仅蕴藏着丰富的水资源、土地资源和生物资源,还具有保护生物多样性、为生物提供栖息地、涵养水源、控制海岸侵蚀、降解污染物、调节气候等重要作用。

    我国滨海湿地总面积为579.59万公顷,占全国湿地面积的10.85%,分布于我国东部沿海11个省(市)和港澳台地区。但在过去的半个世纪里,受人类经济活动的影响,在海平面上升、海岸侵蚀、近岸环境污染、滩涂围垦等自然与人为因素的共同作用下,大面积的滨海湿地资源遭受破坏,并逐渐退化,甚至消亡。截至目前,中国已经损失了53%的温带滨海湿地、73%的红树林和80%的珊瑚礁。仅有24%的滨海湿地被列为保护地,远低于全国湿地平均43.5%保护水平。

    要抢救性地保护滨海湿地,必须科学制定滨海湿地利用政策,合理布局滨海区域生产、生活、生态空间,加强沿海区域水污染治理,建立滨海湿地保护网络体系,加强对敏感物种的针对性保护。近年来,我国对湿地保护工作非常重视,湿地保护工作不断得到加强。在湿地调查和研究、立法和规划、自然保护区建设、湿地恢复重建、国际合作和宣传教育等方面都取得了显著成就,但是湿地保护工作依然任重而道远。

    古往今来,受惠于大自然的馈赠,滨海湿地充当人类宜居环境的天然“空调”,维持了海岸带的生物多样性。绿水青山就是金山银山,实现人与自然的和谐共生,是新时代赋予我们的新使命。朝霞与鹭鸟齐飞,碧水共蓝天一色。保护湿地,建设湿地,就是在保护和建设我们赖以生存的家园。

    (作者单位:中国地质调查局青岛海洋地质研究所)

    东北黑土地

    破解生态密码 保障粮食安全

    戴慧敏

    黑土地是大自然给予人类的得天独厚的宝藏。全球仅有四大黑土区,分布在我国东北地区、美国密西西比河流域、乌克兰大平原和阿根廷潘帕斯草原,总面积约9.16亿公顷,仅占地球陆地总面积的6%左右。

    我国东北黑土区总面积约100多万平方千米,其中典型黑土地以弯月状分布于黑龙江、吉林两省,面积约17万平方千米,目前已开垦出耕地700多万公顷,粮食产量占两省的60%以上,是中国最大的商品粮生产基地。

    由于黑土土壤生境湿润寒冷,微生物活动较弱,有机物分解慢,腐殖质含量高,人们常用“一两土二两油”来形容黑土地的肥沃。但人们在黑土地开垦初期错误地认为,肥沃的黑土地可以在没有任何投入的情况下可持续利用,进而以掠夺性生产方式开垦黑土地,导致黑土地质量下降。

    有调查研究显示,黑土区平均每年流失0.3~1厘米厚的黑土表层,土壤有机质每年以1/1000的速度递减。由于多年水土流失,黑土区原本30~100厘米厚的黑土层有的只剩下20~30厘米,有的地方甚至已经露出黄土母质,基本丧失了生产能力。按这一流失速度测算,黑土地现有的部分耕地再经过40~50年的流失,黑土层将全部消失。

    中国地质调查局沈阳地质调查中心实施的黑土地质量地球化学调查,截至2019年完成东北黑土地耕地覆盖区50万平方千米。调查结果显示,黑土地土壤基本无重金属污染,黑土地环境质量依然优越,土壤质量以良好和优质为主。而且,还在黑土地分布区发现了大量的连片富硒土壤。

    黑土地关乎国家粮食安全与生态安全,黑土保护刻不容缓。但如何实现对黑土地保护性开发,以及如何对退化的黑土地进行修复,都是亟待解决的问题。

    所幸,有关致力于破解黑土地生态密码的地质科学研究项目正在进行。中国地质调查局沈阳地质调查中心已获取了东北黑土区不同时期(1985年、2000年、2017年)土地利用变化、水土流失影响因子、生态问题专题因子等,开展了土地利用类型相关转换的研究,初步构建了数量与质量相结合的黑土退化动态监测体系。这些成果详细介绍了当前黑土区土壤的厚度、剖面构型等特征,以及土壤中有机质、氮、磷、钾、微量元素和稀土元素等化学元素的含量,反映了黑土地的最新状况。

    摸清资源家底,明确保护方法,并做好土地可持续利用规划,方能实现黑土地的保护性利用,夯实国家粮食安全的“压舱石”。

    (作者单位:中国地质调查局沈阳地质调查中心)

    循自然之道 享地球之美

    编者按:作为自然资源的重要组成部分,矿产资源与山水林田湖草资源共同构筑起一幅多彩而珍贵的大自然画卷。在这幅地球馈赠的大自然画卷里,矿产资源不仅要有内在气质,还要有外在颜值,在有力支撑经济社会发展能源资源保障的同时,更注重绿色发展高质量发展的时代担当。对于地矿行业而言,开源是一方面,依靠科技创新和技术进步的“节流”,即矿产资源综合利用,也是不可或缺的另一方面——既提高了资源的利用效率和可持续性,又减少了尾矿排放及环境影响。

    “既要金山银山也要绿水青山”。珍惜自然资源,珍惜矿产资源,方可守护好我们的绿水青山、金山银山。从“三位一体”的综合地质调查,到全国重要矿山“三率”综合调查与评价,新发展理念已在地矿领域落地生根,并贯穿于地质勘查、选矿富集、冶金提取、材料加工的整个矿产开发利用过程。作为专注于矿产资源综合利用的科研单位,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所多年来致力于矿产资源综合利用技术、装备的研发、推广,厚植工艺矿物学、难选冶金属矿产高效利用、非金属矿合理利用和二次资源循环利用等优势学科,在矿产资源综合利用及技术经济评价等方面走在了全国前列。

    值此第49个世界地球日之际,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所干部职工围绕“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”的主题,结合自身矿产资源综合利用工作的实际,从尾矿资源化利用、智能选矿技术研发、矿山地质环境保护、固体废弃物的处置、综合地质调查等方面进行了研究梳理、总结提炼,形成了多篇实用且具有科普价值的文章,现精选一部分,以飨读者,敬请垂注!

    不可或缺的矿产资源综合利用

    张艳娇 刘红召

    矿产资源综合利用目前已作为国策贯穿于地质勘查、选矿富集、冶金提取、材料加工整个资源开发利用过程,强调在开采利用矿床中主要矿产资源的同时关注共生、伴生矿产资源的利用效率。我国已探明的矿产储量中共、伴生矿占很大比例,全国25%的铁矿、40%的金矿、80%的有色金属矿及大多数煤矿都有共、伴生矿产。开展综合利用工作,既提高了资源的利用效率和可持续性,又减少了尾矿排放及环境影响。对部分资源而言,综合利用工作至关重要、不可或缺。

    山东石榴石矿选矿厂改造

    自然界中有部分元素,在地壳中含量很低,大都呈分散状态,很难形成独立的经济矿床。有独立矿物的,可以选矿富集目的矿物再冶金提取。没有独立矿物的,就只能选出其载体矿物再分离提取。这其中,如果载体矿物恰好是该矿床的主矿产,伴生组分可以随着主矿产的选矿富集而富集,其选矿回收成本最低,回收率相对也较高,在冶金提取主金属时作为副产品回收;如果载体矿物不是矿床的主矿产,但也能选矿富集,则伴生组分就可以回收,但需要论证经济可行性。还有一种情况,伴生有用组分分散在脉石矿物中,无法选矿富集,直接冶金加工成本昂贵,目前综合利用的可能性就很小。

    以金属铼为例,它具有高熔点、高硬度、抗蠕变性、抗腐蚀性以及良好的塑性,广泛应用于热电偶、金属涂层和电子工业。用于制造航空发动机涡轮叶片和发动机喷管,是其他金属不能替代的。此外铂-铼催化剂在石油催化裂化重整过程中极为重要。铼是自然界储量最少的金属之一,在地壳中丰度大约为10-9。世界上已探明铼储量2500吨,基础储量近10000吨,我国铼的保有储量237吨。铼没有具有开采价值的独立矿物,主要以类质同象形式分布在辉钼矿和斑铜矿中。开采利用钼矿床和铜矿床时,辉钼矿和斑铜矿的选矿提纯过程也就是铼的选矿富集过程。辉钼矿选矿中钼要富集数百倍,往往在钼精矿中才会检测分析铼的含量。铼随辉钼矿或斑铜矿进入精矿产品后,由于铼氧化物极易升华,在钼精矿焙烧和铜的冶炼过程中,铼与钼或铜分离进入烟灰和废酸,再通过离子交换或者萃取的方式从烟气淋洗液和废酸中提取。我国著名的钼产业基地栾川及金堆城,其选矿产品钼精矿中每吨均含有几十克铼,但长期没有合适的回收技术而无法综合利用。2015年,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所研究成功从钼冶炼的烟气淋洗液中回收铼的工艺,在栾川钼业公司与金堆城钼业公司推广应用,从而使宝贵的铼资源能够在这两家企业回收利用,并由此给企业带来了可观的经济效益。

    共伴生矿产同主矿产资源一样,都是大自然赐予人类的礼物。开展综合利用便是我们接受并珍惜这份分量虽小但极其宝贵的礼物。

    合理处置被放错位置的资源

    吕振福

    联合国环境规划署定义自然资源为“在一定的时间、地点条件下,能够产生经济价值,以提高人类当前和未来福利的自然环境因素和条件。”自然资源通常包括矿产资源、土地资源、水资源、气候资源与生物资源等。作为自然资源的一部分,矿产资源是人类赖以生存的重要基础,是国民经济健康发展的物质保障。矿产资源产业是基础产业,对国民经济发展起到了重要支撑作用,同时不可避免地会产生矿业固体废弃物。如何正确认识和合理处理这些被放错位置的资源?

    矿业固体废弃物通常包括废石和尾矿。废石主要指采矿环节采出的、低于工业品位且未能进入选矿等后续作业的固体物料。尾矿是选矿分选作业的产物之一,是入选物料富集得到精矿和中矿后的固体废弃物。尾矿包括物理选矿产生的固体废弃物,也包括堆浸工艺、全泥氰化工艺提取金、铜等金属后产生的固体废弃物。

    尾矿和废石的排放水平与矿产资源共伴生矿多、品位低的特征分不开。平均入选原矿品位在一定程度上决定了废石和尾矿排放水平。原矿品位低、剥离的废石品位更低,使得矿山废石量巨大。中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所“全国重要矿山‘三率’综合调查与评价”项目对2011-2015年全国代表性矿山的废石、尾矿产生情况大数据进行了系统研究,结果表明:一方面我国经济社会发展对矿产资源的需求巨大,另一方面我国矿产资源具有富矿少、贫矿多,独立矿产少、共伴生资源多的特点;我国不仅矿产品产量居于世界第一位,在生产矿产品的同时,排出矿业固体废弃物也非常之巨量。

    废石与尾矿都具有潜在的资源属性。随着技术进步、经济发展,越来越多的废石和尾矿被用于采矿采空区充填、直接用作建材或者用于生产建筑材料。采矿废石、选矿尾矿的综合利用具有越来越好的前景。根据“三率”调查统计,我国20种典型矿产矿山当年排放的废石中有17.77%被消耗利用,当年排放的尾矿中有18.97%被消耗利用。

    2015~2017年,“22种重要矿产资源节约与综合利用调查”项目通过开展1300座尾矿库取样、分析测试,在其中的210座尾矿库中发现具有综合回收潜力的有价组分。如果对这些组分加以回收利用,潜在经济价值达349亿元。

    上述发现的具有综合回收价值的尾矿多为上世纪五六十年代排放的有色金属尾矿,说明技术的时空特征和尾矿的二次资源特征。从二次资源的角度考虑,合理处置和保护固体废弃物更加重要。

    废石与尾矿都具有环境扰动属性。废石和尾矿处置不仅占用土地,而且可能产生有机和无机污染物,并通过土壤、水体、空气和生物链传导。从技术上讲,当前技术经济发展水平条件下排放的废石和尾矿,不可能实现100%再利用。相比较而言,妥善处置可能比试图利用更加迫切。因为矿山废石和尾矿引发的环境问题必须认真面对和妥善解决,同时如果处置和保护得好,在若干年之后废石还有可能成为资源。

    我国尾矿、废石要加强减量化、无害化和资源化工作,需要加强尾矿和废石的分类处置、有效保护、合理利用的标准化工作和技术创新。通过技术经济、环境效应和资源属性三位一体的综合评价方式来确定废石和尾矿是选择利用,还是选择处置和保护。通过不断加强技术创新,提高矿产资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率,促进废石和尾矿的源头减量化。

    矿石分拣机器人助推选矿技术智能化

    彭团儿 郭珍旭 陈明文 张继民 贾宇航

    矿石分拣机器人——智能光电拣选机是可以代替人工手选分拣矿石的智能化自动执行工作的机器装置,是集光、电、气、机为一体的具有感知、分析、推理、决策和控制功能的新型高端智能装备。它利用矿石表面特征、导电性、磁性、放射性及矿石对射线的吸收和反射能力等物理特性差异,借助各种探测仪器和执行机构实现矿石中有用矿物和废石分选。矿石分拣机器人可以拓展分拣物料的品种、粒度范围,提高分拣速度和精度,改善劳动条件。

    我国从上世纪60年代开始研制矿石拣选设备,70年代到80年代有了较大进展,但拣选理论和装备技术的发展远远落后于重磁电浮等传统选别技术,只停留在小试和工业试验阶段;90年代后期,光电选别装备——色选机在大米、杂粮等粮食加工领域快速发展,国内制造企业开始半学习模仿半自主开发色选机;从2000年开始,进口设备的市场份额大幅减少,国产光电色选机技术快速发展,色选机的规格、功能越来越丰富,多通道选别、二次复选、双面镜头检出、特殊波长光源等技术逐渐成熟;2012年后,随着矿石拣选预处理技术、高精度快速分拣、大颗粒拣选、规模化处理等行业瓶颈技术的突破,智能光电色选机逐步在非金属矿领域逐步推广应用。

    滑道式智能光电拣选试验机

    履带式智能光电拣选试验机

     

    智能拣选机工作原理及结构组成

    各种智能拣选机的组成都基本相同,主要由给料系统、照射及探测系统、信息处理系统和拣选执行系统四大功能部件组成。智能光电拣选机工作时,被选物料从顶部的料斗进入机器,通过振动器装置的振动,被选物料沿通道下滑,加速下落进入分选室内的检测识别区域,并从传感器和背景板间穿过。传感器将获得图像及数据信息经信息系统处理得出矿块品位或特征量化数据,做出决策输出信号,驱动机械打板或电磁阀工作分拣出目标颗粒至接料斗的废料腔内,而好的被选物料继续下落至接料斗成品腔内,从而达到选别的目的。

    给矿系统由料槽、给料机、滑槽、输送带等组成,使矿块呈单层、单列、多列均匀地给到机器的照射和探测系统。一般采用多级给矿,第一级控制给料量,第二、三级使矿石排队,矿块呈单层稳定离散状态,且矿块间拉开一定的距离。探测系统则通过敏感元件测定不同矿物的光学、磁学、电学或放射性环境下吸收、散射或反射特征参数作为选别依据。信息处理系统主要任务是对来自检测系统的矿块射线活度和光电信号经放大、降噪、整形、分析、转换后得出矿块品位或特征量化数据,与预定值比较后进入主控单元,做出决策,确定是否给执行机构发出命令。执行机构主要有机械挡板或高压气流两种,根据信息处理系统的命令通过使目标矿粒偏离正常运动轨迹,实现拣选分离。

    智能拣选机分类

    根据检测系统中矿物与不同波长电磁波作用吸收、散射或反射特征差异,拣选方法可以分为放射性分选法、中子吸收法、荧光法、X射线吸收法、紫外荧光法、光电法、红外法等。在各种拣选方法中,应用较多的主要是光电分选和X射线分选。根据X射线照射矿石后的不同特征反应,X射线分选法分为X射线荧光法、X射线激光法、X射线反射法、X射线吸收法等。光电法主要通过高分辨率传感器,在可见光条件下对原料进行颜色识别并剔除,从而实现分选。目前国内成熟的光电拣选机主要包括滑道式和履带式两种。

    滑道式拣选机利用斜槽滑道导矿,矿石在沿滑板平面下落完成检测和分离过程,适用于形状规则性的物料,不易翻转、干燥的块矿,具有结构简单、紧凑实用的特点。履带色选机使用皮带对矿石进行加速,使其稳定通过照射检测区域,具有给料平稳、输送物料种类多、色选精度高、破损小、产量高、带出比小、对物料的损伤相对轻微、破损小等特点,并且速度可控,产量可调整,可以具体根据客户的生产实际进行设计,但造价相对比较高。

    智能光电拣选实验室

    中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所依托原国土资源部公益性行业科研专项——《基于CCD技术智能光电拣选装备及矿石分选工艺研究》项目,建立了0.5吨/小时~2吨/小时规模智能光电拣选实验室,分拣矿石适宜粒度范围为2~25毫米,适用于钾长石、石英、滑石、硅灰石、方解石、蛭石等非金属矿分拣。项目采用智能光电拣选工艺与传统选矿工艺相结合,研发出光电拣选原矿预处理技术、中粗粒预选抛尾与湿法磨矿磁选精选联合选矿、花岗伟晶岩分质分类差异化分选、光电拣选与干法磨矿联合制粉等绿色节能选矿技术,对河南嵩县、方城、栾川,山西运城,内蒙古察右后旗、乌兰察布市等地钾长石矿进行拣选试验。

    根据项目研究成果,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所在所属原国土资源部矿产综合利用野外试验基地建设5~8吨/小时规模工业试验生产线,目前已投入使用。核心设备LS1200双层智能光电拣选机具备二次复选功能,单台机器即可完成尾矿扫选或精矿精选,实现预选抛尾或直接获得合格颗粒精矿。工业化智能光电拣选机检测识别系统采用云技术相机,深度识别微小而精细的杂质,实现高清扫描、精准识别及高速运算,高速动态捕捉并实时分析显示物料,真正实现分拣目标实时可视化。执行机构采用专用新型高频电磁阀,超低耗气量,实现最优带出比,超高打击精度,拥有完美的自修复系统,维护成本低,使用寿命100亿次以上。光源系统采用高性能LED光学系统设计、光控技术,免维护,降低能耗35%。

    智能光电技术在典型矿种分选中的应用

    河南方城某风化花岗岩钾长石矿主要类型为斑状二长花岗岩和中粗粒花岗岩;主要矿物为斜长石、微斜长石、石英;杂质矿物主要为磁铁矿、黑云母。其中,高品位长石呈肉红色,致密块状,部分白色石英呈大颗粒分布在钾长石矿石中,造成矿石总体长石含量低,产品附加值低。为获得高附加值钾长石,传统选矿方法采用磨矿后在酸性或中性环境下浮选分离长石石英,磨矿能耗高,浮选废水造成一定环境污染。根据长石石英颜色差异及解离粒度,采用智能光电拣选对5~15毫米粒级原矿进行分拣,原矿K2O含量6.3%,Na2O含量3.1%,分拣后获得颗粒长石精矿K2O含量9.7%,Na2O含量3.7%,精矿产率53.6%,回收率82.7%。通过拣选工艺实现粗颗粒长石石英分离,提高湿法制备钾长石粉原矿品质,降低废石入磨量,实现中低品位钾长石高值化利用。

    5~8 t/h智能光电拣选工业试验生产线

    河南嵩县某低品位石英脉型金矿属脉幅窄、贫化率高的矿脉,由于金与黄铁矿呈密切伴生关系,根据判定矿石黄铁矿与脉石矿物颜色和晶体形态差异,采用光电分选技术对不均匀成矿矿脉、均匀成矿矿脉的边界与围岩进行处理,使低于工业品位的低品位金矿通过预选抛废可以经济利用,预选抛尾产率37.37%,尾矿金属量损失率10.18%。该技术可部分取代效率低而成本高的选择性开采方法,提高采矿效率,提高资源利用率。

    自20世纪70年代以来,计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术迅猛发展,形成了先进制造技术,促进拣选装备技术向精密化、自动化、智能化、图形化、可视化、集成化快速发展,智能拣选逐渐成为科研院所关注和研究的焦点。以人工智能为代表的智能拣选装备技术作为一种低成本、环保高效的分选工艺,有望成为继重选、浮选、电选、磁选之后又一重要的工业化选矿方法,并在有色、黑色、稀有、放射性、贵金属元素的矿石以及非金属矿领域得到广泛应用。建立和发展完善的低品位矿石拣选资源化利用知识体系已经成为选矿行业发展的主要攻关方向之一。

    (该研究为原国土资源部公益性行业科研专项——《基于CCD技术智能拣选装备及矿石分选技术研究》)

    综合地质调查谱地质新篇

    马亚梦 谭秀民 赵恒勤

    当前,我国矿产资源供需矛盾日益突出。因此,要加大勘查力度,实施找矿突破战略行动。随着矿产资源全球化配置,需要统筹协调的问题逐渐增多,单一传统的资源调查方式已不能适应当今的新时代、大格局。在此大背景下,助推单一资源调查向地质资源潜力、技术经济条件、地质环境影响“三位一体”综合地质调查转变,形成资源环境综合评价及勘查开发布局对策建议显得尤为重要。

    何为“三位一体”

    “三位一体”的综合地质调查是秉承“绿色矿业”的理念,以问题和需求为导向,按照“综合部署、科技引领”的原则,进行的逐层深入研究。其基本研究内容是以资源基地为研究对象,全面梳理资源基地资源、环境、技术经济相关数据及研究成果,在资源条件调查与潜力评价、地质环境条件调查与影响评价、技术经济调查评价的基础上开展的综合评价。

    相较于以往着重于地质找矿的单一传统的资源调查方式,“三位一体”的综合地质调查更加突出成果的集成,在推进实施过程中需要遵循自然规律与经济规律,统筹部署好相关工作,完成新发现大型资源潜力基地从资源基地到适应经济新常态的产业基地的转变,其主要包括:

    地质资源潜力——注重矿集区各类地质勘查资料的收集整理、二次开发和综合分析,注重矿集区找矿预测研究,总结成矿地质背景、成矿规律和控矿因素,开展重点区域靶区优选、野外查证、成矿预测工作。

    地质环境影响——调查评价矿山地质环境现状,着重分析评价地质环境容量,预测矿产资源开发对环境造成的影响及危害;探索矿产资源开发地质环境影响变化机制及防控技术创新,提出矿产资源绿色开发地质环境防治的对策建议。

    技术经济条件——注重资源的综合开发技术研究,提高矿产资源综合利用水平;评估矿集区资源开发利用的前景,对资源开发的经济效益、社会效益、环境效益等做出科学评价和预测,推进当地资源开发的资源-经济-环境的协调发展。

    怎样“勘查开发”

    党的十九大报告中指出,“人与自然是生命共同体,人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然”,“为把我国建设成为富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国而奋斗”,这为我们矿产资源勘查开发工作指明了方向。

    现阶段,制约我国矿业经济发展的因素主要有以下几个方面:自然条件严酷,基础设施落后;矿产资源勘查投入不足,勘查程度普遍较低;矿产选冶加工技术研究滞后。因此,在资源环境综合评价的基础上,提出科学的资源勘查开发布局对策建议,不断提高地质工作服务经济社会发展的主动性和能动性,有助于将找到的矿产资源合理、有序、高效、集约、生态地开发出来。其主要内容是:依据矿集区成矿规律与成矿预测,结合国家和区域相关产业政策,划分矿集区勘查、开发基本区块;理论与实际相结合,构建资源勘查开发布局评价指标体系;建立评价标准,评价勘查、开发各区块的优劣度,提出适宜、科学的勘查开发布局对策建议。

    划分勘查开发区块——根据勘查区和开发区划分的依据,划分矿集区勘查、开发基本区块。勘查区的划分依据包括:不存在法律和其他禁止勘查的情况;矿集区成矿规律与成矿预测最新成果,包括矿床、矿点、矿化点及异常分布,找矿靶区分布等;整装勘查区勘查规划划定的预查普查区;矿产资源规划划定的重点勘查区。开发布局划分的依据包括:不存在法律和其他禁止开发的情况;区内存在已探明并具有一定资源储量规模的矿床;区内有一定的基础设施条件,区域范围有一定的工业基础;矿产资源规划划定的矿产资源开采区域。

    构建评价指标体系——评价的基本框架和指标体系的主体构成具有共同性和通用性,主要依据《矿产资源基地综合地质调查技术要求》中的矿产资源基地综合地质调查评价指标。此外,评价指标体系也应遵循因地制宜的原则,有关评价内容需要根据评价对象所处的经济地理和社会环境的不同而有所区别。也就是说,我国东、中部的矿产资源基地和西部矿产资源基地,在布局评价的指标设计上应该有所不同。

    勘查开发布局评价——主要包括评价指标的权重确定,评价指标的评分标准,评价指标的计算等。评价指标权重一般采用层次分析法来确定,把复杂事情分成若干有序层次,确定每一层次中各元素的相对重要性次序的权重;通过对各层次的分析,进而导出对整个问题的分析,即总排序权重。评价标准是指各级评价指标评价值的判别标准,起着一把尺子的作用,一个评价指标处于什么状态,用这把“尺子”去衡量,就可以清楚这个指标的状态是好还是坏。

    规划布局对策建议——根据区块评价的结果,借鉴国内外已有大型矿产资源基地的开发经验和管理措施,提出适宜的矿产资源基地勘查开发工作布局、资源规划、资源管理的政策建议。唤起全社会资源忧患意识,加强地质矿产勘查工作,实行开源与节流并重、开发与保护并重的方针,依靠科技进步,提高矿产资源勘查、开发利用水平,加强矿业规划管理,促进矿业经济可持续发展,为社会主义现代化强国建设提供安全、稳定、经济、可靠的资源保障。

    蕴藏在尾矿中的宝藏

    王威

    尾矿具有环境危害性和资源性的双重属性。近年来,尾矿的资源属性受到我国各级政府和生产企业的高度重视,尾矿资源化的发展趋势日益清晰,尾矿综合利用将是21世纪矿产综合利用范围最广、潜力最大的领域。因此,从国内尾矿资源的实际出发,开展系统调查评价,厘清尾矿利用、保护和处置的边界和先后次序,提出规模化消纳、资源化利用、无害化处置总体解决方案,实现尾矿资源化利用的同时,最大限度地消除其对周边环境的威胁,有着十分重要的经济效益和社会意义。

    尾矿是矿石经粉碎、选冶形成精矿后的剩余部分。我国尾矿来源按行业划分主要包括黑色金属尾矿、有色金属尾矿、稀贵金属尾矿和非金属矿尾矿。

    根据《中国矿产资源节约与综合利用报告(2016)》,截至2015年度11月底,我国在用或者未治理尾矿库有9565处,尾矿累计量超过200亿吨,占地约100万亩。矿石空场填充是尾矿利用的重要方式,占尾矿利用总量的53%,金矿石、铜矿山的尾矿及其他有色和稀贵金属矿山、铁矿山是尾矿充填利用的主要方向,分别占尾矿利用总量的18%、23.6%和11.4%。

    虽然我国尾矿综合利用起步较晚,但由于各级政府和生产企业的高度重视,我国矿产资源综合利用及矿山环境治理已经快速起步并取得了很大成绩,但还需进一步加强尾矿资源化利用领域研究,提高有价组分综合利用水平,丰富尾矿资源化利用的方法途径,实现尾矿利用由“削足适履”到“量体裁衣”的转变。

    中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所在地质调查项目支持下,开展铜、铅、锌、钼、金和萤石矿山尾矿调查评价,完成了1300个尾矿库的调查,形成了尾矿综合利用特征大数据,同时,发现了一批稀有稀散组分高的尾矿。栾川地区尾矿库中赋存高于工业品位的钨金属量>5万吨(估算),达到大型规模;在其他尾矿库中还发现了高于或接近工业品位的金1.1316吨,银114.3604吨,钴3581.4吨,铅36.152万吨,锌21.294万吨,萤石26.685吨(估算)。筛选其中42个尾矿库尾矿进行综合利用技术研发和评价,发现有38个尾矿库尾矿综合利用技术经济合理,这说明尾矿资源化具有广阔的前景。

    铁尾矿、铜尾矿和黄金尾矿分别占我国尾矿的51%、19%和13%,是我国主要的尾矿类型。铁尾矿的综合利用主要体现在铁矿物的回收利用、用作建材原料、用做土壤改良剂和微量元素肥料、进行生态恢复等。铜尾矿综合利用主要有铜尾矿再选、用于矿井充填或复垦土地、用于生产建筑材料等。金尾矿的综合利用主要体现在有价元素的综合回收、生产各种建筑材料、井下充填、复垦造田等。

    由于我国前期选矿技术水平的制约和“单打一、重主轻副”的思想等多种原因,我国尾矿中不仅含有可提取的金属组分,而且存有大量可用的以硅酸盐矿物、碳酸盐矿物为主甚至可直接提取的非金属组分,是我国矿产资源的新的宝藏。

    开展典型尾矿资源综合利用技术研究和推广尾矿资源产业化利用技术研究与推广,不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山焕发青春,而且还能够重新成为新的资源基地,以开辟新的材料科技领域,推动科技进步,同时也可以解决环境污染、改善生态环境,具有巨大社会效益、经济效益和环境效益。虽然我国在尾矿综合利用领域开展了很多研究,但仍缺乏关于尾矿的系统调查评价,尾矿综合利用依然停留在单一的综合利用模式,没有形成区域性整体利用模式。因此,亟须开展系统调查评价,厘清尾矿利用、保护和处置的边界和先后次序,提出规模化消纳、资源化利用、无害化处置总体解决方案,实现尾矿资源化利用的同时,最大限度地消除其对周边环境的威胁。

    揭秘日常生活中的高岭土

    赵恒勤 谭琦

    高岭土,俗称“瓷土”、“观音土”,是一种铝硅酸盐矿物,也是人们日常生活中必不可少的一种矿物材料,其中最广为人知的是用来制作陶瓷。

    我国是世界上最早发现和利用高岭土的国家,远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶,就是以高岭土制成。江西景德镇生产的瓷器名扬中外,国际上通用的高岭土学名-Kaolin,就是来源于景德镇东郊高岭村边的高岭山。高岭土在陶瓷中主要用来做坯胎,将高岭土用于陶瓷坯胎中在我国陶瓷史上具有划时代的意义,高岭土在釉料中的作用主要是提高釉料的熔融温度和悬浮性,使釉水不宜沉淀。

    我国历史上闻名的“唐三彩”和“青花瓷”均采用高岭土来制作坯体。唐三彩的釉质,主要成分是硅酸铅,而呈色剂则是在釉料中加入各种不同的、适量的金属氧化物所形成的。青花瓷是我国陶瓷中的珍品,也是瓷器的主流品种之一。目前,陶瓷考古界和科技考古界较为认同的“青花”是指利用含钴的矿物作为着色颜料在白瓷坯上绘画,经上釉后在高温下一次烧成(非低温铅釉)而呈现蓝色装饰的釉下彩瓷器。青花瓷的制作工艺复杂,整个工艺流程主要分为瓷土加工工艺-制坯工艺-釉与料工艺-装饰工艺-烧成工艺等5个部分。其中高岭土主要用于制作瓷胎,高档青花瓷对于高岭土原料要求很高,要求Al2O3含量>21%,Fe2O3+TiO2<0.5%。

    现代人们的日常生活中也处处可见高岭土制品,比如日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等。我国是世界上最大的日用陶瓷和建筑卫生陶瓷生产国和消费国,且产品逐步被世界认可和接受。近年来,其生产工艺技术进步迅速,整体已接近世界先进水平,但存在过度消耗高岭土资源、中低档产品居多、污染环境等问题。随着陶瓷行业的不断发展,优质的高岭土资源日趋枯竭,对陶瓷生产质量造成很大影响,故中低品位高岭土成为陶瓷行业的接续矿物资源。

    此外在人们日常生活中用到的各种纸张中也不乏有高岭土的身影。高岭土作为造纸涂布颜料的主体组分,其特性对造纸生产可操作性和涂料特性以及成纸质量有很大影响。国外发达国家高岭土主要用于造纸行业。高岭土既可用于填料,也可用于涂料,在造纸中的要求要比陶瓷用高岭土高。此外,高岭土还能用来制备化肥、农药、杀虫剂载体等。

    我国高岭土资源储量丰富,总储量约30亿吨,主要分布在广东、广西、福建、江苏、江西、湖南、河南、山西和内蒙古等省区,可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型。其中煤系高岭土储量约17亿吨,主要分布在我国北方地区。软质高岭土为热液蚀变型,主要分布在苏州。砂质高岭土属风化型或沉积型矿床,主要分布在南方亚热带多雨地区。根据不同的资源类型,采用不同的加工工艺,煤系高岭土主要采用破碎-磨剥-煅烧-超细解聚-分级,部分磁选工艺,应用方向是油漆、涂料、造纸、橡胶、电缆、陶瓷等;砂质高岭土和软质高岭土主要采用捣浆-螺旋除砂-旋流器分级-离心机分级-磁选-漂白-洗涤-压滤-干燥等工艺,陶瓷土主要采用磁选除铁增白,造纸涂料土主要靠漂白除铁增白。

    现在我国多数高岭土企业的现状是:规模较小、产量不大、产品质量不高,与美国、英国、巴西等国相比,存在较大的差距,甚至全国高岭土总产量不及国外一个高岭土大公司的产量。因此,我们应在资源合理利用与保护、产品和市场开发、工艺技术和装备以及管理和政策支持等方面,共同努力,尽快使我国由高岭土资源大国变为高岭土产业强国。

    高寒荒漠区金属矿产资源开发中的矿山地质环境保护

    张永康 曹耀华 谭秀民

    青藏高原东北部、柴达木盆地西南缘铁铜等金属矿集区,是我国西部地区重要的铜、铁、铅、锌、镍多金属成矿带,目前已发现大型、超大型铁、铅锌、铜、镍等矿产资源多处,其中夏日哈木镍矿资源丰富,镍资源量达106.24万吨,有望成为继甘肃金昌镍矿之后我国又一“镍都”。

    该地区平均海拔在3000米以上,属于典型的高寒、干旱内陆高原盆地气候,区内地势陡峻,沟谷深切,地貌以戈壁滩、沙丘、高山为主,地表处有厚1米左右的土层覆盖,底下为岩石及沙石层,土壤类型主要为灰棕漠土。植被覆盖率一般小于15%,呈现典型的高寒荒漠景观。

    高寒荒漠区金属矿产资源的开发历史悠久。随着国家对紧缺矿产资源需求量的增加,该区丰富的铁铜镍等金属矿产资源的进一步开发将对国民经济发展起到重要作用,可为国家经济安全提供有力保证,带动交通、通信等基础设施发展,提供一定数量的就业岗位,促进工业化和城镇化建设,为更好地实现西部地区脱贫攻坚提供经济支撑。

    金属矿产资源的开发一般包括采矿、选矿、冶炼三个过程。以往粗放式的采、选、冶过程对生态环境的影响主要有矿山地质灾害、地形地貌景观破坏、土地资源破坏、含水层破坏和水土环境污染等。

    那么,高寒荒漠区矿山地质环境灾害如何防治?

    建设绿色矿山

    我国历来重视环境保护。习近平总书记指出:“既要绿水青山,也要金山银山;宁要绿水青山,不要金山银山;而且绿水青山就是金山银山。”这为矿业开发环境保护指明了方向。2017年,原国土资源部、原环境保护部等六部委联合出台了“关于加快建设绿色矿山的实施意见”,详细阐述了绿色矿山的建设。

    绿色矿山是指在矿产资源开发全过程,既要严格实施科学有序的开采,又要将对矿区及周边环境的扰动控制在环境可控制的范围内;对于必须破坏扰动的部分,应当通过科学设计、先进合理的有效措施,确保矿山的存在、发展直至终结,始终与周边环境相协调,是融合于社会可持续发展轨道中的一种崭新的矿业形象。绿色矿山建设是一项复杂的系统工程,代表了一个矿业开发利用总体水平和可持续发展潜力,以及维护生态环境平衡的能力。它着力于在科学、有序、合理开发利用矿山资源的过程中,最大限度保护和恢复治理矿山环境。

    加强矿山地质环境防治

    在高寒荒漠区,这样一个矿产资源丰富、动植物资源丰富、环境又极为恶劣的区域,结合矿山开发对地质环境造成的影响,建议从以下几方面进行矿山地质环境防治及保护:

    针对新建矿山,应按照“加快建设绿色矿山的实施意见”精神,建设绿色矿山,从源头保护矿山地质环境,实行过程控制的保护性开发措施。

    针对已发现的矿山地质灾害,应加强治理与监测工作,加强对不稳定边坡监测和移动规律认识,消除和减小不稳定边坡崩塌滑坡灾害可能对过往行人和车辆的威胁。

    针对高寒荒漠区矿山开发过程中主要造成的影响是土地资源破坏和地形地貌景观破坏这一现状,加强土地资源的保护,尽量减少对原生态土地的占用与破坏,特别是尽量减少对表层土壤的破坏,以地下开采为主,采取以钻代槽、浅钻的绿色勘查技术,对于必须破坏部分土地时,必须对表层土采取保护措施以防止表层土散失和退化。

    锡铁山铅锌矿废石堆上的人工林

    采取封育、地表植被重建,在草皮的种属选择、工艺的采选上要与矿区所处的地理位置、气候条件、土石环境相匹配,以确保植被重建的成效;废石、废矿渣堆覆土绿化;废石、废矿渣堆积台面整治,压实台面,加固边坡、衬砌护坡,在有效部位建设拦挡工程,设计相应的排水、防水工程;地质探槽治理,采取土方回填。

    开展人工现场调查、遥感监测工作,动态掌握矿产资源勘探开发活动对土地资源的破坏类型、面积及破坏程度等,同时监测监督矿山地质环境治理恢复工作情况。

    建设矿山公园

    在青海西部大柴旦地区,西部矿业股份有限公司锡铁山铅锌矿分公司在矿山地质环境保护方面就是一个优秀的典范。该矿山位于青海省柴达木盆地北缘戈壁滩上,常年刮风,沙尘暴天气时有发生,降水量稀少,植被稀少,难以存活。整个矿区及周围只有少许骆驼草和麻黄草生长。经过改造,该矿山在废石堆、厂区内种植了大量杨树、柳树、红柳和草皮,在厂区形成了具有防风固沙能力的人工林,绿化覆盖率达到了可绿化区域面积的80%以上,改变了矿区小环境,降雨量增加,风沙天气逐年减少,逐步形成了适宜人居住的环境。

     

    珍惜矿产资源 助力生态文明

    近日,国土资源部科技创新团队——地质调查主流程信息化团队负责人李超岭研究员受邀在“第十届云计算中国峰会暨混合云世界论坛(CCCC2018)”上作“地质调查智能空间(AiSpace for GS)工作模式(人工智能+大数据+云计算)关键技术研究与应用”学术报告。报告重点分析了传统行业如传统地质调查如何在云计算大数据背景下,推进从行业数据化到数据行业化再到数据智能化的变革,提出了相关的理念及相关关键技术,受到与会代表的关注。

    地质调查主流程信息化团队通过近几年的技术积累和深化研究,在阿尔金成矿带地质云、二连东乌旗智能填图示范等研究应用基础上,逐步完善了地质调查智能空间的基本内涵、架构与核心技术体系。特别针对传统行业如何能让真正的云计算和大数据落地,开启从数字革命到智能革命,从单一的数据制造模式到多方位的数据创造的变革,提出、研究和开发了地质调查智能空间AiSpace体系及平台,即构建一个嵌入了计算、数据知识、信息设备和多模态的传感装置的地质调查工作空间,一个赋能地质调查人工智能+大数据+云计算的工作模式。为此在基于云计算+大数据+人工智能算法为核心的智能空间平台,重点开展了数据+大计算为基础的数据资源池、计算资源池、网络资源池及知识库的建设研究和应用示范,在打造从人脑+电脑到电脑+人脑的过程基础知识库描述框架构建,在定量、非结构化地质数据挖掘传统机器学习算法,在地质填图地质对象识别与分类的深度学习等内容落地应用并取得了实际应用进展。

    在知识库构建方面,开展了地质分词库(非结构化数据可计算)、地质报告目录树知识库(内容分类)、岩石分类和命名知识库(深度学习约束)、三维建模地质对象描述知识框架(模型样本)、地质填图单位描述知识库框架(模型样本)、岩性样本描述框架(标签)的构建。在地质填图地质对象识别与分类的深度学习研究方面,以ILSVRC20145 ResNet 152冠军算法为基础,同时加入了多分支模型、多HOT编码技术及岩石分类和命名知识库、野外岩性宏观与微观的结合等内容为一体的建模技术,在数字地质调查系统建立了野外填图岩石分类与识别模型。目前,可对4级214种地质填图岩石单位的岩性识别分类,其正确率分别达到96.99%、95.29%、93.28%、91.35%,完全可以满足野外应用。同时基于全卷积神经网络FCN开展了地质体识别与分类研究,从阶段性成果可预见,人工智能深度学习将会开创地质填图新模式。目前,以人工智能为标志,云计算为基础的面向地质调查的智能工作空间已逐步形成和完善,相信人工智能第三波浪潮将重造地质调查流程。

    自2009年首届云计算中国峰会召开,云计算在中国开启了快速增长的十年黄金发展期。2018年第十届云计算中国峰会暨混合云论坛将开启下一个黄金十年,新的时代,新的十年。云计算产业面临分水岭,云计算市场步入深水期,云计算业界需要新思维、新动作、新气象。在此背景下,聚焦用户,关注需求将变得格外重要。只有坚持用户第一,需求导向,深度应用,云计算产业才能适应多变的市场环境,并加速自身产业升级。本届会议,来自国内外各行业的信息技术主管与业务主管及知名云计算厂商面对面深度沟通,分享云计算技术创新与深度应用实践,共同推进中国云计算产业进程,开启中国云计算市场发展的下一个黄金十年。

    地质调查智能空间AiSpace登上第十届云计算中国峰会暨...

     

     

    杜向民

    杜向民,1957年10月生,黑龙江明水县人,中共党员。教授,硕士生导师。他于1982年1月毕业于长春地质学院,获地质资源勘查工学学士学位;1993年毕业于南开大学经济学院,获经济学硕士学位;1995年7月,任长春地质学院党委副书记;1999年4月,任西安工程学院党委书记、院长;2000年4月,任长安大学党委副书记;2013年9月,任长安大学党委书记。

    杜向民先后承担并完成科技部、教育部等国家级、部省级各类研究课题16项,撰写出版学术专著和教材6部,在各类学术刊物发表文章40余篇,有多篇论文被《新华文摘》、人大复印资料、国际《科学技术会议录索引(ISTP)》全文转载或收录。研究成果获陕西省哲学社会科学优秀成果二等奖2项、陕西省优秀教学成果二等奖1项、陕西省高校哲学社会科学优秀成果一等奖1项,以及第三届全国高校德育创新优秀成果二等奖、第六次全国高校思想政治教育优秀论文著作评选著作类二等奖等奖项。

     

    农商部地质研究所教员与毕业生合影

     

    农商部地质研究所的教室

    从1916年至今,中国的地质调查走过了百年风雨历程,创造了辉煌业绩。在中国地质调查的发端与发展过程之中,地质教育先行一步。如果自1909年京师大学堂设立“地质门”(即地质专业)算起,中国地质教育已有107年的历史了。

    十年树木,百年树人。这其中,地质教育工作起到了甚为重要的铸基作用。一部中国地质教育史,是中国近现代社会发展史的一个侧影。而从中国地质教育所蕴涵的与生俱来的独特气质与铮铮风骨,同样可以触摸到近百年来中华民族在救亡图存、重新崛起过程中所表现出来的不屈不挠、奋发图强的禀性与精神。

    历史是一面镜子,解读或回味,继承或借鉴,对于中国地质教育事业的继续前行与可持续发展无疑具有重要意义。

    长安大学党委书记杜向民教授毕业于长春地质学院,以后一直在地质类院校从事科学社会主义理论、思想政治教育、高等教育管理、行业文化的教学与研究工作,对地质教育有着切身体会与独到见解,也是这方面的权威专家。

    那么,100年来,中国地质教育经历了哪些发展阶段,孕育出怎样的理念与精神?新时期,国家发展与地质工作需要我们提供什么样的地质教育,地质教育工作应该如何传承创新?利用杜向民教授来京参加“2016年地球科学与文化研讨会”之机,中国矿业报记者对他进行了专访。

    记者:有人说,从某种角度看,西方的地质教育好像是以浪漫的“旅行地质学”形式开始的,中国地质教育的发端则显得比较凝重。在您看来,与西方国家相比,我国地质教育的开始有什么不一样的地方?进一步说,中国地质教育有什么特点?

    杜向民:的确不像西方以浪漫的“旅行地质学”形式为肇始,带有纯科学的意味,中国地质教育的理念与精神从一开始就渗透着民族觉醒、独立与解放的强烈意识,带有悲壮的色彩。

    新中国成立以来,中国地质教育理念与精神和民族复兴的梦想融为一体,在一定程度上是社会主义制度、国家发展战略与社会主义意识形态的具体表现。

    中国地质教育理念与精神的演变是中国社会近现代史的一条逻辑线索,每一时期都有不同的时代内涵。但始终不变的,是它所蕴含的民族文化和行业文化,如自强不息、艰苦奋斗、辩证观物等价值理念和致思方法,特别是由此而沉淀生成的“三光荣”精神,已经成为地质行业的宝贵精神财富。

    记者:您刚才提到,我国地质教育发展始终与国家命脉紧密相连,能不能请您介绍一下我国地质教育发轫的原因或背景?

    杜向民:鸦片战争后,我国门户洞开,腐败昏聩的清王朝在西方列强的坚船利炮面前接连溃败,日益深重的民族危机使国人警醒、反思。在国门失陷、一落千丈的民族危亡之机,觉醒了的知识分子们自然把目光聚焦于西方的工具理性——科学。当时,中国地质奠基者之一的章鸿钊先生大声疾呼:“予尔时第知外人之调查中国地质者大有人在,顾未闻国人有注意及此者。夫以国人之众,竟无一人,焉得详神州一块土之地质,一任外人之深入吾腹地而不之知也,已可耻矣!且以我国幅员之大,凡矿也、工也、农也、地文地理也,无一不与地质相需。地质不明,则弃利于地亦必多,农不知土壤所宜,工不知材料所出,商亦不知货其所有、易其所无,如是而欲国之不贫且弱也,其可得乎。”

    地质矿产对国家民族的重要性,也引起了当时政界的高度重视。革命先行者孙中山先生在《建国方略》中就明确提出:矿业者为物质文明与经济进步之极大主因也。正是由于中国地质事业的奠基者,老一辈地质学家坚定地选择了走实业救国、科学救国的道路,地质学的兴起为辛亥革命的爆发提供了物质基础,推动了中国社会制度的变革。

    努力向学、蔚为国用。老一辈地质学家多是怀着科学救国和找矿富国的理想,献身于祖国地质事业。章鸿钊、丁文江、翁文灏、李四光等一批抱有“矿业兴国”、“兴学图强”忧患意识的学者从国外学成归来,拉开了中国地质教育的序幕。20世纪20年代,在美国威斯康星大学学习化学的张伯声先生,幸遇长他11岁的谭锡畴先生,请教“哪种学问可以救国”?谭锡畴先生告诉他:地质学。在谭先生的启发下,张伯声改学地质学,并辗转芝加哥大学、斯坦福大学潜心深造,最终饱学而归,为祖国地质事业做出了卓越的贡献。

    抗日战争爆发后,饱受战争洗礼的近代中国知识分子以强烈的爱国精神,艰难维系着中国近代教育事业的前行步伐,创造了以“国立西南联合大学”为代表的一批高等学校绝处逢生的教育史奇迹,使得我国的地质教育跨越生死存亡,得以延续和发展。

    记者:这个时期外敌入侵,时局动荡,可能用“放不下一张课桌”来形容一点也不夸张。那么,地质教育的先辈们采取了什么样的教学方式?在基础地质调查方面取得了什么样的成果?

    杜向民:地质学是一门复杂的科学,知识体系庞杂,外向关联度极高,实践依赖性强,且与人类经济社会环境联系密切。由于中国的特殊国情,加上地质学本身的特点,使得中国地质教育从一开始就有兼容并蓄、崇实致用的理念自觉。具体来说,即:重视基础(专业基础、数理化及外语)、兼容并蓄(开设多门地理学、气象学、气候学等课程)、理论联系实际(开设经济地理学等课程)、重视实践教学。

    虽然在战争年代,时局动荡,地质工作的条件十分恶劣,但老一辈地质学家仍然开创性地进行了地层、古生物、构造地质等基础地质工作,获得了一系列重大科学发现,创新了地质学理论,在某些重要领域达到了当时的国际水平。例如翁文灏关于甘肃大地震的地质调查,开创了用构造活动性研究地震的先河;孙云铸关于中国寒武纪三叶虫的研究,奠定了中国寒武纪下、中、上三分的化石依据;裴文中周口店猿人的研究结果,奠定了“北京猿人”的国际地位;李四光创立了地质力学理论、中国第四纪冰川学说、蜓科鉴定新理论……这些成果为新中国成立后大规模开展地质矿产调查、开发与科学研究奠定了基础,为新中国地矿事业的发展奠定了基础。

    记者:新中国成立以来到改革开放前,我国的地质教育事业取得了哪些进展?

    杜向民:新中国成立初期,我国教育取得了长足的发展。1949年召开的第一次全国教育工作会议,明确提出“教育为国家经济建设服务”的总方针。“地质部是地下情况的侦查部,地质工作搞不好,一马挡路,万马不能前行。”时任国家主席毛泽东这句形象的比喻,正是地质工作在当时国民经济建设中重要程度的真实写照。

    如火如荼的社会主义建设,焕发了中国地质教育前所未有的勃勃生机。短短17年,我国就建成了初具规模的地质教育体系,在师资培养、基础建设、实验室建设及教育体制改革等方面都取得了显著的成就。截至1966年,除地质部三所地质学院外,全国30多所院校都设有地质系或地质专业,另有37所地质类中等专业学校,共为国家培养研究生、本科生、专科生、中专生累计11万人。

    从1952年起,我国参照苏联模式,对大学的类型、学科、布局进行了大规模调整,翻译苏联教育的理论著作和教材,邀请苏联专家担任教育部顾问、学校顾问和教师,派遣留学生到苏联学习等。在此之前,我国高等学校只设系(科),未分专业,苏联高等学校则是按专业培养人才。这次调整之后,我国基本上采用了苏联高等学校的专业目录,开始依据专业设置来进行人才培养。例如,北京地质学院从教学计划、课程设置和教材等,都仿照莫斯科勘探地质学院。北京大学地质学专业在1955年恢复招生时,其教学计划是参照1949年莫斯科大学和列宁格勒大学地质学系的教学计划,结合我国综合大学地质学系的实际情况和国家需要而拟定的。

    同时,中国地质教育逐步从新中国成立前的“地质旅行”方式,转为一切教学活动为经济建设服务,开创了中国地质教育的新模式,确立了教育与生产劳动相结合的实践理念。为了培养“又红又专”的地质人才,各高校和中等专业学校一方面大力建设有特色的野外实习基地;另一方面组织在校学生赴专业地质队进行生产实习,毕业论文和毕业设计都是经过“真刀真枪”的实践,结合生产实习内容进行选题和研究的。

    可以说,这一时期是包含地质教育在内的中国地质事业发展的关键时期,地质教育伴随着新中国教育发展的大潮迎来了春天,高等地质教育学科体系基本形成,为新中国的建设发展输送了大批人才。

    记者:改革开放以来,我国致力于建立与完善社会主义市场经济,在地质教育教学理念与精神上出现了哪些新变化?

    杜向民:上世纪80年代以后,我国开始实施计划经济体制向市场经济体制的转轨,教育的功能定位也发生了相应变化。邓小平同志提出:教育要面向现代化、面向世界、面向未来。即面向中国社会现代化建设与改革的实际需要,面向科学技术发展的现代化潮流。

    在中共中央1985年颁布《关于教育体制改革的决定》以后,地质教育全面推进体制改革,并逐步向更深层次展开。具体来说:适应市场经济体制发展要求,逐步转变为不同政府部门对地质教育的分割管理,政府从高度集权的统一管理逐步转为以指导、协调服务为主的宏观管理;扩大学校自主权,面向社会依法自主办学,并逐步建立自主发展和自我约束的发展运行机制;推进学校内部管理体制改革转变运行机制,试行岗位聘任制、绩效考核制等,提高办学效益;探索招生和毕业生分配制度的改革。

    随着中国现代化战略的快速推进和科学技术的迅猛发展,传统地质学已突破原来单一的“矿产资源”和“服务于工业”的内涵,地球科学的问题域向经济、社会、环境等方面全方位拓展。地矿部党组于1993年明确提出了“四个转变”的地质教育发展思路,我国地质教育在教育体制改革、学科建设、专业设置、课程设置、科学研究、社会服务、文化传承等诸方面发生了由“服务经济建设”向“全面服务经济社会”的理念变革。

    同时,树立了依法办学的教育发展理念。改革开放以来,国家相继颁布了《义务教育法》、《教育法》、《教师法》、《高等教育法》等法律,并颁布了《中国教育改革发展纲要》、《中国教育振兴行动计划》等纲领性文件,为我国地质教育的发展提供了充分的法律依据和战略指导思想。

    记者:从1999年开始,我国高等地质教育办学规模大幅攀升。同时,全球化进程加深,中国经济社会转型,对地质工作提出了新的更高的要求。在这样的形势下,学校在学科设置、专业设置、课程设置、教学内容、教学方法等方面做了哪些改革?地学教育在理念上做出了哪些调整或创新?

    杜向民:随着我国进入大众化高等教育阶段,人才培养规格由原来的学术型变为“学术+应用+社会服务型”。这要求地质教育既要建设一支具有高水平理论研究和教学能力的师资队伍,又要关注大众化教育背景下学生的素质提高、知识汲取、技能获得、广泛的社会适应性等多样化诉求。因此,我们提出了“树立面向21世纪的中国地质教育”的理念与精神。

    首先是树立可持续发展的地学教育界理念。在教育内涵上,由传统地质学拓展到地球系统科学;教育目的升华到“人本关怀”、“永续发展”的高度;功能定位由狭隘的专业知识教育拓展到素质培养与创新能力提高的功能域;逐步突破单一的学校模式,衍生出远程教育、网络学习、终生学习等教育形式。

    其次要树立地球系统科学理念。21世纪,传统地质学的概念逐步被地球系统科学概念所取代,地球系统科学要求对地球物质客体各要素、各层次作整体观照。地球科学的知识体系变得空前繁复,衍生出大量的交叉学科和综合性学科。人类对地球系统的认知层次不断深入,要素与关系、功能与结构分析不断精细,过程预见日益准确,整体观照日益全面。因此,我们要高视点、大视野地审视地学对象与问题,多角度多知识域审视地学对象与问题,多层次审视地学对象与问题,注意地球物质客体要素的多元多样性、结构的多层多重性、要素与层次间的互动互馈性,注意在过程中由迭代所引起的非线性关系,用最佳手段获取科学事实,用现代数理方法及高性能计算机整理、分析科学事实,用前沿理论解释科学事实。

    记者:老一辈地质工作者的奋斗历程无疑令人敬佩,也是一笔宝贵的精神财富。但与过去相比,现在形势与条件毕竟不同了。我们该怎样教育年轻的地质工作者?

    杜向民:地质工作的性质决定了地质工作者常年跋山涉水、风餐露宿,在人迹罕至的地方艰苦奋斗,甚至牺牲生命,这就需要一种“到艰苦地方去”的献身精神。读过《温家宝地质笔记》的人应该对这句话印象深刻:“我在毕业的时候曾写过两份血书,要求自愿到西藏去,青年人只要坚持自己的理想和信念,就一定能取得成功。”解放初期,中国地质人正是凭借着这种“哪里需要哪安家”的献身精神,才有了一个个矿藏、油田的发现,才有了一份份基础地质研究报告的完成,才有了新中国建设事业的迅速发展。

    要坚持社会主义办学方向、立德树人的发展理念。党的十八大明确提出“把‘立德树人’作为教育的根本任务”。十八大以来,习近平总书记高度重视培养什么人、怎样培养人这一根本问题,反复强调落实“立德树人”、培养中国特色社会主义事业的合格建设者和可靠接班人。社会主义核心价值观占据着真理与道义的高地,最能给青年学生以正确的人生引导和智慧启迪。尤其是在市场经济社会背景下,地学类专业因其职业去向的野外性、流动性和艰苦性,对学生进行理想信念教育和艰苦奋斗精神教育就显得尤为重要。

    此外,强化实践教学,对于培养学生野外工作能力和吃苦耐劳品格具有重要的意义。中国地质奠基者之一的翁文灏先生曾言:“科学之为物,阙道惟二:一曰观察事实,二曰推原始终。地质学,科学中之后起者也;吾国地质尤世界言地质者之新进也。欲图斯学之进步,亦惟有担斧入山,披荆棘斩榛莽,以求益吾事实上之知识而已。”中国早期地质教育十分重视实践教学,以地质研究所为例,学生在校3年,共安排11次野外实习,累计天数达106天。

    记者:习近平总书记在全国科技创新大会上提出了我国科技事业发展的目标:到2020年时,使我国进入创新型国家行列;到2030年时,使我国进入创新型国家前列;到新中国成立100年时,使我国成为世界科技强国。地质教育要肩负起这样的重任,需要树立怎样的大局观?

    杜向民:我们要牢固树立建设世界一流地学教育的发展理念。地学教育要创建世界一流大学和一流学科,一是要确立一流的地学教育观,引领行业和社会的发展;二是要建设一流的师资队伍,特别是一流的学术领军人才队伍;三是要建设一流的大学发展环境,特别是制度环境;四是要具有一流的教育培养能力和水平;五是要具有一流的科学研究能力和水平。

     

    地球科学与文化研讨会现场

    同时,在地学教育推进一流大学和一流学科建设中,要继续传承和弘扬“三光荣”精神,以自强不息、艰苦奋斗为底蕴的“三光荣”精神,将会日久弥新,成为不可或缺的精神动力。地学教育、地学人才的培养能不能过得硬,除了知识和物质技术要素之外,这是不能缺少的精神之“钙”。

     

    中国地质教育理念与精神的百年嬗变

    罗明非虽然是博士毕业,却甘心投入到最艰苦的基础地质工作一线,对工作尽职尽责,同事们不由地心生敬意。乐观豁达、谦逊友善,让罗明非受到了同事们的欢迎,同事们不是称呼他“罗博士”,而是亲昵地称呼他“萝卜丝”。

    “他虽话语不多,但是你能够强烈地感觉到他那颗纯净而火热的内心。”王宝弟说,“罗明非工作认真负责,而且细心的他非常乐意帮助同事,困难的事总是毫不犹豫地抢着干,总是积极配合工作组的工作,是一个无论理论水平还是野外实践能力都十分出众的优秀人才,是青年地质工作者的榜样。”

    “罗明非有着上一代地质工作者的优秀品质,特别能吃苦、特别能奉献、特别能战斗,敢于牺牲自我,对工作充满激情,值得领导信任和同事爱戴。”这是领导对罗明非的满是赞誉的评价,而这样的赞誉和肯定也恰恰是青藏精神最核心的内涵。

     

    2015年,罗明非在理塘

     

    2016年7月20日,中国地质调查局成都地质调查中心在西藏野外工作的项目组遭遇车祸,两位博士因公殉职,其中一人就是时年34岁的罗明非。

    7月20日,已经在藏北高海拔地区措勤县连续紧张工作两个月的罗明非,像往常一样早早起床草草地吃完早餐,便和同事孟繁一、实习生周放一起匆匆赶往当天的工作地进行区域地质调查工作,却在陡峭的盘山公路上与下行的卡车发生交通事故,为青藏高原的地质工作献出了宝贵的生命,留下了年迈的父母和刚新婚几个月的妻子。

    有梦想孜孜以求

    翻看照片,罗明非身材瘦高,常年的野外生活使他看起来比同龄人多了几分沧桑。罗明非的同事们说:“罗明非是一个和善的人,话不多,总是一副笑呵呵的样子。”

    从在成都理工大学读硕士研究生开始,任飞就与罗明非相识。任飞是师弟,罗明非是师兄。

    更多的时候,任飞称呼师兄“小罗”,“读研究生的那段时间,我们分在一间办公室。他总是第一个来,最后一个走,利用一切可利用的时间抓紧学习。”

    据罗明非的同事介绍,每一次参加学术研讨,罗明非都会提前将报告资料打印出来,以便在交流讨论的过程中随时批注。“师兄,他们总让我向你学习,可是向你学习什么呢?”虽然任飞总是这样和罗明非开玩笑,但他心里十分清楚,师兄严谨治学的态度和行为是最难能可贵的。家人和朋友常常劝罗明非工作要慢慢来,而他总是笑着回答说:“没办法,自然科学新理念、新发现太多,地学理论更新也很快,如果不及时学习补充,工作中就难有收获和成长。”

    事实上,熟悉罗明非的人都知道,他出生于四川省攀枝花市的一个贫困家庭,贫苦的成长环境磨砺了他独立坚强的性格和刻苦学习钻研的毅力,他从小就对科学有着浓厚的兴趣和追求。

    罗明非曾以优异的成绩考入成都理工大学地质学专业。大学期间,罗明非各门课程的成绩都十分优异。毕业后,他顺利考入本校研究生院矿物学、岩石学、矿床学专业继续深造。谦逊的性格和执着的研究精神深得学校老师的喜爱和同学们的钦佩,罗明非于2010年获得理学硕士学位。

    虽然巨大的经济压力让原本有希望继续攻读博士学位的罗明非选择了暂时的妥协,参加工作改善家庭条件,但他从未放弃对地质科学的诚挚热爱和追求。

    工作两年后,罗明非毅然辞去工作,专心备考以完成攻读博士学位的梦想来实现自己更大的抱负。近10年的专业学习,不仅培养了罗明非良好的学习和工作能力,更塑造了他沉稳谦逊、艰苦朴素的地质奉献精神。

    33岁那年,他顺利获得中国地质大学(北京)矿物学、岩石学、矿床学专业博士学位,进入中国地质调查局成都地质调查中心工作。

     

    罗明非在野外进行勘查

     

    求创新笃定坚守

    长期以来,罗明非都是老师和同学眼中的佼佼者。沉稳的性格,优秀的成绩,使罗明非备受导师莫宣学院士的看重。

    在学校攻读硕士和博士学位期间,罗明非长期在藏北、东昆仑、西秦岭等艰苦地区从事基础科研工作,先后参与了“青海省都兰县五龙沟金矿大比例尺成矿预测”项目(2007年~2011年)、“中国大地构造与沉积盆地分布”前瞻性项目(2009年~2012年)、“西藏自治区矿产资源潜力评价”项目 (2010年~2011年)、“青藏高原重要构造-岩浆事件与深部作用过程研究”项目(2012年~2013年)、“国家自然科学青年基金”项目 (2015年~2016年),并独立或协助完成了“全国1∶500万震旦纪-二叠纪大地构造及沉积盆地”、“1∶25万拉萨市幅、安多县幅、定结县幅建造构造图”、“东昆仑早古生代-中生代岩浆岩分布图”、“西秦岭多福屯和甘加地区晚中生代陆内火山岩Mg-Os-Pb-Sr-Nd同位素地球化学及岩石成因研究”等一系列图件和报告的编制,这些使他对我国主要的大地构造单元划分及其演化有了系统的了解,并提出了许多有科学价值的观点和建议。

    罗明非还依托项目资助,参与了对青藏高原北缘的柴北缘构造带-南祁连造山带的早古生代演化的初步讨论。

    在此期间,他还在《Lithos》、《Journal of Asian Earth sciences》、《岩石学报》、《地学前缘》、《地质评论》等国内外核心期刊发表文章10多篇,多次在全国岩石学与地球动力学研讨会、中国地球科学联合学术年会等地质科学会议作学术报告。

    罗明非的同事都认为,罗明非的能力很强。在读研究生期间,他参与了“青海省都兰县五龙沟金矿”项目。事实上,整个项目从实施到最终的项目报告归档都是罗明非在统筹负责。期间,他的统筹协调能力得到了充分锻炼。

    对于未来,罗明非心中早已有了自己的构想。

    他曾在一份工作计划与设想中这样写到:多年来理论知识的学习和野外工作的锻炼,使我逐渐深入了解了青藏高原北缘基础地质的研究。博士研究生学习阶段,我很荣幸地在导师莫宣学院士的指导下,对高原北部的东昆仑造山带进行了详细的地质考察和深入的科学研究,这些研究有助于揭示东昆仑造山带许多关键的构造问题,并对更大范围的区域构造格架演化提供重要信息。作为青藏高原的重要组成部分,由于一些客观因素的制约,青藏高原北缘研究程度相对较低,许多基础研究仍然是空白。随着自然条件的改善,技术方法的更新,相信该地区将逐渐成为未来地质研究工作的新的重点和热点,这也是促使我进一步深入研究该地区的原因。我希望自己可以借助成都地质调查中心这一平台,继续从事青藏高原地区相关方向的工作和研究。

    然而,意外夺走了他年轻的生命,也让他原本计划的很多工作设想和探索都未来得及一一实践和实现。

    为事业青春无悔

    罗明非长期在青藏高原从事地质研究工作,每年总有几个月在青藏高原苦寒地区开展艰难的野外地质调查工作。

    踏实,沉稳,这是罗明非留给同事关俊雷的印象。“工作交给他让人放心。”

    对于工作,他从不推辞。

    “我来。”这是任飞听到师兄罗明非说的最多的一句话。“这基本上是师兄的口头禅。他永远会在最困难、最紧急的时候悄无声息地走上前说‘我来’。”

    一次,一个项目因为制图不达标未能通过评审,而再次申请评审的时间很短,所有的制图要全部返工。“我来。”罗明非又一次站出来承担下了这一艰巨的工作。为此,他连续加班两天两夜。

    罗明非进入中国地质调查局成都地质调查中心后,主动提出想在青藏高原那片他工作多年的土地上继续奋斗,并最终选择了青藏高原地质研究室。

    工作后,他承担的第一个项目便是在四川省甘孜州理塘县进行区域地质调查工作。

    地质人都知道,区调苦、工作累,而在甘孜州理塘,海拔高、切割强、氧气缺的自然环境和生活条件更是对工作极大的挑战。更令人痛苦的是,绝大部分的工作地区车辆无法通行,只能用双脚攀爬一座座的高山。即使交通条件稍微好点的地方,遇上不好的天气,云雾缭绕,车在蜿蜒的山路上盘旋而上,车里的人通常紧张得连呼吸都变得小心翼翼,静到只能听见藏族司机轻声诵经的声音。

    即使面对这样艰苦的条件,项目一开始实施,罗明非依然主动请缨,带了一个工作组去了最艰苦的山区。

    项目驻扎地是藏族老乡堆积杂物的木房,手机信号没有覆盖,每天与牛粪羊粪蝇虫为伴,蔬菜和粮食一周才能简单地补给供应一次。出野外期间,生活和饮食不规律、食物不新鲜导致肠胃出现问题是常有的事。但罗明非从来没有抱怨过,认真地完成每天的工作,一天十多千米山路早已是家常便饭,饿了啃几口馒头,渴了喝几口凉水。

    环境越艰苦,他就越想快点完成工作。

    罗明非带领工作组用了近一个月的时间突击完成了最困难地区的填图工作。“雪线以下的填图都是他跑完的。”在荒无人烟的原始山区里,罗明靠坚强的意志熬了下来。

    其实,在项目组中,罗明非的任务量不仅仅是单一的业务内容,他不仅要承担工作布置协调,还要照顾工作组的生活起居。

    工作驻地是藏族同胞居住区,每天项目组的很多事情都需要罗明非进行联系与沟通。细心的交流和诚恳开朗的性格,使罗明非与当地老乡沟通得非常顺畅,保证了地质调查工作的顺利进行。

    在野外,不洗澡是常有的事。同事们看罗明非已经在山区连续工作20多天,都觉得他太辛苦,劝他“去县城休息一下,洗洗澡吃顿饱饭”。他总是笑着说:“下次吧!让项目组实习的学生去,他们野外工作时间还短,经验还少,更需要休息调整一下。”

    2016年初,为了配合单位新一轮的工作部署,罗明非参加了“冈底斯-喜马拉雅铜矿资源基地调查”项目,再一次踏上藏北高原开展地质调查工作。

    藏北地区环境恶劣,而措勤县又是藏北几个县城中尤为偏僻的县城,山势陡峻,高山常年被积雪覆盖,罗明非要在海拔5600米以上的高寒缺氧山区完成区域地质调查填图任务。艰难险阻面前,他总是冲锋在前。在人类难以生存的“地球第三极”冲锋在前,就意味着不仅要有良好的身体素质和体力,还要有坚毅顽强的性格和对工作的热爱及不懈追求。

    白天,罗明非跑在最艰险的地质路线上,一边忙着观察地质现象、做好记录,一边指导年轻的实习学生,努力提高他们的野外实践水平。罗明非还经常主动照顾体能较弱的同事,帮助他们背包、背样品。汽车陷车时,他也总是积极协助司机用工兵铲刨坑埋石头垫路。

    晚上,从野外归来,罗明非还要汇总当天大家的填图资料,检查野外记录,安排第二天要跑的地质路线,并逐一交代队员们一定要注意的问题。第二天早上,罗明非又是第一个起床学习的人,翻阅专业书和英文文献。大家起床后,他又忙着用牛粪给大家烧热水。

    罗明非虽然是博士毕业,却甘心投入到最艰苦的基础地质工作一线,对工作尽职尽责,同事们不由地心生敬意。乐观豁达、谦逊友善,让罗明非受到了同事们的欢迎,同事们不是称呼他“罗博士”,而是亲昵地称呼他“萝卜丝”。

    “他虽话语不多,但是你能够强烈地感觉到他那颗纯净而火热的内心。”王宝弟说,“罗明非工作认真负责,而且细心的他非常乐意帮助同事,困难的事总是毫不犹豫地抢着干,总是积极配合工作组的工作,是一个无论理论水平还是野外实践能力都十分出众的优秀人才,是青年地质工作者的榜样。”

    “罗明非有着上一代地质工作者的优秀品质,特别能吃苦、特别能奉献、特别能战斗,敢于牺牲自我,对工作充满激情,值得领导信任和同事爱戴。”这是领导对罗明非的满是赞誉的评价,而这样的赞誉和肯定也恰恰是青藏精神最核心的内涵。

    工作中,他是一个严谨认真的青年模范;生活中,他是父母眼中淳朴善良的孩子,是妻子眼中体贴细心的丈夫。

    罗明非从小独立坚强,对父母却感恩孝顺。在野外工作时,一空下来,他就会给远在家乡的父母打电话,了解他们的生活情况,表达自己的思念之情。有时候,他也会和人聊起自己的父母,他总是觉得不能陪在父母身边,愧对父母。

    常年在野外工作,罗明非和新婚的妻子聚少离多。他觉得自己亏欠妻子太多。但是,罗明非始终坚持一个原则,即使野外生活条件再苦,他也不愿和妻子透露一句,不愿让妻子为自己担惊受怕。每次聊天,他都给妻子讲在野外最开心、最快乐的事。

    悲剧突降,空余遗憾。

    回顾罗明非的过往,他在求学问道的道路上孜孜不倦,在投身地质调查的征程中挥洒青春,将自己短暂的一生献给了他所热爱的地质事业。

    英雄永生。

    忠魂在雪域高原永生

        在迷你系列“页岩气神话和现实”三部曲中的第二部分里,我想论述的问题是围绕页岩气这一新型资源的一系列核心问题中的一个:页岩气究竟是便宜还是贵?上周,在安得烈蒙特福德的“Bishop Hill”博客上的激烈讨论中,我声称页岩气是贵的,而非便宜。这一观点引发了一系列长篇大论的怀疑和反对。
        相反观点认为,页岩气便宜而且很便宜。因为使用页岩气还可以节省许多钻探和输送页岩气所需的钢管的费用,以及制造钢管所需的人工费。
        根据前期对页岩气成本所做的一些调查,我认为保本价格可能在4美元到8美元/千立方英尺之间(每一千立方英尺的价格大致相当于每百万英制热量单位的价格,即美元/百万btu)。一个应注意到的极其重要的情况是:如果是在欧洲,目前4美元到8美元的价格是便宜的;如果是在日本则是非常便宜的;但是如果是在北美,这个价格很贵(图1)。因此,对全生命周期生产成本简单地做出贵或便宜的结论不是一个明智的方式。


    图1  全球天然气年平均价格的变化(据英国石油公司)

    北美页岩气开发、福岛核事故和液化天然气的短缺是推动价格变化的几个主要因素。右边的灰色栏显示美国页岩气保本价格的最小值、最大值和中值(据贝克研究所Ken Medlock)。如果是在日本,这3种价格都非常便宜,但在美国却会被认为是很高的价格,基本上仍然高于美国当前的现货价格(每百万英热量单位3.85美元)。
       

        在对已公布的页岩气全生命周期盈亏成本估计数字进行更详细的分析前,这里将首先非常简要地概述美国页岩气生产的历史和页岩气产量惊人的增长速度。因为了解过去,有助于理解现在,并有可能预见未来。

       一、美国页岩气产量

        图2显示了David Hughes编制的美国页岩气产量增长的历史。可以看出,美国页岩气主要产自Haynesville、Barnett、Marcellus和Fayetteville这4个地区(图2和图3)。页岩气产量已经从2007年每天约40亿立方英尺增长到2012年每天约260亿立方英尺!页岩气产量的增长对美国天然气总产量有实质的影响,美国天然气总产量从1995年~2002年每月2万亿立方英尺的稳定水平增长到2012年每月2.5万亿立方英尺(图4)。一些人认为这是美国向能源独立的迈进,然而也有人认为受成本和递减率的影响,这可能是一个能源泡沫。


    图2  2000~2012年美国各地区页岩气产量累计
    (产量从21世纪初的停滞状态到现在惊人的每天250亿立方英尺)

    图3  美国和加拿大主要页岩气和石油产地(资料来源:美国能源信息署)

    图4  自1993年以来美国不同类型天然气产量的变化(基于美国能源信息署数据制作)
    2006年数据系列的异常是因为页岩气数据的引入。在此之前,页岩气产量包括在传统的干气产量中。2011年末,页岩气占美国天然气总产量的32%。据David Hughes的调查结果,页岩气产量到2012年末已占美国天然气总产量的40%(图2)。

        美国页岩气产量的超常增长并不是偶然发生的。从2003年开始美国钻探工业进入超速发展期,到2008年夏天钻探设备总数是2003年的两倍多,达到2000台(图5)。大多数钻探设备是开采天然气的,把图5、图2和图4结合起来,就会明显地看到越来越多的钻机把开采页岩气作为目标,这是以常规天然气产量的减少为代价的,其维持多年的稳定水平从2007年开始下降(图5)。2008年8月金融危机爆发后,钻探活动急剧减少,因为当时所有人都在评估今后全球金融体系的格局。美国的钻探活动在2009和2010年迅速恢复。随后又开始了从页岩气开采向页岩油开采的大转移(图5)。金融危机以前,大约有400台石油钻机,1600台天然气钻机。现在是大约1400台石油钻机,400台天然气钻机。


    图5  美国贝克休斯油田服务公司提供的美国钻机数与美国能源信息署提供的天然气总产量对比


        1995年以来,美国钻探队伍的规模已经从大约700台钻探设备增长到2000台。在很长一段时间里,美国增长的钻探工作量仅仅能够弥补减少的工作量,从而维持总体工作量不下降的局面,直至钻探行业把目标转向页岩。与开采非常成熟的常规天然气相比,新的页岩气开采项目显然给公司带来了更高的产量回报。是否页岩气开采也能给公司带来更高的经济回报尚待分晓。有证据显示天然气总产量在过去的24个月里始终维持在一个稳定水平上。
        油气公司从开采天然气转向开采石油的原因很简单。页岩气的生产过剩使价格从2008年6月的超过13美元/千立方英尺下降到2012年4月的不到2美元/千立方英尺(图6)。在相同的时间段里,石油价格要高得多,从而激励了页岩气开采向页岩油开采的大转移。不到2美元/千立方英尺的天然气价格对于美国消费者和经济增长来说是一个异想天开的数字,但却导致了埃克森美孚公司首席执行官Rex Tillerson的著名宣告:“今天我们的财产全部化为乌有”。他在纽约外交关系理事会的一次发言里说,“我们没赚到钱,账面上都是红色赤字。”


    图6  亨利中心天然气现货价格(资料来源:美国能源信息署)


        欧洲和亚洲各国政府对美国的低价格羡慕不已,因为福岛核事故和2012年液化天然气供应量的下降导致了国际市场上天然气短缺,使价格飙升到历史最高水平,同时也导致了不同地区天然气价格的巨大差距(图1)。美国天然气价格下降到小于2美元/千立方英尺的情况制造了一个错觉,即页岩气是便宜的。但实际上是生产过剩使得美国天然气价格大跌至公司可以获益的水平以下。这种情况对社会是不利的,因为社会的生存有赖于可以赢利的能源工业,但社会没有意识到这一点。

       二、页岩气的实际成本是多少?

        在北美,页岩气的全生命周期实际生产成本是多少?没有单一的和简单的回答,有大量的变量需要考虑:
         1. 气井的最终回收率(EUR)
         2. 钻井的沉没成本
         3. 土地成本
         4. 管道、加工设备和运输至市场的成本
         5. 税和权利金
         6. 付出利息和利率
         7. 公司日常管理费
        不同州之间在某些变量上的差异是很大的,例如税制,北美和欧洲之间税制差异更大。在以下给出的各种各样的评估结果里,在某些情况下还不清楚是否使用了全生命周期经济评估法或“远期点”(point-forward)经济评估法。下面是莱斯大学贝克研究所能源研究中心资深总监Ken Medlock的评估结果。
        “一些井每千立方英尺只投入2.65美元成本就可以盈利,其它的需要投入8.10美元……中值是4.85美元。”


    图7  Ruud Weijermars在其学术论文中指出,美国不同产地的页岩气最低价格在每千立方英尺4到6美元之间。

    左图:2007~2011年美国主要的页岩气产区的产量;右图:美国主要页岩气产区的盈亏平衡点边际价格

        图1中已标示了上述3个价格。图7引自一项学术研究的结果,显示最低成本为每千立方英尺4到6美元。
        页岩气分析和评论家Arthur Berman在其2012年的论文中指出,按8%的贴现率计算,美国Barnett、Fayetteville和Haynesville三地生产的页岩气的全生命周期成本超过了8美元。Berman认为公司一直在高估最终回收率,因此相对成本实际上比公司公布的要高。按天然气的现价计,美国所有页岩气产区都是非盈利的。
       一家主要石油公司的前首席执行官说:一切都取决于页岩气的价格。如果价格在每千立方英尺4~5美元,则页岩气产量会很高。
        总之,情况似乎很明显,如果价格低于每千立方英尺2美元,则整个页岩气行业就无利可图。现有的证据表明,贝克研究所Ken Medlock对页岩气价格的估计是比较合理的。各个公司的利润率取决于他们总体业务的质量。只有时间能够证明Weijermars和Berman估计的高价格是否会因页岩气产量低于当前的预测量而实现。但这是一个极端不稳定和活跃的行业,效率一直在提升,因此对成本,尤其是今后成本的预测极其困难。

       三、美国页岩气的未来

        有迹象显示,美国页岩气产量增长速度的急剧放缓已经开始导致美国天然气总产量增速放缓。在过去24个月内,美国天然气总产量始终稳定在一个水平上可能就是证据(图5)。令人惊奇的是开采速率下降之后,产气量继续上升。部分是由于开采与输送系统之间的时间滞差。气井需要等管道接通,任何时候都有储备的新井闲置在那里等待连接管道。而且钻井效率也提高了,水力压裂和完井技术也正在改善,类似宾夕法尼亚州Marcellus的一些地区,生产的热点地区正在被发现和钻探。以下这段话引自“傻瓜投资指南”网:
        根据贝克休斯的数据,相当多公司都在采用垫块钻井方法。因此北美地区2013年第三季度的钻井工作量比2012年第一季度高出15%不应该感到惊讶。
    根    据美国能源信息署的数据,在美国北达科他州的巴肯页岩区,今年新井每台钻机的日产油量预计将提高将近一倍。去年的日产油量略高于250桶,而今年12月的日产油量估计可达到496桶。同样,在德克萨斯州的老鹰堡页岩区,新井每台钻机的日产量预计可从去年的约200桶增加至今年的413桶。
        这样一来,油气的供求似乎有可能实现平衡。400台钻机能够生产出足够多的石油以弥补天然气产量的下降。美国对廉价天然气的需求已经提高了,还需要从加拿大进口少量天然气。在现在市场条件下,很难想象还会有钻机从开采石油转向开采天然气。因此,合理的预测似乎是:石油产量的增长可能会停下来,甚至在中期可能逆转,这种情况将持续到天然气价格回升到某个水平上,足以使上述在巴肯和老鹰堡页岩区开采石油的钻机又转向开采页岩气。
        页岩气开采效率的惊人增长速度肯定会在达到某个水平后放缓。从长远看,产量将取决于能够发现多少高效和高产的气井。只要新井的质量继续高于老井,那么页岩气的奇迹似乎将永远继续下去。
        根据上面的分析,美国天然气价格可能将继续上涨,并在短期内升至每千立方英尺5美元。市民可能会因此而抱怨,但应该认识到只有把价格维持在这个水平,页岩气开采业才有可能至少在一段时期内繁荣发展,美国经济才会受益。按照5美元/立方英尺的价格,那些拥有低成本、高效率气井的公司可以赚许多钱,而那些只有高成本、低效率气井的公司则可能无利可图。

    美国页岩气的真实成本是多少?

    祝辞:

     

    在地勘业身处“严冬”的大形势下,江苏省地矿局却依靠“地质立局”的战略思维,迎来了稳增长、调结构、促改革、惠民生、防风险的满园春色。雄兵百万、风雨如磐的地勘队伍改革发展,犹如两万五千里长征,有使命感的悲怆、归属感的彷徨,更有成就感的荣光。我们期待通过“落实五大发展理念,破解地勘改革难题”的“走转改”采访调研,发现更多具有引领效应的成功典范,以助推社会强大的共鸣和舆论支持。

     

    感言:

     

    “善谋者行远,实干者乃成。”实现“十三五”奋斗目标任务艰巨,责任重大,使命光荣。我们应把创新发展的眼光放得更为长远,把艰苦奋斗的脚步踩得更为坚实有力。凝心聚力,团结奋斗,努力完成今年目标和任务,为“十三五”发展开好局、起好步,促进全局改革发展大业行稳致远、再创辉煌!

     

    ——江苏省地矿局党组书记兼局长 潘正勤

     

    观察透视:

     

    惊涛骇浪袭来之际,地勘业不乏中流砥柱,江苏省地矿局正是转型升级、行稳致远的典范之一。中央提出要更加注重供给侧结构性改革,强调此为适应和引领新常态的重大创新。该局正是沿着这一改革路径,通过体制机制改革,激发了微观主体活力和技术创新能力;通过充分发挥市场的决定性作用,达到调整产业结构、转变发展方式之目的。

     

    礼赞,江苏地质人;礼赞,中国地质人!

     

    成立八大中心,完善地质公共服务体系

     

    研制成功飞艇式航空磁测系统,被注册为“国家自然科学基金”依托单位

     

    延长产业链,创建“互联网+地质技术”新平台

     

    进军可再生能源,为建设生态大省做贡献

     

    一项调查显示,2010年以来,全国地勘资质单位数量从800家增至2574家;非油气勘查从业人员由24万人增至59.8万人;勘查业人均货币量由2001年约1万元增至2011年的9.88万元。但从2012年起,勘查业各项经济指标呈整体下滑之势,预计今年人均货币量将跌至5万元以下。

     

    而在江苏省地矿局,却是另一幅春光明媚的立体式改革画卷:4200名职工享受着“十二五”圆满收官的归属感与成就感。

     

    拿2015年与2010年比较,全局实现到账收入36.29亿元,增长60.05%;收入增加值11.93亿元,增长66.9%;人均货币量94.5万元,增长39.6 %;利润增长50%,实现国有净资产翻一番目标;人均年收入9.92万元,增长51 %;“十二五”期间,共计发放“江苏地矿爱心救助基金”240多万元,帮扶救助600多人次困难职工。

     

    为何反差如此巨大?日前,借“走转改”采访调研之机,记者走访了江苏省地矿局和其麾下的省地质工程有限公司、省地质环境院和南通分院等多家地勘单位,以探求“十二五”圆满收官和改革发展、行稳致远的“谜底”。

     

    谜底一:坚守地矿主业

     

    挺进转型升级

     

    在最近召开的全局工作会议上,面对济济一堂的院长、书记和总工程师们,江苏省地矿局党组书记兼局长潘正勤用铿锵有力、坚定自信的口吻说:“‘十二五’时期,是全局地质工作持续加强,地质服务领域不断拓展的5年;是地矿经济持续快速发展,经济实力显著增强的5年;是融入地方、服务地方,为国土资源当好技术支撑的5年;是人才队伍结构改善,科技创新力不断提升的5年;是‘走出去’开疆拓土,国际化运营成效良好的5年;是‘顾长远、强基础、抓投入、提质量、增效益’,各项工作快速推进的5年;是各级领导班子审时度势、把握大局,构建风清气正政治生态的5年;是注重‘幸福地矿’建设,职工精神文明、物质文化水平持续提高的5年。全局如期完成了‘十二五’主要发展目标,为‘十三五’改革发展打下了坚实基础!”

     

    众所周知,自2012年遭受“市场严寒”以来,绝大部分地勘单位陷入了“产能”严重过剩、经济迅速下滑的谷底。而该局之所以获取“十二五”圆满收官,与多年来坚守地矿主业、成功转型升级和做大地矿经济大为有关。

     

    处于“资源小省”、“生态大省”和“经济强省”的江苏省地矿局,就坚守地矿主业而言,可谓是先知先觉、抢抓市场先机。早在“十五”时期,审时度势、未雨绸缪的局领导班子,就率先提出了回归地矿主业、打造地质服务业的“地质立局”战略目标。经过两届局领导班子“一张蓝图绘到底”,从而赢得了地矿经济稳步增长、地质服务满足需求的“十二五”辉煌。

     

    5年来,壮大地矿实体经济,强化市场主体培育,全局综合实力和竞争优势明显增强。伴随地质公共服务体系的逐年拓展,工程勘察测绘产业持续提升,以岩土公司、基桩公司、山水资源集团为代表的工程施工业快速增长,带有“互联网+”明显标识的隧道与地下工程公司、地热能源公司等一批新兴产业的诞生,标志着调整结构与转型升级渐入“效率驱动”、“创新驱动”的佳境。

     

    如今,面对“十三五”关键期的严峻考验,该局计划充分发挥工程物探、测绘地理信息的技术优势,发挥隧道与地下工程技术中心的高层次科研团队、拥有自主知识产权等优势,以城市地质综合服务(尤其是城市综合管廊和海绵城市建设)、地下空间开发利用、轨道交通等为主攻方向,打造岩土工程升级版,培育地下工程新业态,实现勘查、施工企业向综合服务业的全面转型升级。

     

    至于“十二五”实施“走出去”战略,该局同样取得了重要进展:累计完成产值12.3亿元,实现收入10.5亿元,年经济规模从“十一五”末的1亿元左右增至近5亿元。

     

    如今,江苏地质人在50多个国家留有“走出去”的辛勤足迹,涵盖地勘、矿产贸易、水文地质、工程地质、基础施工及桩基检测、打井供水、市政工程、农业设施等多个领域。全局共有5家地勘单位取得了商务部对外经营权,在澳大利亚、莫桑比克、安哥拉、坦桑尼亚、肯尼亚、玻利维亚、泰国等地设有境外企业或办事机构。旗下苏玻公司则通过股份重组,成功转让55%股权,吸纳社会资本5225万元。

     

    江苏省地质工程有限公司被公认为“海外劲旅”,在外奔波20余年的俞正尤总经理说:“‘十二五’为海外市场快速发展、转型升级的5年,公司经营模式由单一的工程项目变为多业并举,年产值和年利润分别增长25%,职工年均收入由9.6万元增至16万元,并实现了外经、外贸、外资的‘三管齐下’。去年,新签海外项目合同额1亿美元。今年,将重点开拓‘一带一路’沿线市场,力争实现进出口贸易额翻一番的目标。”

     

    谜底二:强化服务职能

     

    满足公共需求

     

    “十二五”期间,该局之所以步入业界“第一方阵”,与砥砺奋进的“服务科学发展、建设幸福地矿”的改革主题大为有关。

     

    5年来,该局不失时机地抓住加速推进工业化、城乡一体化发展,沿海发展,生态大省和城市基础建设等战略机遇,紧紧围绕“强化能力建设、有效履行地质工作职能;转变发展方式、着力培育产业发展基础”的工作主线,大力实施“地质立局、创新强局、人才兴局、市场主体培育和走出去发展”的五大战略,切实为经济社会发展和生态文明建设提供资源、环境、工程三大基础保障,为国土资源事业当好地质技术支撑,从而绘就了“三保障一支撑”的精彩画面。

     

    画卷一:基础性公益性接连突破

     

    5年中,该局拓展基础性、公益性地质工作渠道,实现了年规模递增16%的发展速度。其中,有《江苏1︰5万丁三圩等九幅区调》、《江苏省沿海经济区地质环境调查评价——连云港15万亩滩涂资源综合质量调查》在内的一大批基础地质、环境地质调查项目;有承担参与的《南通市主城区地下空间调查与评价》和徐州、镇江、苏州多城市地质调查等一批专题项目;有独立完成的一批地理国情普查、土地确权测绘等项目,为“生态大省”、海绵城市建设和地下空间开发,起到了“地质先行”的作用。同时,为了全面担当地质公共服务职责,该局还参编完成了《江苏省资源志》和《江苏省地质矿产志=初稿》等工作。

     

    画卷二:资源勘查开发“权”上开花

     

    5年中,该局投入近2亿元资金,承担完成了70余个矿产勘查项目,涉及铁、铜、钼、金、银、金刚石、金红石等10多个矿种,实现了太和磷矿、青龙山石榴子石矿等找矿突破。

     

    与此同时,该局稳步推进矿业权运作与矿业开发贸易新布局:现拥有37项省内矿权、17项省外和境外矿权,探矿权面积达2000余平方公里;成功出让4个矿业权,出让金额4920万元,并适时开展了玻利维亚锰矿、硼砂矿等资源开发贸易工作。

     

    画卷三:广义地质叫响“江苏品牌”

     

    5年中,该局共完成工程地质项目25000余个。其中,有参与完成的港珠澳大桥、大连湾跨海交通工程、南京地铁等一批重大基础设施的工程勘察任务;有承担完成的南京牛首胜境、南京麒麟科创园青龙山沿线、京沪高铁沿线等一批地质环境整治工程等。

     

    同时,该局积极开展地热能资源调查和地下空间开发利用研究,共计完成20余处地热勘查选址和一批地热井施工,城市地下管线探测取得一批成果。圆满完成的市、县、区地下水源地勘查、应急水源地规划和东海、赣榆、高淳等多地抗旱打井任务以及涟水扶贫井选址施工,赢得了社会公众的广泛赞誉。

     

    画卷四:地质服务体系应运而生

     

    以“地质工作专业领域广覆盖和省域服务全覆盖”为目标的江苏省地矿局,切实加强先期成立的“四大院”——江苏省地质环境勘查院、江苏省水文地质海洋地质勘查院、江苏省地质勘查技术院、江苏省地质测绘院的地质公共服务体系建设,同时,全力推进各综合大队的地质公共服务体系建设。

     

    其间,该局主动取得中国地质调查局的热情支持,与南京地调中心签订战略合作协议。在回归基础性、公益性“地质工作主战场”的同时,主动跟进国家生态文明建设、国土资源管理需求项目。积极融入国土资源部与省国土资源厅中心工作布局,加强与政府部门的业务合作,借落实“三保障一支撑”职能,切实提升自身的地质公共服务体系建设。

     

    2015年,该局又在南京、常州、镇江、苏州、徐州、连云港、南通、淮安等8个省辖市,组建了“地质灾害应急地质环境保护技术中心”,大力提升和切实履行标准规范、调查评价、监测预警、应急避险和排查抢险等地质灾害防治职能,赢得了当地政府与社会公众的广泛认可。就其全力构建地质公共服务体系而言,仅此一项就走在了全国前列。

     

    谜底三:地质立局为本

     

    引领社会需求

     

    记者来到被史学家誉为“中国近代第一城”的南通市,想通过“解剖”省地质环境勘查院南通分院这只“麻雀”,探究通过“地质立院”构建地质公共服务体系的成功之路。

     

    成立20余年的南通分院,坐落在繁华闹市区。一出写字楼电梯,就看到“南通分院”和“地质灾害应急地质环境保护技术中心”的醒目标识。

     

    作为军人的后代,谈吐自如的王琦院长兼任中心主任。王琦院长自誉“前人栽树,后人乘凉”,称“地质立院”和地质公共服务体系,已进入枝繁叶茂、开花结果的新时代。

     

    陶行知先生说,要想成就大事,须把小事做实做细做透。地质人做服务、闯市场、打品牌也同样如此。早些年,靠“水工环”起家的南通分院,先从交朋友做起,不惜提供各类无偿技术服务,以引领对地质工作的认可和社会需求。

     

    陪同记者采访的省地质环境勘查院院长施春华,回忆拓展服务领域的酸甜苦辣,眼睛里透出坚毅神色。那时,他任南通分院院长,因积劳成疾动了肝脏大手术。何以致此?他语气坚定地说:“只为地质人的尊严!”

     

    就这样,矢志不渝的地质人依靠坚强信念和诚信劳作,将地质公共服务体系的一株株参天大树根植于国土、水利和城建等领域,根植于社会文明进步的“需求土壤”。

     

    论其精细服务,有小故事佐证。一次,一水井有热流涌动。对地下水“烂熟于胸”的南通分院,当即判断为周边印染厂循环水泄漏所致,并采取了环保措施,排除了人们的恐慌心理。久而久之,“谁家有难题,就找地质人”,成了政府部门和普通百姓的“第一选择”,成了不可多得的“江苏地矿品牌”效应。

     

    去年金秋,南通分院又在1998年、2008年两轮地质大调查的基础上,经政府部门邀请,启动了第三轮全市地下空间与水资源调查评价,为申请“地下管廊”和“海绵城市”试点做准备。由于启动快速、技术上乘,得到省市政府部门的高度赞赏。

     

    服务做深做透了,市场自然不愁了,技术水平也大步跟进了。采访中,王琦院长从设备库拎出两样东西:小匣子装有加拿大进口的测水探头,可有效解决“静水位”、“动水位”的勘查难题;手提箱则装着“一袭白衣”、玲珑精巧的无人机。

     

    南通,有一望无际的大海、滚滚东逝的长江水,还有江边一字排开的5座“宝山”,均为地质人的用武之地。记者随院长们登上曾为抗倭战场的狼山,穿越几条山间小道,查看“望江亭”等两处地质灾害隐患点。

     

    “这山间小道,多是地质人踩出来的。”王琦院长说。对啊,构建地质公共服务体系也是如此,世间本无路,人走多了便成了路!

     

    南通共有38处地质灾害隐患点,由人工目测改为综合数据处理,无人机可是派上了大用场。不难想像,老一辈地质人手提地质锤、怀揣罗盘表的艰苦模样。时下,新一代地质人操纵无人机的潇洒与洒脱,自然令世人羡慕不已了。

     

    如今,靠“地质立院”、探索地球奥秘的执著精神,靠“服务起家”、倡导先进技术的创新理念,艺高胆大的省地质环境勘查院又率先敲开了“地下空间三维数据库”的大门。

     

    而江苏省地矿局又创造了怎样全景式的科技创新画卷呢?

     

    谜底四:科技引领市场

     

    人才兴局为魂

     

    科技创新,为调整结构、转型升级的重要引擎。“十二五”期间,为有效实施“地质立局、创新强局、人才兴局、市场主体培育和走出去发展”的五大战略,该局不断加大科技投入,累计投入3.8亿元,占年经营收入的2.9%,确保了飞艇和机载航空磁测系统、航空放射性测量、岩矿分析测试、三维激光扫描系统、测绘、物化探仪器、水域浅层地震、基础施工和包含高密度硼不锈钢乏燃料储存格架生产技术、地热能源技术等一大批“新式武器”的推广应用。

     

    为了转型升级、提质增效,该局格外重视推广应用新技术和新方法:通过强化“产学研”合作,构建“江苏省隧道与地下工程技术研究中心”和“江苏省地热能源学会”;与河海大学合作兴建“江苏省重大基础设施安全保障协同创新中心”,与一批高校共建研究生培养基地与工作站等。

     

    科技成果显著,是该局“十二五”成就的最大亮点。该局因研制成功飞艇航磁系统和机载航磁系统,被注册为“国家自然科学基金”依托单位;“无人飞艇综合航空地质调查系统关键技术研究”项目,入选2014年度国土资源部公益性行业科研专项。另外,该局主编参编了《江苏省岩土工程勘察规范》、《江苏省地源热泵系统工程勘察规程》等一批技术规范标准,还有10项国土资源部地质灾害防治行业标准等。该局所参与完成的《江苏省地质勘查基金项目预算标准(露采矿山地质环境治理)》,获得国土资源部科技进步二等奖;所创造的“江苏省可再生能源建筑应用评估方法研究(浅层地温能部分)”、“三维城市地质数据模型的建立与应用研究”、“地铁隧道盾构施工地质风险管控与对策研究”等一批科研成果,被权威部门评定为“达到国内先进水平”或“省内领先水平”。

     

    同时,“基于旋翼机平台的航磁测量系统”、“核燃料贮存格架贮存套管焊接工艺装备”等,获得了国家专利。二七二队核工业南京建设集团有限公司和解放军理工大学等单位联合申报的“国防工程精确爆破技术创新及应用”项目,荣获2015年度“国家科学技术进步”二等奖。“高效超精密切割磨料砂加工技术开发”项目,入选2014年度“江苏省前瞻性科研专项”。研制成功并即将定型生产的核电站“整体骨架+模块化贮存套筒”式乏燃料贮存格架,填补了国内一项空白。

     

    科技进步硕果累累,缘于该局始终把“人才兴局”放在“五大战略”之首。5年来,逐步提高人才层次和地质类专业人才比例,新招录各类应届毕业生653人;各类专业技术人员占职工总数的65.79%(“十三五”计划达到75%),拥有研究员级高级工程师39人、高级工程师414人、工程师780人、各类执业资格师500多人,另有4人入选省“333工程”第三层次人才。

     

    伴随“十二五”科技创新和人才进步,全局共拥有涉及国土资源、建设、测绘、环境、水利、商务、国家实验室等门类的120多项资质或认证,涉及矿产勘查、地质环境、岩土工程勘察、测绘、环境工程、基础施工、路桥施工、爆破、土石方、环保、水利工程、分析测试、境外工程等多个领域;共发表科技论文700余篇,获得专利20项,主编参编各类标准规范20项,获得国家计算机软件著作权7个;共获省、市级“科技进步奖”、“科技成果奖”21项,获部、省、市各级“优秀工程勘测奖”300余项,获QC成果20余项、省级“文明工地”3个;共评选局级优秀科技成果87项、优秀勘测报告154项、“文明工地”49个等。

     

    作为隧道与地下工程公司的创始人、省地矿局第一地质大队队长田开洋说得好:“创新发展,为地勘单位与时代共振的动力源。经过转型升级的实体化运作,一大队创造了以隧道与地下工程公司为抓手、以混合所有制为立足点的城市轨道交通安全风险咨询业的创新平台。坚信‘互联网+’将在打造地勘单位全新产业链条中发挥竞争优势。”

     

    就这样,江苏省地矿局以“五大发展理念”为统领,以“地质立局”、科技创新和人才进步为载体,全力运行“用服务引领需求,用技术创造供给”的新模式和紧扣百姓生活、经济发展和政府决策需求的“任督二脉”,进而创造出独具“江苏地矿”特色的行稳致远新路子。

     

    江苏省地矿局大院中,有一栋雪松怀抱的褐红色小楼。每每看见她,敬重、仰慕和崇拜的情愫油然而生。作为中央地质调查所的诞生地,今年将迎来百岁诞辰。而作为承担生态与文明进步、传统与传承使命的江苏地质人,又将以“效率驱动”、“创新驱动”的新步履,发挥“地质,本色无敌”的创造力,踏上民族复兴、“两个百年”的理想征程!

     

    编辑辣评:

     

    坚守主业,强化服务,地质立局,科技引领——江苏省地矿局在逆市寒冬中如何实现“十二五”圆满收官,作者在探究之后,为我们揭开了一个又一个谜底。改革催生发展,行稳更能致远。先知先觉的江苏省地矿局,“一张蓝图绘到底”,绘出“三保障一支撑”画卷,绘出“地质立局”画卷,绘出“科技创新”画卷,为国家和社会提供最优质服务的同时,也获得了自身更加广阔的市场发展空间。如今,“效率驱动”、“创新驱动”依然是他们的“法宝”,在民族复兴、“两个百年”的新征程上,我们期待江苏省地矿局迈出更加开拓创新、行稳致远的铿锵步履。

    江苏省地矿局“十二五”调整结构、转型升级纪实一