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    “小朋友,你知道为什么你的家乡马边县的大山像三明治一样一层一层地叠加吗?你想知道乐山恐龙的足印是什么形状吗?我来告诉你乐山在很久很久以前是什么样子的……”。4月21-22日,在四川省乐山市实验中学、在乐山市广场上,一群年轻的地学专业技术人员正在向学生和市民进行科普宣传,讲述地球故事。

    为纪念第48个世界地球日,地调局环境监测院(国土资源部地质灾害应急技术指导中心)联合中央国家机关精神文明建设协调领导小组,国土资源部地质环境司,中国地质调查局科技外事部、直属机关党委,四川省地质矿产勘查开发局,乐山市人民政府,中国地质灾害防治工程行业协会,中国地质学会环境地质专业委员会,四川省地质环境监测总站等单位,开展“根在基层、情系民生”科普志愿服务活动。

    在乐山市副秘书长张松林的主持下,中国地质环境监测院党委书记李文鹏,国土资源部地质环境司副司长胡杰,四川省地质矿产勘查开发局总工程师李树,乐山市副市长罗新礼、中国地质调查局直属机关党委副书记李帮、中央国家机关精神文明建设协调领导小组干部赵凌波向乐山市实验中学赠送了地质科普图书。

    乐山市拥有丰富的地质遗迹景观,目前已有四川大渡河峡谷地质公园,并在积极创建以环崖丹霞景观为主的马边丹霞地质公园。李文鹏介绍说,地质遗迹是地球演化过程中形成、发展、保留下来的不可再生的地质自然资源,乐山地区地质遗迹丰富并具有特色,如何科学地认识、开发和保护地质遗迹,是当前面临的一个问题。

    为此,本次活动以科普报告会和科普专题展览为主要形式,介绍地质灾害防治、地下水资源保护、矿山环境治理等地质环境知识,并首次将地质遗迹知识与地方地质环境相结合,倡导人们从地质美学的角度认识自己的家乡,认识生活的地球。在实验中学,旅游地学及自然生态学家李忠东为广大师生做了《认识我们的地球,认识我们的家乡》科普报告;在乐山广场,通过大屏幕滚动播放《地质灾害“五步避险法”》微视频;在展板旁,志愿者们通过《地质遗迹及其类型》、《丹霞地貌》、《四川马边丹霞地质公园》等宣传手册,向广大市民进行科普知识讲解。

    乐山市实验中学初二学生高雅婷说,通过这次地球日的科普宣传活动,使自己对家乡有了全新的认识,自己今后将用更科学的目光去发现家乡的壮美,并希望以后多举办一些像这样既生动有趣又和自己息息相关的科普活动。

    专家介绍,近年来社会公众对地质公园的关注度不断提升,但是人们对地质遗迹景观却缺乏科学性的认识,今后的地质环境科普工作要结合不同区域的地质景观特点,开展更具有针对性的科普工作,提升当地人民保护家乡、保护自然的意识。

     

     

     

     

     

     

     

    中国地质环境监测院联合10家单位开展科普宣传工作

    4月17日,中国工程院院士、中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心)首席科学家殷跃平在云南省明通小学开展了一场主题为“地质灾害与人类纪”的科普讲座。中国地质环境监测院院长刘同良,云南省科学技术厅副厅长宋光兴出席活动。

    本场科普活动是“中国地质环境监测院院士科普进校园”系列活动之一,希望通过院士对地质安全知识的讲授,使广大青少年对人与自然和谐发展形成更深层次的认知。本次讲座以“地质灾害与人类纪”为主题,从地质灾害与人类纪的基本概念出发,围绕基本背景、地质灾害与多难兴邦、侏罗纪与人类纪、防灾兴利与大国重器四方面,详细阐述了地震、滑坡、泥石流等地质灾害的真实案例记录及其对人类生活造成的重大灾难,以直观的图片和视频让同学们真切感受到了地质灾害对人类生活的具体影响,并以典型战略性重大工程和科学技术为例,强调了科技发展对防范地质灾害的重要价值。

    本次讲座精彩纷呈、引人入胜,赢得了现场同学们的阵阵掌声。活动现场,同学们积极提问,氛围热烈。殷跃平耐心细致地进行了一对一解答,使同学们对地质灾害的成因、影响及防范措施有了更为深刻地理解。

    殷跃平提到,随着生态文明建设不断深入推进,人与自然和谐发展的理念也更加深入到各个领域,通过将地质安全知识和人类生活环境相结合,激发广大青少年对自然环境保护和热爱,使科学精神和创新精神进一步走进校园、走向未来。此前,殷跃平在北京德胜中学举办的院士科普主题讲座也在广大师生中引起了热烈的反响,引发广大学生探究自然奥秘和保护自然的热潮。

    宋光兴表示,院士科普进校园活动作为院士专家与青少年学生互动交流的桥梁,是对科技创新、科学普及的深入贯彻。希望以此次讲座活动为契机,广大中小学能够进一步深化科普教育工作,让广大同学都能讲科学、爱科学、学科学、用科学,共同营造一个浓厚的科技探索氛围。

    活动期间,殷跃平一行人与学生互赠书籍和礼物,并参观了生态水循环系统和科技节成果展示,观看了其自创的科普短剧《节约用水伴我行》。

    本次讲座采用现场与线上相结合的方式,全校近7000名师生观看了科普讲座。云南省教育厅校外教育培训监管处、明通小学教育集团等相关负责同志参加了活动。

     
    殷跃平院士科普讲座走进西南课堂

    自然资源部的组建主要是为统一行使全民所有自然资源资产所有者职责,统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责,着力解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题,实现山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理。这里的“统一”、“整体”、“系统”、“综合”都源于自然资源的综合观,与此相关的另一个重要视角是动态观。因此,自然资源统一管理需要对自然资源的综合观和动态观有一个全面的认识。

    自然资源的内涵与分类

    1. 概念及其含义

    自然资源包括地球表面积(空间)、土壤肥力、地壳矿藏、水、野生动植物等。

    自然资源的范畴随着人类社会和科学技术的发展而不断变化。人类对自然资源的认识,以及自然资源开发利用的范围、规模、种类、数量和深度,都在不断发展,现在把环境质量和生态服务也视为自然资源,而且人们对自然资源已不再是一味开发利用,而是发展出保护、治理、抚育、更新等观念。

    自然资源与生态环境是两个不尽相同的概念,但具体对象和范围又是同一客体。因此有人把自然资源和生态环境比喻为一个硬币的两面,自然资源是人类社会从生态环境中获取的初始投入。同时,自然资源不仅是一个自然科学概念,也是一个人文社会科学概念。

    2. 自然资源的分类

    自然资源可划分为“可更新”与“不可更新”两大类。可更新资源是在人类时间尺度上可天然再生的有用物品。“可更新”是一个相对而不是绝对的概念,取决于人类认识和利用,某些“可更新”资源在一定时间周期和空间单元上可能被看作“不可更新”资源。可更新资源可分为两个亚类:一类为恒定性,太阳能、风能、光能、大气等,这些资源基本上是恒定的,不受人类利用的影响;一类为是临界性,如土地、森林、动物、水质等资源。临界性资源,若其利用强度不超过可更新能力,能保持自然再生;如果加以管理以人为地增加流量,还能维持较高的利用水平。不可更新资源,又称储存性资源,储存在地壳当中而且不可再生。这两类资源的划分相对的。

    自然资源的综合观

    1. 生态系统的整体性

    生态系统是由各种生态因子组成的一个整体,包括生物因子和非生物因子两大类。前者包括植物、动物、微生物,尤其是人类活动(狩猎、放牧、垦殖、灌溉、采伐、采矿、建设、污染等)。后者包括诸如气候(日照、温度、湿度、降水、风等),地质(地质构造、岩石、矿物),地形(地貌形态、高度、坡度、坡向),土壤(基质、质地、养分、水分、团粒结构、肥力)、水(水量、水质)等因子。

    生态系统内各生态因子之间相互影响,相互作用,相互依存,相互制约,其中一种因子的改变必然会引起其他一系列因子的改变。这种关系不仅存在于各非生物因子之间和各生物因子之间,也存在于生物因子与非生物因子之间。不仅环境作用于生物和人类,生物和人类也反过来影响环境。

    2. 生态系统服务与人类福祉的关联性

    生态系统服务是生态系统在自然资源生态过程中形成和维持的、人类生存和发展必不可少的环境条件与效用,是人类直接或间接从生态系统中获得的所有效益。生态系统给人类提供各种服务,包括供给服务、调节服务、文化服务以及支持服务。

    3. 自然资源利用的综合性

    各种自然资源的利用相互联系、相互制约,构成一个整体系统。例如,开发利用土地资源离不开利用水资源,开采和冶炼金属矿需要配合利用能源。更重要的是,开发利用一种自然资源会造成一系列生态环境影响。即使是不可更新资源,其存在也总是和周围的条件有关;特别是当它作为一种资源为人类所利用时,必然会影响周围的环境。如开采矿石使土地废弃,排出废物和消耗能源也不可避免地给环境带来影响。

    此外,各地区之间的自然资源利用也相互影响。

    由此可见,自然资源的整体性主要是通过人与资源系统的相互关联表现出来的。人类通过一定的经济技术措施开发利用自然资源,在这一过程中又影响生态环境,人与自然资源之间构成相互关联的一个大系统。

     

     

    图1 经济增长主导因素在不同经济社会发展阶段的演变

    4. 自然资源管理的统一性

    自然资源的综合性和整体性决定了自然资源管理必须是统一的。将国土资源部的职责,国家发展和改革委员会的组织编制主体功能区规划职责,住房和城乡建设部的城乡规划管理职责,水利部的水资源调查和确权登记管理职责,农业部的草原资源调查和确权登记管理职责,国家林业局的森林、湿地等资源调查和确权登记管理职责,国家海洋局的职责,国家测绘地理信息局的职责整合起来,将土地、矿产、湖泊、河流、湿地、森林、草原、海洋统统划到自然资源部之下进行综合管理。

    自然资源的动态观

    1. 自然资源的动态属性

    资源概念、资源利用的广度和深度都在历史进程中不断演变。一般说系统的结构越复杂,其对外界的干扰也具有较大的抵抗能力,而组成和结构比较简单的生态系统,对外界环境变化的抵抗能力则比较差。

    在“人类-资源生态系统”中,人类已成为十分活跃、十分重要的动因,系统的变动性更加明显。正的方面如资源的改良增值,人与资源关系的良性循环;负的方面如资源退化耗竭。人类应当努力了解各种资源生态系统的变动性和抵抗外界干扰的能力,预测人类-资源生态系统的变化,使之向有利于人类的方向发展。

    2. 资源价值随人类需要和能力的发展而变化

    自然资源本质上是自然环境和人类社会相互作用的一种价值判断与评价,是以人类利用为标准的。人类的能力和需要创造了资源的价值。虽然地球的总自然秉赋本质上是固定的,但资源却是动态的,没有已知的或固定的极限。迄今的资源利用史就是不断发现的历史,对基本自然资源的定义在不断拓展。

    历史上的技术革新,从原先无价值或未利用的自然物质中突然创造出各种资源。自然界中生态环境质量资源的价值虽然不直接伴随技术和经济条件而变化,但响应于人类价值、需求和生活方式的变化,而不断产生新的意义。随着人们越来越相对富足,他们才有能力将注意力转向非物质的生态环境价值。

    3. 主导自然资源的演进

    人类社会发展过程中,人口不断增多,生活水平不断提高,对自然资源的需求不断增加。同时,随着人类认识能力尤其是科学技术不断进步,自然资源的概念不断演进,对自然资源的开发利用,在种类、数量、规模、范围上都不断扩展。

    主导自然资源随社会发展不断演变。20世纪50年代以前,石油都采自陆地;现在人类已在海洋开采石油。其他资源的开采范围也在向海洋扩展,未来的人类很可能会到月球、火星上去开采资源。“洪水猛兽”曾被看作灾难,但当人类有能力驾驭它们以后,也可以变为资源。

    工业化以来,人类社会的资源结构、经济活动及其对生态环境的影响在不断发生变化。前工业化时期,主要开发利用普遍存在的天然资源(可称第一资源)。而附加了人类投入的自然资源(可称第二资源)如矿产品、农副产品等,在进入工业化初期时开始显现其重要性,在工业化中期更占主导。工业化后期,包括第一资源和第二资源在内的物质性资源地位逐渐下降,而智力、生态环境等非物质性资源地位逐渐上升,乃至占据主导地位。

    4. 资源承载能力的动态性

    承载能力最初是指一定范围内的生境(或土地)可持续供养的最大种群(或人口)数量。“可持续”意味着资源利用应限制在一定水平上,从而不使环境发生显著变化,而使资源生产力得以长期维持。

    资源承载能力受投入水平、技术进步等因素的影响,是动态变化的。生态系统处于不断的演替过程中,这种演替受多种生态因子影响。按其作用可归为两类因子:利导因子和限制因子。整个系统就是在这种组合“S”型的交替增长中不断阶梯式地演进和发展,不断打破旧的平衡,出现新的平衡。

    5. 自然资源在社会经济发展中作用的变化

    人类社会的发展先后经历了狩猎-采集文明时代、农业文明时代、工业文明时代,社会的经济总量在不断增长。进入工业文明时代以后,人类社会生产力水平大幅提高,人类利用资源、改造自然的能力大大增强。在工业文明初期,资本以其稀缺的特性和在经济发展中可以带来规模效益而成为该时期的主导发展要素。在工业文明中期,技术的优势逐渐显现出来,技术成为该时期主导发展要素。到了工业文明后期,随着计算机等各种通信设备的不断完善,信息逐渐在经济发展中上升为主导发展要素。由于工业文明时期人类社会的发展观基本上偏重于经济增长,导致人与自然矛盾日渐突出。人们在经济增长的同时,注意到与资源、环境和谐的必要性,人类社会的发展将不可避免地进人一个新的文明时代,即生态文明时代。以资源、环境相和谐为主要特征的“生态化”将在未来的经济发展中居于主导发展要素的地位(如图1)。

    这一演替规律表明,劳动、自然资源、资本、技术、信息以及未来的生态化先后成为人类社会经济发展的主导发展要素,在人类社会的经济增长中发挥重要作用。虽然主导发展要素不断更迭,但是这并不意味着先前的主导发展要素不再发挥作用;只是先前的主导发展要素不再居于主导地位,但依然起到重要作用,且其形式也随着经济的发展不断适应变化。对于一个当前处于工业化初期的区域来说,其经济的跨越式发展必须同时兼顾劳动力、资本、技术、信息、生态等多个主导要素的更替。

    回顾各生产要素在不同经济社会发展阶段中重要性的演变过程,可以看到,自然资源是经济社会发展的必要条件,但不是充分条件。在自然资源与经济社会的相互关系中,自然资源毕竟处于被动地位。自然资源只能提供人类活动的条件和可能性,只有依靠人类的努力,才能把这种条件和可能性变为现实。资源优势转化为经济优势的根本动力在人、规划管理和体制等经济社会条件。为什么在相似的自然环境下会出现生产力水平悬殊的情况?为什么自然资源和自然条件较差的一些国家和地区也能率先进入发达社会?这不是自然资源禀赋的差异所能够解释的。

    自然条件和自然资源的影响是不断变化的,而且变化是有规律的。制约这一变化的主导因素是生产力水平。生产力的发展水平左右着人与自然间的相互关系。生产力水平越低,人们对自然的依赖性越大。生产力水平越高,人们对自然的依赖性越小,人们利用自然的程度就越高。生产力水平提高的结果,并不是人们可以离开自然,而是更深入地利用自然。从这个意义上说,生产力水平提高以后,人与自然的关系更加密切了。

    总之,自然资源对一个国家经济发展和社会繁荣的重要意义自不待言,但在发展阶段不同的国家或地区,自然资源所起的作用却不尽相同。随着发展阶段的提升,自然资源的作用会逐渐减弱,而资本和人力资源的作用会越来越显著。

    (作者单位:蔡运龙:北京大学;王尧:自然资源部中国地质调查局发展研究中心。本文获授权发布)

    树立自然资源的综合观与动态观

    绿色发展是新时代的主题。党的十九大提出的“建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国”的目标对各行各业提出了新的更高要求。

    矿业,这个古老的产业必须重塑形象,全过程、全方位融入新时代。近年来,特别是党的十八大以来,矿山企业和地勘单位在绿色矿山建设和绿色勘查方面进行了大量探索,取得了显著进展。

    在全国各行各业全面贯彻党的十九大精神的今天,按照“绿水青山就是金山银山”理念的要求,总结矿业绿色发展经验,进一步提升矿业绿色发展水平,加快矿业重塑形象进程成为全社会和矿业人的期盼。

    “两山理论”的矿业实践

    盛夏江南,让风景更美的是湖州的一簇簇新绿。而今年的湖州,又比以往更热闹一些。6月底,2018中国矿业循环经济暨绿色矿业发展论坛在这里召开。

    为什么是湖州?中国矿业联合会党委书记、会长彭齐鸣告诉中国矿业报社记者,本次论坛的主题是“为经济发展助力,为绿水青山增彩”。湖州市是习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”理念的地方。“两山理念”因矿而起,践行“两山理论”,矿业行业必须冲在前面。“湖州市在矿业绿色发展方面做了大量卓有成效的探索,取得了令人振奋的成果。”彭齐鸣说。

     

    资料图

    记者了解到,在这次大会的论坛上,与会代表们回顾习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”理念的背景和过程,通过再现珍贵的历史画面深刻感受“绿水青山就是金山银山”理念的内涵。会后,与会者还考察了湖州多个成功范例,能比较全面地了解绿色矿山建设进展情况。

    “晴天一片灰,雨天一路泥,远观像大雾,近看满身土,这是传统石料开采加工工人们给人的印象。但是在这里,我看到的却是整座矿山掩映在绿树花红中,甚至还能看到对环境极度挑剔的白鹭飞过。”“这哪里是矿区,分明是一个公园!”……代表们在观摩湖州部分矿山绿色发展的成果和矿业与经济社会发展融合的实例中,发出了阵阵感叹。

    在这里,他们看到了矿业开发过程可以实现动态复绿,彻底摒弃了过去那种先破坏、后治理的模式。在这里,他们也看到了矿业这座金山银山不仅可以无痕融入绿水青山,还会带来新的金山银山和更美的绿水青山。

    在这里,他们听到了矿业企业践行“绿水青山就是金山银山”理念的经验体会介绍,感受到了企业对矿业绿色发展、可持续发展的坚定决心。在这里,他们还听到了地方国土资源管理部门勇于创新的意识和行动、专家学者对生态文明建设内涵和方式的诠释,听到了地方政府推进矿业转型升级、发展接替产业的经验与体会。

    矿业这一传统产业在新时代绽放的新光彩、展示的新形象跃然纸上。这样的绿色矿业发展模式就是矿业重塑希望的雏形和模板!

    其实,在此之前,大会主办方——中国矿业联合会已经对全国绿色矿山建设与绿色勘查进展情况进行了广泛调查,并重点考察了若干地区绿色矿山建设的成功范例。今年更是对浙江省湖州、宁波和温州地区矿业绿色发展情况进行了专题实地调研。让人欣喜的是,调研中发现,各地绿色矿山建设的进展和成果丰硕,地方政府和矿山企业、地勘单位在矿业绿色发展方面经验丰富,绿色矿业发展欣欣向荣。而将会议地点选择在湖州,正是希望在这个“两山理论”的发源地,向全社会展示中国矿业践行“绿水青山就是金山银山”理念的决心、行动和成果,展示新时代矿业发展的前景和预期,展示矿业新形象的概念和要素。

    按照彭齐鸣的话说,2018中国矿业循环经济暨绿色矿业发展论坛被赋予了更重要的使命,讨论交流的不是常规的矿业问题,不是一般的管理和技术问题,更不是一般性的聚会交流,而是一次中国矿业展示践行“绿水青山就是金山银山”理念成果与体会,共议矿业创新发展、重塑形象的大会——要汇聚各方智慧,查找制约矿业绿色发展的制度问题,探讨解决问题的路径措施,为矿业绿色发展形成可复制的成功经验。

    为什么要重塑形象

    1950年2月17日,毛泽东同志在访苏期间专门去中国驻苏大使馆看望了中国留学生,并亲笔为学习地质专业的学生题写了“开发矿业”几个大字。这一题词极大地激励了全国千万矿业职工为开发矿业而努力奋斗,成为一代又一代矿业职工献身矿业事业的巨大精神财富。一时间涌现出了李四光、王进喜这些家喻户晓、妇孺皆知的矿业界英雄人物。矿业行业以“找矿兴国”为己任,为国家建设提供大量急需的矿产资源。

    但近年来,由于传统的粗放式开发方式,矿业被看成生态环境的破坏者而备受指责。矿业对经济社会发展做出的贡献好像因生态环境问题而被掩盖。随着工业化、城镇化的不断推进,各种新兴产业相继涌现并不断拓展,矿业的作用在一定程度上被冲淡,在经济产值中的比重有所下降。在人类向大都市聚集的同时,矿业似乎逐渐淡出人们的视野,距离日常生活越来越远,加上对环境问题的担忧,矿业似乎与现代化进程背道而驰,最终会走向衰亡。

    “实际上,矿业在整个国民经济中的基础性、战略性地位不可替代,经济社会发展改变的只是矿产品需求结构,而不是需求本身。”彭齐鸣表示,对于中国这样一个大国来说,资源安全问题至关重要。矿业的资源保障作用和产业支撑作用不容忽视。矿业将为中华民族伟大复兴事业提供物质基础和产业支撑。如何让矿业人在新时代建设中挺直脊梁,让矿业走上一条可持续发展的道路?彭齐鸣给出了这样一个答案——矿业必须要重塑形象。

    矿业重塑形象是生态文明建设的要求。习近平总书记指出,走向生态文明新时代,建设美丽中国,是实现中华民族伟大复兴中国梦的重要内容。在习近平主持起草的党的十八大报告中,生态文明建设成为治国理政的重要内容,纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局,并首次把“美丽中国”作为生态文明建设的宏伟目标。

    2017年10月18日,习近平总书记在十九大报告中指出,坚持人与自然和谐共生,必须树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念,坚持节约资源和保护环境的基本国策。像对待生命一样对待生态环境。要统筹山水林田湖草系统治理,实行最严格的生态环境保护制度,形成绿色发展方式和生活方式,坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路,建设美丽中国,为人民创造良好生产生活环境,为全球生态安全做出贡献。

    矿业重塑形象是自身可持续发展的要求。在新的历史时期,矿业一方面要为现代化建设提供矿产资源保障,另一方面要保障生态文明建设的要求,传统的发展模式已不可持续,也无法复制发达国家的矿业发展模式。因此,在建立生态文明与世界矿业命运共同体的背景下,如何创新发展,寻找一种符合中国国情、科学可持续发展、符合生态文明要求的全新的矿业发展模式,是我们面临的一个重大课题,也是中国的不二选择。

    矿业重塑形象是赢得社会公众理解认同的重要举措。党的十八大以来,生态文明建设被空前重视。2015年,中共中央国务院下发的《关于加快推进生态文明建设的意见》明确把发展绿色矿业、加快绿色矿山建设作为重要任务。在2016年召开的十八届六中全会上,中共中央总书记习近平强调指出,加强矿山地质环境恢复和综合治理。其实,早在2010年,原国土资源部就曾印发《关于贯彻落实全国矿产资源规划,推进绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见》,明确提出绿色矿山建设工作是矿产资源开发过程中不容忽视的重要环节。

    近年来,许多矿业企业在动态复绿方面做了很多有益有效的尝试。这些实践说明,矿业不仅能在开发阶段创造巨大财富,拉动就业,还能够引进后续绿色产业,实现可持续发展。重塑矿业形象,能让这些有益的实践转化为直观的视觉听觉符号,让社会公众了解,新时代的矿山已经不再是尘土飞扬、脏乱危险的代名词。矿山绿色发展可以使开发矿业实现全程绿色、文明生产,全程现代化开发,从而赢得社会公众的理解认同。

    重塑新形象的机遇

    中国特色社会主义新时代为矿业发展带来严峻的挑战,同时也提供了难得的机遇和广阔的空间。彭齐鸣表示,供给侧结构性改革、高质量发展以及制造强国战略都为矿业重塑形象提供了绝佳的机遇。

    所谓供给侧结构性改革,就是用改革的办法推进结构调整,矫正要素配置扭曲,扩大有效供给,使供给体系更好地适应需求变化,提高全要素生产率。党的十九大报告明确,必须坚持质量第一、效益优先,以供给侧结构性改革为主线,推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革。对于矿业来说,供给侧结构性改革任务艰巨。

    但是“危”“机”总是并存的。

    彭齐鸣认为,在产业发展中矿产资源供给的突出问题是供给结构不合理,或者“结构性匮乏”。“资源丰度和禀赋的不均衡是普遍存在的,但供给结构不合理则是产业发展自身的问题。我们大宗矿产品供给过多依赖海外市场,新兴战略性产业所需矿产资源的供给能力不足,三稀等非常规矿产资源的勘查开发与市场需求结合不够紧密,满足不了产业发展需求。”他表示。这些问题恰恰都与供给侧改革的目标“不谋而合”。

    彭齐鸣强调,“需要加强的是更好地发挥市场主体作用,引导更多的民间资本投入到这些领域。”只有过剩的产能,没有过剩的产品。抓住供给侧的“东风”,增加优质供给,提高产品竞争力,把过剩产能升级为优质产能,是矿企和整个矿业行业发展的惟一出路。

    高质量发展给矿业绿色发展提出更高的要求。中央经济工作会议指出,推动高质量发展是当前和今后一个时期确定发展思路、制定经济政策、实施宏观调控的根本要求,必须加快形成推动高质量发展的指标体系、政策体系、标准体系、统计体系、绩效评价、政绩考核,创建和完善制度环境,推动我国经济在实现高质量发展上不断取得新进展。根据建设富强民主文明和谐美丽社会主义现代化强国的目标,传统的粗放型矿业发展模式已经不能适合要求。在高质量发展的要求下,未来矿业行业要摒弃粗放发展方式、淘汰落后产能、践行绿色发展和培育新的动能,这样的要求无疑给矿业转型发展提出了更高的要求。

    在过去十年里,从国土资源主管部门到相关企事业单位,在推动矿业转向高质量、高效率发展的过程中做了很多有益的尝试,并取得了很多成功的经验。“原国土资源部推进的绿色矿山建设试点工作取得了巨大成效,为矿业发展的绿色之路奠定了重要基础。诸多企业积极响应,也取得了一些重要的经验。”彭齐鸣介绍道。这些都为矿业绿色发展、为矿业重塑形象积蓄了能量。

    的确,过去十年,是中国矿业绿色发展的重要阶段。中国矿业联合会在原国土资源部的指导下,开展了国家级绿色矿山试点工作,此项工作得到了矿业企业的积极响应,先后有661家矿山企业获得了国家级绿色矿山试点单位的称号,在绿色开采、资源节约与综合利用、矿山生态环境保护、矿地和谐等方面树立了一批样板,为我国矿业的绿色可持续发展提供了宝贵的可供借鉴的经验。

    2017年12月21日,中国矿业联合会在原国土资源部指导和支持下,联合61家会员单位共同发起成立了“绿色矿业发展战略联盟”,通过行业自律,倡导企业共同携手,加快推进绿色矿山建设进程。从此以后,矿企绿色建设有了“娘家人”,正如原国土资源部总规划师李永杰评价的那样,“这是推动我国矿业绿色发展的重要力量和服务平台。”

    实施制造强国战略给矿业转型升级提供支撑。中央经济工作会议指出,要推进中国制造向中国创造转变,中国速度向中国质量转变,制造大国向制造强国转变。彭齐鸣表示,“这对中国矿业发展是一个难得的机遇。”矿业是高科技支撑的产业,随着矿业的现代化,各类矿山设备不断升级,对机械、材料、光学、电子、自动化等各个领域都不断提出更高的要求,看似笨重的矿山机械装备实际上蕴含着大量的高新技术。因此,矿业的转型升级为实现制造强国目标提供了动力,中国创造也为矿业转型升级提供了支撑。

    据彭齐鸣介绍,中国矿业联合会正在组建智能矿山战略联盟,联合一批有志于矿业技术装备研发、制造、应用、推广和投资的机构和企业,整合国内行业资源,发挥产学研联合优势,建立智能矿山建设标准体系,争取政策、项目、资金支持等方面发挥作用,构建智能矿山建设的服务平台,共同推进中国矿业技术装备的转型升级。

    新形象的理解

    对矿业来说,“新形象”主要针对传统矿业的形象而言,突出表现为经济社会综合效益的高质量。“实际上,对于矿业这个古老的产业来说,转型从来没有中断过。但是,面对新时代的全新发展模式,转型升级不是一般概念上的完善,而是需要实现颠覆性的重大转变。”彭齐鸣强调说。

    那中国矿业的新形象究竟“新”在哪里?彭齐鸣认为集中在三个“新”。

    贯彻落实“新”理念。一方面,要秉承“绿水青山就是金山银山”的理念,实现从以开发资源为主要目的,兼顾环境保护的理念转向在确保环境保护符合新时代要求的基础上开发利用矿产资源。要在矿产资源开发获利的同时,切实保证自然环境资产保值升值。另一方面,要贯彻以人为本理念,由传统的、劳动密集型开采方式转向符合新时代要求,高科技支撑的现代化开采方式,要用技术装备的不断升级推进矿山生产的自动化、智能化,让矿业工作者的工作环境更加健康安全。

    动态恢复治理“新”模式。彭齐鸣认为,传统的矿业开发模式采取的是先开发(破坏)后治理的路。“实践证明,矿山闭坑之后的环境治理工作耗资巨大,难以靠财政收入来支付完成。而且,按照现有模式,在审批开发利用方案时也无法准确地判断闭坑后的治理费用,这些都使得先破坏、后治理的路难以走通。因此,动态恢复治理是解决矿山环境问题的必由之路。”他说。

    近年来,许多矿业企业在动态复绿方面做了很多有益有效的尝试,成功经验为绿色矿业标准体系建设提供了重要依据。随着动态复绿实践的不断深入,标准会不断提升,矿业发展过程将不再是破坏环境的代名词,而成为绿色发展的标志。

    矿业发展“新”遗址。矿业开发破坏环境似乎已经成为定律,粗放型的开发方式确实带来这种结果。然而,如果从顶层设计开始用绿色发展的理念统筹矿业开发,可以通过算大账实现资源环境的并重与双赢。从矿山设计开始就要对所在地生态环境价值和矿业开发带来的影响进行系统评估。除了实施动态复绿之外,还要对矿山开发、对环境的改变进行评估,要寻求环境改变带来的最佳方案,使得闭坑后的环境更加有利于人类生活。“国内已经有很多废弃矿山开发利用的成功实例,有的改造为地质公园,成为社会公众休闲度假的好去处;有的建成五星级宾馆,矿业遗址为宾馆增添了特色与魅力。这些都说明矿业开发留下的不一定是垃圾,还可以是资产,矿业不仅仅对环境造成破坏,还可以为营造更好的环境、改善居住环境提供条件。我国多数地区人口密度大,对于城市居民来说休闲度假的场所是个大问题。一些地区利用矿业遗址改造形成的公园或休闲度假场所有效地改善了这一状况,使得矿业开发给当地经济社会发展带来收益。”彭齐鸣做出进一步阐释。

    我们不难看出,矿业重塑形象就是要将绿色作为基本元素,将矿产资源的开发利用可以与生态环境相辅相成,让矿业成为“五位一体”的重要组成部分和连接纽带。

    除了矿业自身的转变,彭齐鸣认为,矿业重塑形象也需要管理系统的支持。

    “首先要完善矿业有关法规。”彭齐鸣表示,现行法规多为改革初期建立,与现在的发展理念和发展方式有许多方面不适应,特别是改革过程中形成的一些成功经验没有在法规中得以充分体现。在有关法规的制定或修改过程中,需要充分考虑我国矿业的战略地位,确保矿业健康发展以发挥资源保障与产业支撑作用。“需要重视的是,在处理开发与保护关系问题上,既要确保矿业的战略地位,又要确保矿业绿色发展。其中,绿色发展除了政策法规指引约束之外,还要依靠有关制度和标准。”彭齐鸣强调。

    “其次是完善规划体系,让矿业融入经济社会发展的方方面面。”彭齐鸣说。在规划体系中,最重要的就是要处理好矿产资源(金山银山)与生态环境(绿水青山)之间的关系。矿产资源规划是矿业发展的指南,必须与各行各业的规划相互协调,否则协调发展就成为一句空话。不可否认,矿业开发在带来经济收益的同时对环境造成破坏。但也可以通过科学规划和有效措施给环境加分,给自然资源总资产增值。如何做到经济社会效益的最少减分,最大增值是规划需要解决的重要问题,要通过多规合一使矿业发展融入经济社会的方方面面,并使其成为受各方面欢迎的正能量。

    “同时,还要充发挥社会组织的作用。”彭齐鸣补充到。党的十九大对新时代社会组织的职能作用提出明确要求。社会组织是协商民主的重要组成部分,参与社会治理、环境治理已经成为社会组织的重要使命。在环境治理方面,要“构建政府为主导、企业为主体、社会组织和公众共同参与的环境治理体系。”

    在矿业行业发展中,社会组织一直扮演着十分重要的角色,可以将企业的诉求反映给政府部门,将政府部门的要求传递给企业。彭齐鸣以《矿产资源法》和有关规章修订为例,“中国矿业联合会及有关协会可以收集、汇总企业对矿法的修改意见建议,反映给政府部门,确保管理部门能够真实全面地了解实情,使出台的法律文件更具可操作性,起到应有的作用。”

    新时代为矿业绿色发展打开一道大门,指明了一条充满无限机会的光明大道。沿着这样的道路走下去,通过矿业行业内部的重大调整与外部环境的改变,矿业将以崭新的形象出现。沿着这样的道路走下去,在制造金山银山的同时,营造更美的绿水青山,成为建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国进程中不可替代的力量。

    绿色发展,重塑形象前途光明,任重道远。中国矿业要以习近平新时代中国特色社会主义思想为引领,在践行“绿水青山就是金山银山”理念方面持续探索,大胆实践,为使矿业在新时代经济社会发展中发挥更大、更重要的作用,从而推进矿业自身可持续发展做出更大的贡献。

    绿色发展 重塑形象

    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


      河南是中华民族的发祥地之一,有着古老而悠久的发展历史。我为今天能到河南来参加《河南省黄淮平原经济区农业地质调查》项目签字仪式,感到由衷的高兴。首先,请允许我代表国土资源部,并代表中国地质调查局,向光临签字仪式的各位来宾,向长期关心与支持地质事业的河南省人民政府,以及各行、各界的朋友们表示衷心地感谢!借此机会,向热情宣传报道国土资源大调查工作的新闻界朋友们表示衷心地感谢,向跟随河南省地质调查院对雅鲁藏布大峡谷地质工作进行追踪报道的《大河报》记者勇士们,表示崇高的敬意和衷心地感谢!

      目前全党全国正在深入学习贯彻“三个代表”重要思想和党的十六大精神。最近召开的党的十六届三中全会关于《中共中央关于完善社会主义市场经济体制若干问题的决定》,多处提到资源环境问题,要求“促进国民经济和社会全面发展,实现经济增长与人口资源环境相协调”。近年来,国土资源部和中国地质调查局把为经济建设和社会发展服务的基础地质工作提到战略高度,对农业地质调查工作进行了全面规划,制定了“覆盖东部,优选中部,兼顾西部”的实施方针,重点部署在长江经济带、黄河经济带、沿海经济带、东北经济区等(即“一边两线一区”)地区,包括河南省在内,总面积达到100余万平方公里。发展农业经济和建设农业现代化,是全面建成小康社会的重大任务。我们将通过全面、系统的区域地球化学调查,查明我国主要地区地球化学质量状况,为进行农业区域布局和结构调整及其它领域应用提供科学依据,引导土地资源从数量管护向质量管护延伸。目前农业地质调查工作正在顺利进展,各省各地区已经取得了丰硕成果,受到农业、环境等各有关方面的广泛关注,促进了地质调查成果直接应用和服务于各级政府进行区域性乃至全国性可持续发展规划。

      河南是一个人口大省、农业大省。黄淮平原经济区地处中原大地,地势开阔,人口密集,土地肥沃,农业基础雄厚,是国家重要的农产品生产基地,素有“中原粮仓”之称。近年来,河南省提出国民经济增长速度高于全国平均水平、人口自然增长率低于全国平均水平的“一高一低”发展战略;坚持巩固和加强农业的基础地位,大力调整农村经济结构,推进优势农产品的区域化布局、规模化种植和产业化经营;适应中国加入世贸组织后开拓国际市场需要,以提高农产品品质和安全为核心,发展特色农业、绿色农业和外向型农业,提高农产品市场竞争能力;围绕中原城市群经济隆起带实施中心城市、中心城镇带动战略,带动周边地区特别是农村经济社会的快速发展。对于河南省委、省政府的英明决策和不懈努力,我深表敬意。我们将积极支持河南省制定的宏伟规划,充分发挥地质科学的学科优势,通过实施《河南省黄淮平原经济区农业地质调查》合作项目,从地质背景源头抓起,为河南省社会经济发展提供科学依据和技术服务,构筑可持续发展的基础数据平台。

      农业地质调查是一项战略性、前瞻性的创新工作。河南省地质调查院是一支优秀的地质调查和科学研究队伍,足迹踏遍祖国的高山峻岭,长期以来积极支持西部地质工作,多年奋战在西藏、新疆等边远地区,具有特别能吃苦、特别能忍耐、特别能战斗、特别能奉献的精神。希望承担项目的同志们在新的任务面前,要继续努力奋斗,应用高新技术,取得高水平的调查评价成果;要与农业、环境、医学等领域的省内外一流科学家广泛合作,使地学与生态学、环境学、生命科学等前沿学科紧密结合,调查与研究紧密结合,力争取得具有理论高度和实用价值的成果;要在科学研究基础上建立和健全评价方法体系与标准体系;要在地学调查成果应用和转化方面下功夫,使地质调查成果既深厚丰富,充满科学道理,又生动形象,通俗易懂,以最大程度地满足人们对地质知识、地质环境信息的需求;要通过项目的实施,探索部、省间积极有效的合作方式和合作机制,实现新形势下基础地质工作的机制创新。

      同志们,朋友们,《河南省黄淮平原经济区农业地质调查》项目合作协议书的签订,正值我国经济发展进入一个新的历史时期,对合作双方既是机遇,也是挑战。我们相信,通过这一项目的实施,必将开辟地质工作为河南省农业、生态及相关领域服务的新局面,为把河南建设成为经济强省发挥重要的先行作用。


    寿嘉华副部长在签字仪式上发言

    河南地质调查院供稿

    寿嘉华在河南省农业地质调查项目签字仪式上的讲话

    中国地质调查局成都地调中心技术人员在金沙江白格滑坡开展深部位移监测。任淑珍 供图

    中国地质调查局水环地调中心在重庆市巫山县布设的鸡脑壳包滑坡实时GNSS监测点。范基姣 供图

    我国由于地形地貌、地质条件、气候类型复杂多样,地质灾害易发、多发、频发。据统计,全国现有地质灾害隐患点28.6万余处,受调查精度、技术等因素影响还有大量隐患尚未查明。我国地质灾害防治工作仍面临不少问题和挑战。

    自然资源部中国地质调查局负有为自然资源部履行地质灾害防治职责提供技术支撑和信息服务的职责。为履行这一职责,近年来,中国地质调查局瞄准地灾高易发区,研发高精度调查监测技术方法,开展大比例尺地灾调查和风险评价,更新完善全国地质灾害信息系统,不断提高对地质灾害防治工作的科技支撑能力。

    地质灾害调查:向高精度迈进

    地质灾害调查是实现地质灾害防治的基础。2005年以来,为进一步掌握中—高地质灾害易发区地质灾害隐患特征,中国地质调查局部署开展了以地面调查为主、辅以少量钻探和物探工作的较详细调查评价示范,为全国开展调查工作提供技术标准和示范经验。截至目前,全国共计完成1585个县(市)调查和3万余处隐患点勘查;其中151个县(市)完成了地质灾害危险性评价,并针对城镇密集的地质灾害高易发区开展了1∶1万地质灾害易发、危险和风险区划。

    2013年以来,中国地质调查局开展了以查明孕灾背景、易滑地层、主控因素、成灾模式、识别标志与预警判据为核心的地质灾害风险调查试点示范,目前已累计完成调查面积3万平方公里,在重点地区开展了1∶1万调查工作,在调查评价基础上于2017年编制完成了全国地质灾害易发程度分区图,易发等级划分为高、中、低三级,面积分别为121万、273万、318.2万平方千米,中—高地质灾害易发区主要分布在川东渝南鄂西湘西山地、青藏高原东缘、云贵高原、秦巴山地、黄土高原、汾渭盆地周缘、东南丘陵山地、新疆伊犁、燕山等地区。

    随着地质灾害调查工作的开展,形成了一系列支撑服务地质灾害管理和社会公众的信息化成果,包括地质灾害调查数据录入、检查验收、集成系统,群测群防数据采集系统,野外数据采集系统,信息管理系统以及服务社会公众的地灾地图应用等,并逐步建立了“国家—省—市”地质灾害气象预警系统体系。近年来,全国地质灾害数据库平均每年更新约70个县(市)调查成果资料,初步形成“全国—省—市—县”四级地质灾害数据库联动更新机制。全国地质灾害数据库目前记录地质灾害及隐患点约28.6万处。

    为支撑服务地质灾害防治和重大工程规划建设,中国地质调查局部署实施了南方山地丘陵区地质灾害调查、西部黄土区地质灾害调查、重要活动构造与区域地质调查和全国地质灾害监测预警与信息化4个工程,在南方山地丘陵区和西部黄土区针对不同孕灾背景示范开展地质灾害高精度调查、典型城镇地质灾害风险调查评价,以及重大高位远程地质灾害成灾机理调查研究,构建地质灾害和重大工程地质问题风险管控技术方法,建设完善全国地质灾害信息平台和数据库。

    地灾监测预警:示范引领获初步成效

    监测、预警是地质灾害防治的有力手段。我国目前地质灾害隐患点的监测预警以群测群防为主,仅有部分隐患点开展了专业监测。

    群测群防是具有中国特色的地质灾害防灾减灾措施。当前,我国已建立起县—乡—村—组四级群测群防体系,1765个县(市)完成地质灾害群测群防“十有县”建设,全国约有30万名群测群防员,通过埋桩、埋钉、贴片等简易方法对房前屋后、村庄周边的地质灾害开展监测,初步实现了地质灾害隐患点的全覆盖,为减少人员伤亡和损失、增强公众的防灾意识和能力发挥了重要作用。

    针对地质灾害高易发区,中国地质调查局开展了突发性地质灾害专业监测预警工作,先后在三峡库区、汶川地震灾区、云贵高原和西北黄土高原等地区开展了地质灾害监测预警示范,为我国地质灾害监测预警以及专群结合网络建设起到了积极的示范作用。

    在三峡库区巫山县新城区,中国地质调查局建立了具有国际先进水平的地质灾害实时监测预警示范站。通过引进高精度GPS、固定式钻孔倾斜仪、BOTDR等高新监测技术方法,研制开发TDR、孔隙水压力监测仪、滑坡地下水微流速监测仪、地温与氡气监测仪等新型监测仪器,探索出一套集成化程度高、体积小、功耗低、供电方便、运行稳定、控制灵活、性价比高、易于推广的箱体式实时监测台站建设方法,解决了监测数据实时采集、传输、处理、发布等一系列关键技术难题,实现了实时监测。

    在西北黄土地区,选择具有代表性的甘肃省永靖县黑方台滑坡,建立了集成滑坡诱发因素—坡体应力—滑坡变形的多参数综合监测体系,提出了黄土滑坡灾变的关键因子临界预警判据阈值,实现了远程自组网多参数监测网络体系,建立了集关键理论、关键参数的黄土滑坡综合监测示范基地。2015年4月29日,通过建立的黄土滑坡预警预报平台,成功预警黑方台南缘党川村罗家坡段滑坡,避免了450余人伤亡。

    在西南山区,按照代表性、典型性和危害性的原则,在大渡河流域中游选择28处地质灾害点建立了6个监测示范站,安装了深部位移计、地表GPS、三维激光扫描仪、InSAR、水位计、雨量计、地声仪、泥位计等监测设备213台,建立了地质灾害单点和区域相结合、降雨和地质环境相结合的综合预测预报体系。2013年6月20日晚7点32分、2013年7月12日14点57分,该预测预报体系先后发布了海螺沟风景区3号营地的热水沟泥石流预警信息,100多人及时撤离,避免了人员伤亡。

    2019年,中国地质调查局联合相关企业,集成研发了普适型地质灾害监测预警装备样机,并在西南山区、黄土地区、强震山区和高山—极高山区等4个区域开展样机安装和监测预警。

    此外,近年来,重庆、四川、云南、甘肃、湖北等省(区、市)也相继开展了专业监测站点建设。据初步统计,目前自然资源系统累计建设多层次的滑坡、崩塌、泥石流自动化监测点5700余处,交通、水利、旅游等部门结合需求也建设了部分监测设施,为提高我国地质灾害监测预警水平积累了宝贵经验。

    2018年,中国地质调查局开始推进全国地灾数据库与省级数据库的互联互通。截至今年8月,已基本实现25个省(区、市)与全国地质灾害数据库的互联互通和动态更新,系统掌握了全国地质灾害隐患本底数据、群测群防数据、部分专业监测数据和灾害事件等,并有助于及时掌握全国和省级地质灾害气象预警信息,为防灾减灾提供数据支撑。

    今后工作部署:精准服务防灾减灾

    地质灾害防治任重道远。要清醒认识到,当前,我国地灾调查评价精度、国土覆盖明显不足,群测群防和专业监测水平亟待提高,地质灾害成灾规律研究、隐患早期识别和精准预警预报依然面临技术挑战。

    7月25日,自然资源部召开的全国主汛期地质灾害防治视频会议明确提出,不断提高调查精度,提升地质灾害监测预警预报的科技支撑能力。7月25日~27日,自然资源部党组书记、部长陆昊带队到湖南省郴州市调研地灾防治工作时指出,地灾防治在发挥已有群测群防好经验的基础上,还要大力加强技术支撑,不断提高地灾隐患点发现、监测、预警、治理的专业水平,让各级政府心里更有“底”,群众更有安全保障。要加快部系统已集成研发的预警设备样机在重点地灾隐患点进行试用、完善、推广,将群测群防和技术手段的作用叠加。

    为深入贯彻落实党中央、国务院关于地质灾害防治工作的要求和部党组的有关部署,中国地质调查局将基于以往地质灾害调查评价工作基础,探索开展1∶5万地质灾害风险调查评价与区划示范。完善不同地区地质灾害孕灾控灾因素体系,建立地质灾害隐患早期识别技术方法体系、成灾模式和地质灾害风险调查评价方法,示范开展区域地质灾害风险区划,建立风险源头防控体系。对受地质灾害威胁严重的集镇、村落等人口聚集区以及重大工程规划建设区,采用边坡雷达、三维激光扫描、无人机等新技术新方法,开展1∶1万地质灾害风险调查,查明集镇建成区和规划区的地质环境条件、斜坡结构和稳定性、地质灾害发育分布、成灾特征、影响范围等,评估地质灾害风险,提出应对风险对策。

    针对近年来突发地质灾害隐蔽性强、高位远程地质灾害识别难度大等实际问题,中国地质调查局将建立基于综合遥感的地质灾害隐患识别技术体系,建设国家级地质灾害隐患识别分析中心,构建大数据与高性能计算技术支持下的地质灾害隐患识别分析平台,开展遥感数据自动化计算分析与地质灾害隐患智能化识别,实现全国地质灾害易发区隐患本底调查与动态更新,显著提高隐患识别能力和调查效率。

    围绕地质灾害防治需要,中国地质调查局将深入开展普适型地质灾害监测预警装备的研发与应用示范。充分结合我国地质灾害分布规律和特征,针对崩塌、滑坡和泥石流三类突发性地质灾害,选取可靠耐用、精度适当、部署简单、经济合理的装备,加大样机试用力度,对装备性能指标、功能配置、环境适应能力等方面进行验证。通过样机试用与完善,推进普适型地质灾害监测预警装备的推广应用,提高监测预警覆盖面、精准度、时效性,大幅提高我国地质灾害专群结合的监测预警覆盖率。

    依托移动互联网、云计算、大数据、物联网、三维仿真、人工智能等新一代信息技术,中国地质调查局将汇聚全国地质灾害防治数据和遥感、气象等相关行业动态数据,实现地质灾害数据汇聚、管理、分析评价和服务全流程的信息化、智能化,建设功能全面、稳定可靠、开放共享的全国地质灾害信息平台和多级多部门联动更新、高效整合的地质灾害数据库,精准服务防灾减灾,显著提升我国地质灾害防治信息化水平与防灾减灾支撑服务能力。

    科技支撑的力量