今年4月，中南大學資源與安全工程學院院長周子龍帶領(lǐng)團隊在國內(nèi)最高海拔礦山——西藏巨龍銅礦成功進行精細爆破工業(yè)試驗。此次成功，是中南大學“礦業(yè)工程”一流學科建設(shè)的代表性成果，也是我國高海拔寒區(qū)采礦技術(shù)領(lǐng)域的重大進展。

金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)利用，對國民經(jīng)濟發(fā)展、國防建設(shè)的重要性不言而喻。早在2013年，周子龍就開始關(guān)注西部高海拔寒區(qū)采礦。十年來，他帶領(lǐng)科研團隊在西藏、新疆、青海、云南等?。▍^(qū)）的高海拔寒區(qū)礦山持續(xù)深耕，留下了奮斗的足跡。

高海拔寒區(qū)采礦困難重重

多年來，我國中東部易采礦產(chǎn)資源瀕臨枯竭，資源供給與消費需求矛盾日益突出。隨著西部大開發(fā)等國家戰(zhàn)略的深入推進，我國西部找礦工作取得巨大突破。找礦突破戰(zhàn)略行動十年成果顯示，全國新形成的32處非油氣礦產(chǎn)資源基地中，25處分布在西部，占全國總數(shù)的78%。其中，西部銅礦新增資源量占全國的70%，鉛鋅礦新增資源量更達83%。在地理上，這些礦山分布與我國高海拔寒區(qū)高度重合。因此，實現(xiàn)高海拔寒區(qū)資源安全高效高質(zhì)量開采，對我國戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)資源上產(chǎn)保供具有重要意義。

但是，不同于低海拔常溫地區(qū)，高海拔寒區(qū)具有極端低溫、極大溫差、干燥缺氧、大風少雨等特點，使該地區(qū)露天金屬礦開采面臨嚴峻挑戰(zhàn)。特別在爆破方面，高海拔寒區(qū)露天礦表現(xiàn)出開采效率低、爆破單耗高、爆破塊度大、爆破振動強、爆破器材易失效等系列問題，嚴重制約該地區(qū)礦產(chǎn)資源安全高效可持續(xù)開發(fā)。實現(xiàn)高海拔寒區(qū)露天金屬礦山綠色開采迫在眉睫。

十年攻關(guān)提供解決方案

“多年的理論技術(shù)積淀，在此處開花結(jié)果，是對我們采礦人的激勵與肯定。”日前，說起團隊在巨龍銅礦成功進行精細爆破工業(yè)試驗，周子龍激動地說，“守護國家能源資源安全，這既是我們采礦人不可忘卻的初心，也是我們銘記于心的使命。”

2013年，在西部大開發(fā)戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的引領(lǐng)下，周子龍聚焦西部高海拔寒區(qū)采礦領(lǐng)域，帶領(lǐng)團隊成員“迎寒而上”，持續(xù)開展了十余年理論研究、技術(shù)研究、應(yīng)用攻關(guān)。

在青藏高寒礦區(qū)，團隊成員披星戴月做試驗，常常天不亮就出發(fā)，每次上山時間都超過10個小時，極大地考驗人體極限。特別在海拔5300余米的高原上，氧氣稀薄，走一百米就需要歇息好幾次，呼吸困難、心跳加速是常態(tài)。不少成員都曾因高原反應(yīng)、嚴重缺氧、血壓超標被送往醫(yī)院……盡管高寒地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜、荒無人煙，團隊成員仍然頂著刺骨寒風與紫外線暴曬，在皚皚白雪中堅持戶外作業(yè)，在失敗中咬牙堅持，從旭日初升到明月西沉。

“高寒地區(qū)海拔高、氧氣稀薄、氣壓低、晝夜溫差大，自然 條件極其嚴酷，這不僅是對我們技術(shù)能力的挑戰(zhàn)，更是對我們意志和品質(zhì)的嚴峻考驗。好在大家都比較積極樂觀，相互鼓勵、互相支持，團隊的凝聚力和戰(zhàn)斗力反而在這種環(huán)境中得到了更大的錘煉。”回憶起10年來的點點滴滴，團隊成員蔡鑫感慨道。
 

十年磨一劍，周子龍教授團隊最終在高海拔寒區(qū)露天金屬礦搭建了巖溫實時在線智能監(jiān)測系統(tǒng)，經(jīng)過長期的調(diào)研與監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)了高海拔寒區(qū)露天臺階巖溫隨季節(jié)與鉆孔深度發(fā)生顯著變化。在此基礎(chǔ)上，該團隊開展了高海拔寒區(qū)典型巖溫條件下的巖石室內(nèi)沖擊動力試驗，獲得了巖溫對巖石動力參數(shù)與破碎特征的影響規(guī)律，建立了基于巖溫變異的露天臺階精細爆破數(shù)值模型，揭示了高海拔寒區(qū)露天臺階爆破破碎機理，并首次提出了考慮溫度變異的高寒露天礦精細爆破設(shè)計方法，突破了爆破方案“一次設(shè)計，終身使用”的常規(guī)做法在高海拔寒區(qū)露天礦的應(yīng)用局限。

此外，該團隊聯(lián)合宏大爆破等民爆頭部企業(yè)，共同研發(fā)了適用于高寒環(huán)境的穩(wěn)定高性能混裝炸藥與爆破器材，發(fā)明了智能鉆孔、裝藥、封孔等成套裝備，克服了高海拔寒區(qū)極端環(huán)境對炸藥性能、爆破器材及人機工效的不利影響，有力推動了高海拔寒區(qū)爆破向安全、高效、智能化轉(zhuǎn)型。目前，相關(guān)方法與技術(shù)已在數(shù)十座典型高海拔寒區(qū)露天礦推廣應(yīng)用，為我國西部高海拔寒區(qū)金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用提供了強有力的理論與技術(shù)支撐，更為世界高海拔寒區(qū)資源開采提供了方案。

校企攜手共攀科研高峰

推進校企合作、實現(xiàn)校企融合，是中南大學科研團隊開展理論研究、技術(shù)研究與應(yīng)用攻關(guān)的有力保障，也是該校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要途徑。

在十年的科研攻關(guān)征途中，該團隊始終與西藏巨龍銅業(yè)攜手并肩，在海拔高達5515米的雪域高原，長期且穩(wěn)定地推進校企合作交流，持續(xù)為高寒采礦技術(shù)攻關(guān)貢獻科技力量。

“高寒礦區(qū)采礦要持續(xù)加大科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化力度，讓戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源不再受制于人。在校企合作、技術(shù)攻關(guān)的過程中，我感覺到目標越來越清晰，大有可為。”周子龍說。

西藏巨龍銅業(yè)副總經(jīng)理賴淵平也表示，科技創(chuàng)新是企業(yè)立身之本，精細爆破工業(yè)試驗的成功，是企業(yè)加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、推動高質(zhì)量發(fā)展的又一重要成果。

十年間，面對千辛萬苦，團隊始終堅持將“黨旗插在最高處，堡壘建在最前沿”，讓黨旗成為團隊攻堅克難的精神指引；十年間，肩負國家重任，團隊始終以攻克科研難題、助力國家礦山開采事業(yè)為己任，將科技攻關(guān)與創(chuàng)新向縱深處推進，“高寒及生態(tài)脆弱區(qū)環(huán)境低損傷露天開采關(guān)鍵技術(shù)”項目入選國家重點研發(fā)計劃課題；十年間，不懼嚴峻挑戰(zhàn)，團隊與巨龍銅業(yè)共同書寫了高海拔礦山開采的輝煌篇章，攜手將共同開展的“高海拔寒區(qū)露天礦高臺階深孔爆破關(guān)鍵技術(shù)”項目，推進到攻堅階段。

在雪域高原上，他們共同克服了礦業(yè)一線的重重困難，以實際行動踐行了科研工作者的初心和使命。周子龍表示，在共同的使命引領(lǐng)下，中南大學與巨龍銅業(yè)的校企合作關(guān)系更加緊密，交流融合的橋梁更加穩(wěn)固。未來，雙方將繼續(xù)以科技創(chuàng)新與技術(shù)攻關(guān)為目標，深入開展前沿科技研究，勇攀高寒高海拔礦山開采的科研高峰。