中国恩菲以专长技术助力铁矿资源开发

钢铁工业是国民经济的基础产业，被誉为现代工业的“筋骨”，是经济发展的“压舱石”和“稳定器”，而钢铁工业的原料铁矿石更是这一切的前置条件。我国铁矿石对外依存度高，国内铁矿资源开发不足、资源禀赋差、品位低、开发成本高。近年来，为保障铁矿石的战略资源作用，国家出台了“基石计划”等资源政策举措，力推行业整合发展，对保障我国铁矿资源安全意义重大。
作为有色矿冶“国家队”，中国恩菲工程技术有限公司始终与国家同向同行，依托在有色金属行业深厚的技术积淀，于新世纪初开始进军铁矿领域，经过20年深耕细作，铁矿足迹已遍布国内外，并与武钢、马钢、首钢、鞍钢、本钢、建龙等客户建立了良好合作关系。
在砥砺前行谋中发展。中国恩菲承接的铁矿项目越来越多、合同体量越来越大、市场份额越来越高，近年来，相继建设了眼前山智慧矿山、弓长岭井下矿、南芬选厂等多个总承包项目，在铁矿资源领域，中国恩菲在贡献智慧力量的同时，为我国铁矿领域树立了一面旗帜。
厚积薄发
恩菲力量进军铁矿领域
中国恩菲成立于1953年，是新中国成立后，为恢复和发展我国有色金属工业而设立的家专业设计机构。成立之后的半个世纪里，中国恩菲一直致力于有色金属行业技术的研发与创新，形成了包括中国工程院院士和诸多、行业级设计大师在内的高素质人才团队，搭建了全专业技术研发平台，在有色金属采选冶的科技攻关方面，开展了大量的研发和实践工作，率先实施了多项新技术和新装备，获得了多项具有自主知识产权的重大科技成果，形成了自然崩落法、深井开采等多项核心专长技术和专利技术，引领和推动了我国有色金属行业的发展和进步。
新世纪以来，随着我国经济和社会的发展，国内很多铁矿山面临亟须扩能、扩产，生产建设到了攻坚阶段，其中，超深井矿山面临的技术困难日益凸显。中国恩菲作为“有色矿冶国家队”，始终以“矿业报国、矿业强国”为使命，面对国家铁矿资源的发展困境和技术掣肘，面对铁矿企业的生产瓶颈和迫切需求，中国恩菲主动担当，吹响了进军铁矿领域的号角，让半个世纪以来在有色金属行业不断积淀的技术和经验在相关行业绽放出耀眼的光芒。
恩菲铁矿首秀——金山店铁矿
金山店铁矿位于湖北省大冶市金山店镇，是武钢集团下属的生产矿山，始建于上世纪70年代，设计规模40万吨/年。至本世纪初，金山店铁矿的生产规模已经不能满足武钢集团的发展需求，亟需扩能扩产。为此，武钢集团在业内发出金山店铁矿地下开采扩建工程的公开招标。
中国恩菲提出了在主井提升系统中应用自身核心专长技术——双箕斗提升的技术方案。该技术从未在黑色冶金矿山中应用过，一旦成功实施将具有开创性意义。凭借敢为人先的开创性，中国恩菲的技术方案在众多投标方案中脱颖而出，一举中标。
凭借在项目上展现出的技术实力和履约能力，武钢集团直接委托中国恩菲参与金山店铁矿后续的一系列咨询设计，包括金山店铁矿-410m开采工程、-500m阶段开采工程等所有建设工程的咨询设计工作。在中国恩菲技术方案的持续助力下，目前，金山店铁矿的生产规模已达360万吨/年，再次走上了可持续发展的快车道。金山店铁矿是中国恩菲个在黑色冶金矿山领域设计的项目，标志着中国恩菲正式进军铁矿领域，具有里程碑意义。
金山店铁矿作为示范项目的成功实施，效果显现，随后，中国恩菲承揽了武钢集团旗下程潮铁矿、大冶铁矿等多个铁矿项目咨询设计工作。中国恩菲最终通过努力，将一份份亮眼的成绩单交付给客户。
昔日“中华深井”——程潮铁矿
程潮铁矿位于湖北省鄂州市，是武钢重要矿石生产基地，也是我国“十佳冶金矿山”之一。该矿资源禀赋良好，是中南地区矿藏资源最丰富、生产规模最大、技术装备的地下开采矿山。程潮铁矿始建于1958年，在几十年的发展历程中，历经多次改扩建，生产规模由150万吨/年发展到340万吨/年。
自2004年开展井下开采设计工作以来，中国恩菲以良好的服务理念和优质的工程设计赢得了客户的信任，签订了程潮铁矿一系列改扩建工程，将程潮铁矿生产规模提升至400万吨/年。中国恩菲在程潮铁矿主井采用了高效的双箕斗提升系统，有效地解决了矿石在提升中造成的瓶颈问题。该井是国内金属矿山提升能力最大的提升井之一，也是国内黑色冶金矿山条超过千米的深井，达到1135米，更是曾经的“中华深井”。
亚洲历史最悠久的铁矿——大冶铁矿
大冶铁矿位于湖北省黄石市铁山区，是亚洲开采历史最悠久的铁矿，从三国时代就有开采史，素有“百里黄金地，江南聚宝盆”的美誉。该矿生产的铁矿石具有富铁、高硫、低磷等特点，并伴生铜、钴、金等元素，是一个具有较高经济价值的多金属矿床。
新世纪以来，该矿山因浅部资源接近枯竭而被列入全国危机矿山。为解决矿山生产能力接续问题，中国恩菲承担了大冶铁矿深部开采工程初步设计（代可研）和施工图设计工作。设计团队通过挖掘深部开采潜力，采用高效率分段空场嗣后充填法，大幅降低了矿山贫化率和损失率，实现了矿产资源的充分利用，提升了经济效益。同时，分段空场嗣后充填法的应用有效减少了地表征地面积，实现了项目建设对地表最小化影响，也为该铁矿实现无废开采打下了坚实基础。在中国恩菲的努力下，该项目的采矿能力由105万吨/年提升至130万吨/年，实现了矿石稳产20年以上，成功地解决了矿山生产能力接续问题。
精打细磨
专长技术助力行业发展
对于中国恩菲而言，具有核心专长技术是“安身立命”之本。中国恩菲在矿山领域的核心专长技术，来自于近70年的积淀和创新。在参与的铁矿项目中，中国恩菲充分利用各项核心专长技术，帮助客户解决了一项项生产难题，真正实现了降低生产成本、提升发展效益、助推行业发展的目的。
开采低品位厚大矿床的方法——自然崩落法
自然崩落法采矿技术自1895年在美国矿山开始应用，发展至今已有125年历史，是国际公认的地下大规模采矿方法，目前被20多个国家的50多座矿山应用。自然崩落法采矿对矿体赋存条件及矿山生产技术与管理水平有较高要求，是技术含量颇高的地下采矿方法，具有采切工程量少、炸药单耗低、采矿强度高和矿石损失率贫化率小等诸多优点；在开采成本上，是唯一能与露天开采相媲美的采矿方法，是开采低品位厚大矿床的方法。另外，自然崩落法采矿生产模式相对简单，且易于实现矿山自动化。
在国内，中国恩菲是唯一拥有自然崩落法从技术研发、设计和建成投产、达产全生命周期经验的咨询设计单位，低成本高效自然崩落法技术也是中国恩菲的核心专长技术之一。近年来，中国恩菲技术团队在于润沧院士的指导下，在该公司副总工程师刘育明的带领下，通过不断的技术研发和工程实践，围绕该技术形成了自然崩落法核心技术体系和整套技术解决方案。
当前，中国恩菲自然崩落法采矿技术已成功应用在中条山铜矿峪铜矿、云南普朗铜矿等矿山，并取得了明显的经济效益。基于这些成功案例，中国恩菲正积极在潘家田铁矿、眼前山铁矿等铁矿项目上推广自然崩落法。这些项目的实施，将对我国特大型贫矿床低成本安全高效开采形成重要的示范作用。
突破矿山工程咽喉瓶颈——深井开采综合技术
随着我国经济的快速发展，一批超大规模铁矿山已经到了建设的攻坚阶段，其中，超深井矿山技术难题日益凸显。中国恩菲作为国家“超大规模超深井金属矿山开采安全关键技术研究”总牵头单位，依托强大的科研实力、技术积累和人才优势，凭借多年的技术创新和工程实践，已经相对完整地构建了深井大规模提升、深井采矿工艺、深井地压控制、深井通风降温等整体技术体系，持续引领着国内金属矿山竖井关键技术的发展方向，将助推我国金属矿山进入超大规模深井开采时代。
竖井是深井矿山采矿活动不可或缺的通道，是矿山开采活动先行建设工程的咽喉瓶颈工程。因此，安全可靠的深井技术对于深井矿山顺利建设及正常运行十分重要。自1996年完成国内条千米竖井设计至今，中国恩菲已累计完成国内外40多条超千米竖井，国内市场超千米竖井技术输出占有率超过50%，最大深度超过1900米，单井提升速度达到18米/秒，单井提升能力达到1000万吨/年，竖井直径达到10.5米。
当前，中国恩菲已将深井开采综合技术应用到思山岭铁矿等多项深竖井开采工程中，实现了良好应用。
有效衔接转化过渡期——露天转地下开采技术
国内大部分铁矿在开发初期，都是露天开采，随着不断开采和生产，陆续进入深凹露天开采阶段，由此，问题越来越多，如作业平台缩窄、运输距离增加、运输效率降低、生产能力下降、风险隐患增加、作业成本上升等，露天开采转地下开采已迫在眉睫。然而，在露天转地下开采的过渡期，安全生产条件差与产量衔接困难等问题一直没得到很好解决，致使许多大型铁矿山出现了减产或停产过渡现象，产能大幅度下降，严重影响矿山企业的生产发展。露天开采转地下开采，并不是独立的露天开采和独立的地下开采之间的简单转化，而是必须将露天开采和地下开采统筹考虑、合理规划、协同设计、有效衔接的系统工程，需要攻克一系列技术难题，比如复杂的边坡应力变化与失稳变形机理、生产工艺和设备设施的巨大变化而引发的地压复杂变化等。
作为行业技术引领者，中国恩菲拥有岩石力学、地质、采矿、选矿、尾矿等矿山设计全专业的科研设计力量，结合丰富的海内外矿山设计经验、依托国家金属采矿工程技术研究中心等平台，以及院士专家工作站等科研平台，开展了大量专题课题研究。针对露天转地下各项实际问题，中国恩菲通过产学研合作，持续研究露天转地下过渡期高效开采技术，对症下药，一矿一策以提高产能与解决露天转地下平稳过渡难题，目前在马兰庄铁矿、水厂铁矿、大孤山铁矿等项目中已经给出了优质的解决方案。
实现“绿色矿山”的重要途径——尾砂充填技术
我国尾砂充填技术的应用起步于20世纪60年代，尾砂充填技术经历了从卧式砂池工艺到立式砂仓工艺、从水砂充填到高浓度自流充填、从分级尾砂充填到全尾砂以及膏体充填的发展过程。尾砂充填技术，不仅提高了矿井的回收率、延长了矿井服务年限、保障了安全生产，更起到了保护生态环境的作用，真正将一座座矿山打造成为生态友好的“绿色矿山”。
中国恩菲一直引领着我国充填技术的发展方向，为我国充填技术的发展起到了重要作用。中国恩菲不断优化、拓展高浓度膏体充填技术体系，在充填领域申请了涵盖立式砂仓、深锥浓密机等主要充填工艺和设备的多项专利，其中，“矿山充填设备”荣获中国专利奖优秀奖，相关技术获得国家科技进步奖等多项奖励。中国恩菲率先自主研发并应用于矿山领域的“深锥浓密机充填技术”“新型立式砂仓技术”（或称无耙架深锥技术）是国内主流工艺，开发的尾砂浓缩设备能将低浓度尾砂直接浓缩为高浓度尾砂或膏体，是充填和排放工艺中的核心设备，能有效提高充填质量、降低充填成本。当前，在中国恩菲承接的地下开采、露天转地下开采铁矿项目中，几乎都离不开尾砂充填技术的有力支持。
数字赋能助力行业升级——智能矿山“MIM ”数字一体化解决方案
作为中国智能矿山的引领者和工信部智能制造系统解决方案供应商，中国恩菲在于润沧院士和行业大师的指导下，组建了一支多专业融合的智能矿山技术团队开展专项攻关，与国家超级计算天津中心联合成立中国矿业信息化协同创新中心北京市工程研究中心，重磅推出了智能矿山“MIM+”数字一体化解决方案，给出了从项目整体规划、方案设计到施工建设、生产运营维护直至闭坑的全生命周期“一站式”技术服务体系。该技术在BIM的静态建模信息基础上，增加了采矿、选矿、尾矿等领域，集成工程仿真模拟、数据采集、大数据分析、人工智能等多种技术和模型，能够实现所有交付物的数字化呈现，动态表达工程设计、建设、投产运营的全生命周期动态变化过程，实现对矿山领域项目管理的“数字赋能”。
多年来，通过持续不断的技术创新，中国恩菲已全面掌握了自动化采矿、有轨运输无人驾驶、提升机自动控制、充填自动控制、智能供配电、按需通风、固定设施无人值守、选矿自动化、尾矿库在线监测、多源异构数据采集、虚拟矿山建设等方面的“智能+矿业”技术，并在多个矿山成功推广应用，实现成果转化。这些技术为智能矿山“MIM+”数字一体化解决方案夯实了基础。
得益于该技术，由中国恩菲承担EPCM的铜矿——卡莫阿-卡库拉铜矿二期工程，提前3个月建成投产，17天达产。这是在疫情肆虐下，国际矿业项目取得的辉煌战绩。在铁矿项目上，中国恩菲也频频制订出卓越的“MIM+”数字一体化解决方案，在歪头山铁矿、眼前山铁矿等项目，充分考虑项目建设特点、难点和工期，强化顶层设计，密切结合矿山生产现状，合理运用该技术，将全力打造安全、高效、智能的铁矿山。
以上只是中国恩菲矿山领域的部分核心专长技术；除此之外，中国恩菲还拥有井下无人驾驶电机车技术、高效碎磨工艺技术、长距离管道输送技术、大规模尾矿干堆技术等行业领先的核心技术。正是这些矿山全流程、全方位核心技术的开发，形成了中国恩菲独占鳌头的核心专长技术体系。
大展身手
经典项目尽显责任担当
金山店铁矿、程潮铁矿和大冶铁矿的成功经验，吸引了国内外越来越多知名铁矿企业慕名而来，这些企业与中国恩菲开展了形式多样的合作。
大水无尾矿山——白象山铁矿
白象山铁矿位于安徽省马鞍山市当涂县，生产规模200万吨/年，是一座水文地质条件极其复杂的大水矿山。白象山铁矿地表的青山河流经矿区，矿坑总涌水量__可达到3万立方米/日，远高于大水矿山矿坑日涌水量不超过万吨的指标，项目实施难度极大。
中国恩菲通过大水矿山绿色开采关键技术、分层充填法、预控顶空场嗣后充填法等先进技术方案，克服了大水矿山所面临的极度不利的水文地质条件，达到了“回采率82%、贫化率5%”的亮眼指标。同时，也通过全尾砂高浓度充填，将尾矿全部用于井下充填，实现了不需新建尾矿库的“无尾矿山”，让白象山铁矿步入“绿色矿山”之列。
山东冶金矿——会宝岭铁矿
会宝岭铁矿位于山东省临沂市苍山县，矿床规模大，品位低，生产规模为300万吨/年，年产铁精矿75万吨，是山东省冶金行业个单井年产300万吨的矿山。同时，该矿拥有山东冶金矿山“高塔”之称的94米高的主井井塔。
中国恩菲立足于安全、高效、节能、环保、创新的原则,在该项目上集成运用了大量先进技术。例如，采用分段空场嗣后充填法和浅孔留矿嗣后充填法,适应性强且矿石损失贫化率低，更能减少采矿生产对地面环境的影响,保证开采之后“青山尚在,良田犹存”；主井采用双箕斗提升，实现了全程全自动化运行；副井采用直流调速系统配以罐笼与平衡锤,实现了多水平提升；选矿采用“三段一闭路”工艺，大大提高了铁精粉回收率，并充分体现“多碎少磨”的节能理念；首次在大型铁矿采用全尾砂膏体充填，充填料浆重量浓度为75%，大大减小了尾矿库占地面积。
“MIM ”助力智慧矿山——眼前山铁矿
眼前山铁矿位于辽宁省鞍山市千山区，为大型沉积变质铁矿床，其西段矿体具有矿石储量多、矿体厚大、矿石品位低、节理裂隙发育等特点。目前，该矿山设计采用无底柱分段崩落法回采，生产规模800万吨/年。
受采矿成本、矿石价值和矿岩条件等因素制约，矿山西部采区一直处于停产状态。为实现西段矿体安全、经济、高效回采，中国恩菲经过前期充分研究和论证后提出采用自然崩落法开采，在确保矿山产能的同时，还可大幅降低采矿成本。此外，中国恩菲将在眼前山铁矿上充分运用智能矿山“MIM+”数字一体化解决方案，建设全流程全要素的数据采集和集中控制，包括采矿、运输、破碎、提升、通风、排水、供电、压风、语音、定位、监控等系统，致力于将眼前山铁矿打造为安全、高效、智能的铁矿山示范工程。
亚洲深井超大型铁矿——思山岭铁矿
思山岭铁矿位于辽宁省本溪市南芬区，已探明的铁矿石储量为24.84亿吨，平均品位31.19%，是国内探明登记的最大单体铁矿，也是亚洲深井超大型铁矿。一期工程生产规模1500万吨/年，远景规划生产规模3000万吨/年，年产铁精粉1000万吨以上。
2014年，思山岭铁矿列入国家“超大规模超深井金属矿山开采安全关键技术研究”依托矿山，中国恩菲作为总牵头单位，协同业内科研院所深度合作，从矿井建设、岩石力学、采选技术、固废利用、智慧矿山等方面开展了研发。铁矿咨询设计阶段，中国恩菲在技术选择上突出3个“全部”：在采矿工艺上选用大直径深孔嗣后充填采矿法，产出的尾砂全部用于井下充填，固废全部资源化利用；选矿的矿浆运输利用管道输送至火车站进行脱水、发运，全程矿粉不落地；在矿山生产运营过程中，除全部选取低能耗装备外，还将对井下乏风余热、涌水余热、生产循环水余热全部回收利用。
目前，思山岭铁矿一期工程正有序推进现场建设，一期工程设计共7条竖井，目前已有4条竖井落底，井深均达到千米以上。其中，副井直径10.0米,深度1355米，是当前金属矿山建成竖井直径最大的深竖井。
地下矿山——西鞍山铁矿
西鞍山铁矿位于辽宁省鞍山市，为新建项目，设计生产规模3000万吨/年，建成后将成为世界规模最大的地下铁矿山之一。
中国恩菲承担西鞍山铁矿采矿工程的设计工作，采用胶带斜井、副井、辅助斜坡道开拓方案和大直径深孔空场嗣后充填采矿法开采，并采用井下有轨无人驾驶电机车运输系统、膏体充填技术、固定设备无人值守、智能按需通风等多项中国恩菲核心专长技术，致力于将西鞍山铁矿打造成超大规模绿色、智能、低碳的国际矿山。
目前，该项目前期各项准备工作基本完成，即将全面开工建设。
露天转地下开采示范性工程——马兰庄铁矿
马兰庄铁矿位于河北省唐山市，是首钢马兰庄铁矿有限责任公司的重要矿山，也是中国恩菲参与的个露天转地下铁矿。
马兰庄铁矿生产规模为400万吨/年，采用主-副井开拓，主井、副井一次建成，下部最低生产水平为-578m有轨集中运输中段。中国恩菲在项目中实现多项创新，将有色金属矿山矿、废石分提的设计理念引入铁矿山设计，减少废石混入对金属回收率和损失率的影响；采用水源热泵作为冬季副井和斜坡道采暖热源，有效地解决供热问题，并为建设绿色矿山创造条件；进风井位于97m回填层上，设计考虑采用提前注浆、短掘短砌措施通过，为国内回填层建井首例。
目前，马兰庄铁矿上部露天开采已经闭坑，露天转地下开采工程正在施工建设，预计将于2022年年底投产。
特大型露天矿山转地下开采——水厂铁矿
水厂铁矿位于河北省迁安市，始建于1969年，是国内特大型露天矿山。目前，该矿露天开采规模为1100万吨/年，露天设计境界内结存可采矿量9364万吨，预计2027年露天开采结束。为充分回收露天境界外资源及深部资源，保证矿山延续生产，水厂铁矿急需由露天开采转入地下开采。
中国恩菲将众多核心专长技术应用在项目的设计过程中，采矿使用大直径深孔空场嗣后充填法和分段空场嗣后充填法；开拓系统选择主副井提升+后期胶带运输；采场出矿采用14吨电动铲运机出矿，中段运输采用无人驾驶电机车运输系统；充填采用中国恩菲专利产品——新型尾砂浓缩贮存装置，可实现高效充填。
中企在非洲建成投产的最大露天铁矿——利比里亚邦矿铁矿
利比里亚邦矿铁矿位于非洲西部利比里亚共和国中部的邦州西南地区，该铁矿分布于地表浅层，大多数矿体距离地表只有三四米，已探明铁矿资源总量为13.1亿吨，远景储量20多亿吨，平均品位35.48%，是大型露天铁矿。该矿是武钢集团重要的海外资产，同时，也是中企在非洲建成投产的最大露天铁矿采选项目。该项目一期工程年产铁精矿100万吨，已于2013年建成投产。
目前，中国恩菲正积极参与该矿二期工程的咨询设计工作，二期工程采选规模2900万吨/年，年产铁精矿1000万吨。该项目应用多项中国恩菲的创新技术：露天开采选用大型钻机、液压铲、矿用卡车等，在卡车调度系统指挥下，设备效率高，生产安全可靠；采用大型高压辊磨机及“-3mm湿选+二段磨矿阶段湿选”工艺，实现选矿设备大型化，抛尾及时，节能效果明显；采用先进的过程检测与控制等在线粒度检测，通过设置DCS控制系统，保证了选厂生产工艺条件及生产指标稳定。
未来，利比里亚邦矿铁矿二期工程投产后，利比里亚的GDP总量有望实现大幅提高，项目也将因中国恩菲的创新技术成为中国铁矿技术“走出去”的标志性工程。
自身硬方能打好“铁”。20年以来，中国恩菲参与了国内外众多铁矿项目，无一不体现着行业“领军”者的技术力量，无一不彰显着矿业“国家队”的责任担当。未来，中国恩菲将以国家发展战略为指引，坚定不移地为我国铁矿资源的安全保驾护航，为铁矿资源的开发献策献力；同时，以“矿业报国、矿业强国”为使命，书写光辉答卷。（中国有色金属报）