创刊60周年封面文章|吴爱祥院士团队：金属矿山绿智化提质升级的思考与展望

编者按 面对保障国家资源安全的战略需求与日益严峻的安全环保压力，我国传统金属矿山亟待突破产能效率低下、资源损失严重、智能化水平不足及安全环保问题突出等多重困局，迈向绿色化、智能化的提质升级新阶段。正值“十五五”开局、《金属矿山》创刊60周年之际，中国工程院吴爱祥院士团队受邀撰文《金属矿山绿智化提质升级的思考与展望》。该文立足于国家资源安全保障与矿业高质量发展的战略高度，论述了我国传统金属矿山绿智化升级的必然路径与科学模式。系统分析了金属矿山绿色开采的转型困境，定义了矿山绿智化升级的核心内涵，梳理了金属矿山绿智化升级的转型路径。该文指出：绿智化升级不仅有效破解了传统矿山的关键瓶颈问题，更为构建安全、高效、生态、智能的现代化矿产资源供给体系提供了战略支撑，对于推进矿业领域现代化建设和保障国家资源安全具有重大意义。“十五五”乃至更长一段时间，我国金属矿山绿智化升级应围绕强化顶层设计与规范引导、深化系统认知与模型构建、聚焦关键短板与集成创新、构建开放共赢的产业新格局等方面开展攻关，系统性地应对“后开采时代”面临的挑战，推动我国建成安全、高效、智能、生态的现代化矿产资源保障体系。

作者风采

通信作者

吴爱祥

教授、博士研究生导师

北京科技大学

国工程院院士，国家杰出青年科学基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授。现任北京科技大学校务委员会副主任、新矿业研究院院长，中国—赞比亚矿产资源绿色安全开发“一带一路”联合实验室首席科学家。长期致力于绿色采矿理论、技术、装备及工程化应用研究，是我国全尾砂膏体充填绿色采矿领域的主要开拓者。先后主持国家级科研项目与课题20余项；获国家科技进步二等奖4项，全国创新争先奖状，省部级科技特等奖1项、一等奖6项；主持制定国家标准2项，授权发明专利60余项；出版中英文专著6部，发表论文300余篇。兼任国务院学位委员会学科评议组成员、“金属矿膏体充填安全绿色开采”国家矿山安全监察局重点实验室主任、中国矿山安全学会副会长，以及《International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials》《工程科学学报》主编。

第一作者

王 勇

教授、博士研究生导师

北京科技大学

现任北京科技大学新矿业研究院副院长、金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室常务副主任，入选国家级青年人才项目。主要从事金属矿膏体充填理论与工艺技术、深地膏体充填原位性能及绿色开采、移动式充填技术与装备等研究。主持国家重大专项课题、国家重点研发课题、国家自然科学基金、企业横向等科研项目40余项（国家级6项），一作/通信发表论文70余篇，一作出版中英文专著3部、教材1部，授权发明专利20余项，制定国家标准2项、其他标准5项。获中华环保联合会自然科学特等奖、山东省科技进步一等奖等科技奖励10余项，以及中华环保联合会杰出青年科技奖、全国高校矿业石油安全工程领域优秀青年科技人才奖、IJMMM鼎新青年科学家奖、全球前2%顶尖科学家榜单、绿色矿山十佳研究生学位论文指导教师等荣誉。

成果精读

1 金属矿山面临的困局

当前，随着国内矿产资源逐步向深部开发推进，我国大批传统老旧矿山的问题开始集中显现。据不完全统计，我国25种主要金属矿种的103座大型矿山的设计服务年限平均值为30. 65 a，但实际大型矿山的“平均寿命”已经达到了41. 40 a。超长的服务时间导致矿山“船大难掉头”，原有的开采方式难以适应矿山现状。同时，传统老旧矿山普遍存在技术落后、安全风险高、资源回收率低、环境扰动大等问题，与国家“双碳”目标、绿色矿山及高质量发展要求严重脱节。传统方法在复杂矿体开采中尤为乏力，导致安全事故频发、资源浪费严重、生态代价高昂、生产效率低下，严重制约了国家资源保障能力与矿业可持续发展。因此，深入剖析传统矿山面临的困局，是探寻行之有效升级方案的前提。

（1）矿山产能小、效率低

我国金属矿山行业普遍存在“小、散、乱”的结构特征，全国约2.8万座矿山中，小型矿山约占75%，大、中型矿山占比不足30%，难以形成规模化的产业集团。中小型矿山大量依赖人工开展粗放式作业，机械化程度低、开采设备陈旧、工艺落后，使得行业整体生产效率偏低。中小型金属矿山粗放开发模式与技术限制导致资源综合利用效率低下。针对上述“小、散、乱”导致的产能小、效率低等突出问题，国家层面出台了《中共中央办公厅、国务院办公厅关于进一步加强矿山安全生产工作的意见》，自2025年起金属非金属矿山未达到最低生产规模和服务年限的，一律不再延期采矿许可证，以促进矿山企业整合资源、核增产能。

（2）矿石贫化损失大

传统金属矿山在资源开采过程中普遍面临贫化率高和资源损失严重的挑战。相关研究显示，我国“十三五”期间，地下开采铁矿平均回采率为86.4%，露天开采铜矿、铅矿、锌矿、钨矿等主要有色金属矿及金矿平均回采率超90%、选矿回收率超85%。但传统金属矿山由于技术手段落后，缺乏精准的地质模型和开采控制，导致矿石贫化率居高不下。一些矿山仍沿用传统的粗放开采模式，采用空场采矿法或者低浓度充填采矿法，矿石损失率超30%，远超行业平均水平，大量资源在开采过程中被浪费。资源浪费不仅缩短了矿山服务年限，还导致经济效益低下、资源供给安全问题，形成“采富弃贫”的恶性循环。随着矿山开采逐步向深部、复杂难采矿体延伸，易采富矿日益减少，低品位矿产资源的高效开发利用能力不足，进一步加剧了资源贫化损失问题。

（3）智能化程度低

我国传统金属矿山的智能化建设相对滞后，数字化基础设施不足，生产系统间形成“信息孤岛”，难以实现全流程协同优化。智能化升级面临资金、人才和技术三重障碍。一方面，智能化改造需要大量资金投入；另一方面，缺乏矿山工艺与信息技术的复合型人才，导致智能化建设与生产实际脱节。在具体应用层面，传统矿山的智能装备应用水平较低。多数矿山仍停留在单机自动化或局部智能化阶段，未能实现全流程智能化作业。

（4）安全环保问题突出

传统矿山机械化程度低、采矿方法落后,安全生产隐患突出，地下矿山面临着复杂地质条件、高地温、高应力等恶劣工作环境，使得传统人工操作方式面临较大的安全风险。虽然国家持续推进“安全生产治本攻坚三年行动”，但安全基础薄弱的问题仍未根本解决。在生态环保方面，传统矿山开发对区域生态环境影响显著。根据新修订的《矿产资源法》，采矿权人成为矿区生态修复的法定责任主体，需编制修复方案并承担费用。然而，传统矿山企业普遍缺乏环保技术积累，生态修复成本成为沉重的生产成本负担。历史遗留的矿山环境问题突出。全国矿山压占、损毁土地面积巨大，矿区固废堆存与污染问题严重，对周边居民健康和生态系统构成了威胁。同时，社会公众对矿区环境要求的不断提高，也使矿山企业面临更强的社会监督。在环保要求日益严格的背景下，传统矿山粗放式的开发模式已难以为继，绿色升级成为其必然选择。

2 金属矿山绿智化升级核心内涵及科学模式

2.1 金属矿山绿智化核心内涵和总体思路

金属矿山绿智化升级，是以“绿色、低碳、可持续”为根本目标，深度融合物联网、大数据、人工智能、数字孪生等新一代信息技术与智能化装备，对矿产资源勘探、设计、生产、生态治理与露天坑闭坑等全生命周期进行系统性重塑的新型开发模式。该模式通过膏体充填技术等绿色开采工艺，辅以具备“感知—分析—决策—执行”的闭环智能系统，从而实现开采过程的少人化乃至无人化作业、资源的精细化开发与固废利用、能耗与碳排放的精准管控，以及生态环境的同步修复与保护，最终推动矿业从传统经验驱动、劳动密集、高环境代价的发展模式，向数据与模型驱动、资源—环境—社会效益协同最优的可持续发展范式提质升级。

面对传统金属矿山的困境，我国金属矿山绿智化升级以“安全、高效、生态、智能”为理念，形成了如下图所示的总体思路。以“三位一体”协同的无尾绿色开采新模式为核心，以与膏体充填智能化采矿相匹配的工艺与装备体系为手段，以贯穿矿山全生命周期的数字化管控体系为支撑，通过多层次、全流程的技术创新，驱动矿山开发模式发生根本性变革，实现传统金属矿山“少人、零废”的绿色智能化开采目标。

金属矿山绿智化升级总体思路

2.2 金属矿山绿智化升级科学模式

为将金属矿山绿智化升级总体转化为可执行、可推广的实践路径，必须依托于一套经得起实践检验、具有普遍指导意义的科学模式。基于我国矿山企业的不断探索与成功实践，总结凝练出符合我国国情的金属矿山绿智化升级模式。该模式是我国面对国内资源约束与全球行业竞争时，在“双碳”战略及可持续发展目标指引下的技术解决方案，成为我国金属矿山绿智化发展的行业范式。

2.2.1 “三位一体”协同的无尾绿色开采新模式

“三位一体”协同的无尾绿色开采新模式旨在通过技术、装备和管理系统创新，实现资源高效利用、固废源头减量与生态环境协同发展的有机统一。其核心在于构建露天开采、地下充填与生态修复的闭环系统，实现老旧空区充填治理、采场高效充填开采、露天坑生态修复三大目标，有效解决传统矿山面临的安全、环保与效率难题。

“三位一体”协同的无尾绿色开采新模式

生态修复与灾害防控技术是该模式的重要保障，露天坑闭坑后往往面临着高陡边帮稳定与生态环境再造难题；同时由于露天坑底汇集的地表径流水量大且集中，成为露天转地下开采后井下突水透水事故的主要致灾源。作为传统金属矿山向深部开发的必然过程，针对性解决这些问题成为保障生态环境及深部矿体安全开采的关键。传统金属矿山采用混凝土等材料开展防治水工作，同时采用大量建筑材料进行露天坑回填。高昂的治理成本限制了传统金属矿山开展生态治理的积极性，进而削弱了矿山企业的产业竞争力。

针对以上问题，本研究提出了高陡边帮露天坑生态修复综合治理和防治水关键技术。采用膏体充填技术，通过露天坑分区胶结回填，为生态复绿提供低成本的稳定地质基础；并通过构建高效的井下与地表联合排水系统，有效控制地下水对边坡和充填体的不利影响，为露天坑转型为人工湿地、生态公园或土地资源再利用创造安全前提。在此基础上，集成创新形成覆盖矿山全生命周期的“三位一体”无尾绿色矿山开采系统解决方案。

该方案系统性地将矿山老旧空区充填治理、采场高效充填开采、露天坑生态修复3个原本独立的环节有机整合，实现了从“末端治理”到“源头控制+过程协同+终端再造”的根本性转变。通过这一模式的工程应用，矿山尾矿利用率可达100%，真正实现尾砂固废零排放，不仅消除了尾矿库的环境风险与用地成本，更从源头解决了老旧矿山的历史遗留问题，为传统矿山的绿色转型提供了可复制、可推广的技术范式。

该方案涉及的关键技术如下：

（1）针对露天坑生态治理问题，研发了低成本露天坑分区充填治理技术。露天坑采用全尾砂膏体胶结分区充填，保证了充填体质量。同时，露天坑底采用钢筋网+全尾砂膏体充填保证封底强度，大幅降低生态治理成本，并建立了截、排水网络，减少大气降水汇聚，降低井下突水安全风险。

（2）针对矿山采充平衡问题，提出了露天—地下采充平衡计算模型。精准量化地下采空区与露天坑生态治理之间的全尾砂动态需求关系，在保障采场安全开采的前提下，全面封堵老采空区，不仅消除了地表塌陷风险、保证了开采环境安全，还消纳了大量尾砂，从而实现了全尾砂100%利用。

（3）针对露天坑高陡边坡失稳问题，提出了“充填—支撑—生态”一体化协同充填模式。该模式将地下无法消纳的尾砂膏体的功能从传统的地压管理，拓展至同时主动加固露天高陡边坡和封闭治理老采空区，同步解决了边坡失稳、空区塌陷、固废堆存及采充平衡四大技术难题，实现了“一充多效”的综合治理目标。

根据《防范化解尾矿库安全风险工作方案》（应急〔2020〕15号），自2020年起，在保证紧缺和战略性矿产矿山正常建设开发的前提下，全国尾矿库数量原则上只减不增，不再产生新的“头顶库”，众多金属矿山将面临尾矿无处可排的困境和生存危机。为此，对于很多没有露天坑的矿山，也在积极探索井下细颗粒尾砂充填、剩余粗颗粒尾砂综合利用的“充细用粗”无尾矿山模式，例如宝武罗河矿、山东黄金部分矿山等。

2.2.2 与膏体充填智能化采矿相匹配的工艺与装备体系

与膏体充填智能化采矿相匹配的工艺与装备体系，是实现矿山绿智化升级目标的核心支柱。通过先进的通信技术、智能装备与优化工艺的深度融合，构建“安全、高效、生态、智能”的闭环生产系统，进而破解传统矿山在实现“少人化、零废化”智能开采与提质升级过程中面临的困局。该体系通过技术赋能，不仅将人员从高风险、高强度的作业环境中解放出来，更将全尾砂等固体废物转化为充填骨料，实现了资源循环利用，形成了可持续发展的工艺体系。

该体系涉及的关键技术如下：

（1）智能管控是“神经网络”。依托超低时延的5G网络，构建覆盖全采区的可靠数据通道。在此基础上，通过采掘设备集群的同步定位与智能管控系统，实现对凿岩台车、铲运机、锚杆台车等设备群的实时高精度定位、集中监控与协同调度。这使得以往孤立的单机作业模式，转变为统一指挥、高效配合的“无人化采掘集群”，为集约化开采提供了关键的管控基础。

依托5G网络的设备智能管控

（2）成套装备是“骨骼与肌肉”。针对复杂矿体条件，本研究构建了覆盖采准、凿岩爆破、回采到充填全流程的膏体充填绿智化装备体系。在单机层面，通过加装定位信息采集装置、生产调度交互终端、车载视频监控感知系统及采区溜井仓位测量装置等，实现装备的智能化升级；在系统层面，依托统一的数据接口与控制系统，打通各装备与采掘设备集群之间的协同通道，实现互联互通与联动运行。在运行层面，采准系统实现运行状态监控、定位数据采集、远程数据传输存储及生产实时调度；凿岩爆破系统实现布孔设计参数的信息化传递、现场作业指导及作业量与设备状态的智能统计；回采系统实现车辆作业位置数据采集、作业过程与指挥中心的信息交互、矿石流跟踪统计及溜井仓位软测量；充填系统则实现一键式集约化操作。由此，确保了“采—充”循环的紧密衔接，使集群智能化设备得以高效调度，大幅提升了作业连贯性与整体效率。

（3）优化工艺是“血液系统”。将矿山的“开拓—采准—切割—回采”4个核心环节串联为一个紧密耦合的闭环，并融入膏体充填技术从而实现全流程循环。在智能系统的指挥下，开拓为后续工序奠定基础，采准与切割精准构建回采空间，保障回采安全高效；回采完成后，形成的空区由膏体料浆迅速充填，膏体料浆固化后形成的充填体又为相邻区域的生产提供了稳定支撑。这种“全流程闭环控制”模式不仅消除了传统采矿工艺中各环节脱节的弊端，还同时实现了资源回收率的最大化与生产扰动的最小化。

2.2.3 贯穿矿山全生命周期的数字化管控体系

数字化管控体系是矿山智能化的“神经中枢”，其核心在于通过数据驱动实现全流程的精准决策与动态优化。面对传统矿山普遍存在的“信息孤岛”与业务流程割裂问题，构建统一的数字底座与管控平台，成为提升整体运营效能的关键支撑。

该体系的核心突破在于整合金属矿山生产业务全流程，并据此形成全流程数字化闭环管控方法。通过建立统一的数据处理与发布标准，构建规范化的数据资源体系，从源头解决多源异构数据的标准统一与一致性问题，为数据的有效共享与深度分析奠定坚实基础。这一举措有效打破了采矿、选矿、充填等各业务单元间的信息壁垒，实现了生产要素全局可视化与透明化管理。

矿山生产全局可视化与透明化管理

该体系的实践价值显著体现在运营效率的全面提升上。凭借全流程数据的实时汇聚与智能分析，系统能够对采选作业中的关键工艺流程进行动态优化和精细化管控，实现资源利用率与能源效率的最大化。同时，集成的生产监控与预警系统能够及时发现设备异常、安全风险与工艺偏差。根据本研究在某金属矿山的工程实践验证，通过该体系的部署应用，使预警响应时效提升60%，大幅增强了生产的稳定性与安全性。同时，能够将矿山整体生产管理效率提升40%以上，为矿山实现集约化、智能化运营注入了强劲动力。

3 典型矿山绿智化升级技术路径

3.1 大冶有色丰山铜矿：国内老旧金属矿山的绿智化升级范式

大冶有色丰山铜矿自1965年始建，1971年正式投产，是我国“一五”计划时期的重要试点工程。跨越半个多世纪的生产中，该矿历经露天开采、露天井下联合开采后，于1993年实现露天坑闭坑，并于2021年启动尾矿库闭库工程。该矿深部矿体分支复合明显，厚度及产状变化大，剩余服务年限预计为18.4 a，属于典型的复杂难采传统金属矿山。矿山原有的生产工艺存在设备机械化程度低、劳动强度大、回采效率低等问题。2021年该矿尾矿库闭库后，产生的尾砂无处可排。原有充填工艺采用低浓度非胶结充填，充填体强度低、泌水严重，尾砂利用率仅26%。同时，原有露天坑的高陡边坡产生了滑坡危害；坑底与老采空区垂直距离约40 m，形成了塌陷区；雨季汇聚了大量的地表径流水，排水困难。这些问题集中反映了我国传统矿山在发展过程中普遍面临的典型困境。

近年来，该矿围绕“数字化、智能化、绿色化”推进转型升级，提出了膏体充填绿智化升级方案。该方案综合应用膏体充填技术、全流程数字化管理等手段，新建膏体充填站，部署数字化管理平台，将传统的上向分层低浓度非胶结充填法改进为机械化大盘区上向进路式膏体充填采矿法，并借助膏体充填技术对露天坑实施分区充填治理。

丰山铜矿膏体充填绿智化升级方案

绿智化升级后，该矿采场生产能力由150 t/d提升至600 t/d，损失率降至10%以下；井下-320 m水平使用无人驾驶有轨运输，实现了电机车的地面远程操控，以及破碎、排水、通风等设施的无人值守；膏体充填实现智能按需调配的井下空区与露天坑协同充填，充填浓度稳定保持在68%以上，充填能力满足生产需求。在露天坑治理方面，随着充填高度增加，边坡稳定性系数不断提高，高陡边坡滑坡风险逐渐降低并最终消除；分区充填加快了蒸发与排水，确保了充填体质量；膏体充填技术以较低成本完成封底工程，大幅降低了井下突水风险。同时，井下老空区通过膏体充填得到了有效治理，消除了地表塌陷风险，并为井下采矿作业提供了安全的采场环境。

丰山铜矿的绿智化实践为传统金属矿山提供了可复制的升级范式：实现尾砂100%消纳，破解固废处置的行业共性难题；推动井下作业向少人化转型，从源头管控矿山运行风险，实现矿山本质安全；显著提升资源回收率，降低作业成本。在此基础上，构建起“安全、高效、生态、智能”的矿山建设技术体系，有力支撑国家矿产资源安全战略。

3.2 安徽马钢罗河铁矿：特大型金属矿山“充细用粗”的绿智化模式探索

安徽马钢罗河铁矿成立于2005年，拥有丰富的矿石资源，探明的铁矿石、硫铁矿资源储量4.1亿t，井下主要采用大直径深孔空场嗣后充填采矿法回采，阶段高度达85.0 m，矿山产能500万t/a。矿体结构复杂，厚大连续矿体与分支复合明显的矿体并存。

该矿尾矿库库容告急、即将闭库。为践行绿色发展理念，围绕“无尾矿山”建设目标，采用全尾砂“充细用粗”分级利用模式，大幅提升了尾矿资源综合利用率。该模式采用旋流器、脱水筛、胶带机等设备对全尾砂进行分级，将分级后的细尾砂经深锥浓密机脱水后用于井下采空区充填，通过高阶段采场强度需求精细化研究和胶凝材料遴选，在确保充填体强度和稳定性的前提下，维持甚至降低充填成本；分离出的粗颗粒尾砂则被进行资源化利用，即作为建筑砂材等产品通过自动装车系统外售，实现了固废价值最大化。总体而言，“充细用粗”的金属矿尾砂一体化解决方案，不仅化解了尾矿库的环境风险与占地压力，还创造了显著的经济效益。

罗河铁矿智能化开采与无尾矿山建设方案

近年来，该矿充分发挥在资源储量、地理位置、体制机制、人才团队等方面的优势，大力实施“安全、绿色、智慧、高效、可持续”的“五星”矿山建设。围绕智慧矿山建设目标，累计投入资金2.23亿元，系统实施了包括电机车无人驾驶、选矿专家系统、关键岗位无人值守等在内的40余个智慧制造项目，构建了覆盖采矿、选矿、运维及管理的全方位智能化体系，集中化、无人化指数分别达到70.37%、71.28%。在创新驱动与智慧引领下，该矿正以“采矿少人化、选矿无人化”为目标，全面推进矿山生产模式的根本性变革。

该矿通过数字化与绿色化技术的深度融合，形成了“智慧+绿色”的开采体系，获评中国绿色生态研究基地（矿业绿色高质量发展典型案例）。其成功不仅体现在技术层面的突破，更在于构建了“智能升级—绿色开采—价值创造”的良性发展模式，具有重要的示范意义和推广价值。

3.3 赞比亚谦比希铜矿：国外废弃金属矿山绿智化转型先驱

谦比希铜矿的发展历程见证了赞比亚矿业的百年兴衰。该矿在20世纪20年代由英国BSA公司探勘，并在1970年左右正式投产，但仅生产10余年后由于地下涌水量大、地质条件复杂、技术瓶颈等原因造成连续亏损，英国投资者不得不放弃生产。1987—1998年，谦比希铜矿几近废弃。1998年由中国有色矿业集团有限公司（以下简称“中国有色”）接手，2003年主矿体建成并投产，2005年实现盈利，后续逐步开发了谦比希西矿体和东南矿体。

该矿矿体倾角较缓、厚度中等、地下水丰富，矿岩破碎，遇水易泥化崩解，稳定性差。这些不利因素使其成为典型的缓倾斜破碎难采矿体，开采难度大。经过多年开发，存在采场规模小、设备多、管理维护难度大、人员专业素质低、生产效率低、生产成本高等问题。

针对这些技术瓶颈，中国有色开展了一系列绿智化升级创新实践：

（1）革新并形成了大盘区无轨信息化膏体充填采矿新方法。通过优化盘区与采场结构参数及回采工艺、引进并合理配置新型信息化设备、创新盘区车队信息化高效生产组织模式、应用采场设计与生产计划数字化技术、实施生产调度与计划执行的信息化管理，实现了5个盘区、10个采场、19台设备、105万t/a的安全高效生产，采切比降低25%，采场综合回采效率提高近40%。

（2）建成了我国海外首套膏体充填系统。同时建立了赞比亚首套生产信息化管控平台与系统，实现了一套系统跨平台、多项子系统融合，形成了信息化平台规范、标准化操作运行程序，并配套严格管控制度，有效满足了整个生产全流程的全方位、多角度管理需求。

（3）开发了生产管控系统。实现了生产过程的实时化、精细化、透明化管理，将大量繁杂工作转化为简单、短暂的动作，大幅提升了生产效率。

谦比希铜矿绿智化升级创新方案

该矿通过实施绿智化升级创新方案，使得矿山劳动生产效率提高32%以上，铜精矿吨铜综合成本由5 538美元降至3 857美元，经济效益显著。同时，通过将尾砂用于井下充填，实现了“一废治两害”的绿色开采模式，既消除了固废地表堆存的环境风险，又有效控制了采空区地质灾害隐患，具有显著的环境效益和社会效益。

谦比希铜矿作为我国海外首座数字化矿山，其绿智化升级之路极具代表性，为中国矿业企业“走出去”并成功运营复杂矿山提供了宝贵经验。该矿已成为中国矿业技术海外输出的成功范例，也为赞比亚矿业经济发展注入了新动力。

4 展 望

我国金属矿山的绿智化升级，是在国家推动生态文明建设、实施制造强国战略与保障资源安全的大背景下，行业寻求高质量发展的必然选择和主动实践。国家相继出台一系列纲领性文件，将绿色发展、智能化升级明确为行业高质量发展的核心方向，多部门协同建立了绿色矿山建设标准体系，并通过矿产资源规划、财税优惠、金融支持等政策工具，形成了推动转型的初步政策合力，引导行业从被动合规转向主动寻求价值创造。

膏体充填等绿色开采关键技术已在甘肃金川镍矿、云南会泽铅锌矿等代表性矿山应用并验证推广。在智能化领域，5G通信、高精度定位、智能传感、无人驾驶装备及大数据平台等技术加速与矿山场景融合，建成了一批智慧矿山标杆项目，实现了生产环节的少人化与关键流程的智能化管控，整体技术能力已跻身世界先进行列。同时，在智能矿山架构、数据治理、绿色矿山评价等方面，相关行业标准研制工作正在加快推进，为规范化和规模化推广提供了技术依据。矿山通过实施绿智化升级，普遍实现了劳动生产率提升、综合成本下降、资源回收率提高的显著经济效益。同时，矿区生态环境持续改善，安全生产水平大幅提升，实现了资源开发与环境保护的协同推进，行业社会形象得到有效重塑。

但是，金属矿山绿智化升级仍存在着下游产业链协同困难、前沿技术融合深度不足，以及“后开采时代”可持续发展路径尚不明确等问题。“十五五”乃至更长一段时期，我国金属矿山绿智化升级还应重点围绕如下方向开展，从而绘制出传统金属矿山提质升级的未来路径与战略方向。

4.1 强化顶层设计与规范引导

健全的政策框架与标准体系是引导行业有序、高效升级的根本保障。当前，以2025年新修订的《中华人民共和国矿产资源法》为标志，我国已在法律层面强化了矿业权全生命周期管理、生态修复主体责任与现代化监管要求，为绿智化升级奠定了法治基础。未来，政策引导需进一步精准化、系统化。

一方面，需加快完善与法律配套的实施细则与技术标准体系。特别是在智能矿山建设领域，应加速制定覆盖数据互联互通、系统信息安全、智能装备可靠性评估、数字孪生模型构建等方面的国家标准，消除因标准缺失或不一导致的技术推广壁垒。另一方面，产业政策需更具激励性与差异性。应依据《有色金属行业稳增长工作方案（2025—2026年）》（工信部联原〔2025〕191号）的相关部署，细化财税、金融等激励工具，重点支持前沿技术攻关、首台（套）装备应用及中小矿山的普惠性改造。同时，还需完善矿山闭坑后的土地利用转换、产业接续发展及生态保护长效监管政策，明确“后开采时代”的转型路径与责任机制，鼓励企业提前规划并储备转型资金，实现矿山全生命周期的可持续发展。

4.2 深化系统认知与模型构建

绿智化升级的深度推进，离不开前沿科学理论与创新方法的支撑。未来需从系统工程和数字认知的高度，构建指导实践的理论框架。核心在于深化对矿山作为“资源—环境—经济”复杂系统的认知。需大力推动数字孪生从局部场景应用向矿山全生命周期扩展的相关理论与实践研究。通过构建与物理矿山实时映射、交互反馈的动态三维虚拟模型，实现对资源禀赋、开采过程、设备状态、环境影响等方面的高保真模拟与前瞻性推演。这将使矿山运营从基于经验的决策，迈向基于模型的科学决策，为优化资源配置、预警潜在风险、评估不同开采方案的长期生态效应提供革命性工具。此外，需发展融合绿色发展与智能升级的系统性规划与评价方法，建立涵盖资源效率、能源消耗、生态足迹、经济效益与社会公平的综合性指标体系，科学评估转型成效，引导行业超越对产量或自动化率的单一追求，向追求整体价值最优转变。

4.3 聚焦关键短板与集成创新

技术装备是转型升级的直接驱动力。未来技术攻关需坚持需求导向与自主可控，既要突破前沿，又要补齐短板，推动技术从“可用”向“好用、普惠”演进。首先，需集中力量攻克核心软件与关键部件的自主化难题，重点研发适用于矿山复杂环境的高精度传感器、智能控制器、专用工业软件与算法平台，降低或摆脱对国外技术的依赖。其次，装备研发应向“成套化、智能化、绿色化”深度发力。针对露天与地下开采全流程，打造模块化、可协同的智能装备集群，并大力发展电动等新能源动力装备，以适应多样化工况与低碳发展需求。在绿色技术方面，需持续创新极低品位资源高效回收、共伴生资源综合提取、全尾砂规模化高值化利用，以及针对重金属污染与地貌破坏的精准生态修复技术。最终通过系统集成，将“破碎”的单项技术融合为“精准勘探—智能开采—充填支撑—生态再造”一体化的解决方案，形成可快速复制的技术范式，为绿智化升级困难的金属矿山提供重点支撑。

4.4 构建开放共赢的产业新格局

金属矿山绿智化升级的成功必须构建开放协同的产业生态，实现知识、数据和资源的共享共赢。关键在于打破3个层面的壁垒：一是全产业链协同。必须改变勘查、采矿、选矿、冶炼、材料加工各环节分割的传统模式，依托统一的数据标准与平台，推动全链条信息共享与流程优化。鼓励上下游企业通过长期协议、联合研发等方式形成利益共同体，有效遏制损害行业长期健康发展的恶性竞争。二是复合型人才协同培养。建立以企业需求为导向、高校与科研院所深度参与的创新联合培养体系，共同攻克行业共性技术难题，定向培养精通矿业生产工艺和信息技术的复合型人才。三是多元利益主体协同。推动矿山企业、地方政府、科研机构、金融机构及矿山社区形成伙伴关系，共同规划矿区升级路径，让绿智化成果惠及地方经济社会发展。在矿山闭坑后，顺利转向工业旅游、清洁能源基地、碳汇生态区等新业态，实现从“资源依赖”到“多元共生”的平稳过渡。

我国金属矿山绿智化提质升级已进入深水区与攻坚期。唯有通过政策标准的强力引导、理论方法的科学指引、技术装备的持续创新、产业生态的协同共建，形成四轮驱动的强大合力，才能系统性应对当前面临的挑战，推动中国矿业在全球绿色与数字化革命中赢得战略主动，最终建成安全、高效、智能、生态的现代化矿产资源保障体系。

（参考文献略）

成果来源

王勇，毕成，王贻明，梁新民，王建栋，吴爱祥.金属矿山绿智化提质升级的思考与展望[J].金属矿山，2026（7）：1-15.

《金属矿山》简介

《金属矿山》由中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司和中国金属学会主办，主编为中国工程院王运敏院士，现为北大中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、中国精品科技期刊（F5000顶尖学术论文来源期刊）、中国百强报刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国期刊方阵双百期刊、国家百种重点期刊、华东地区优秀期刊，被美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、波兰哥白尼索引（IC）、日本科学技术振兴机构数据库（JST）等世界著名数据库收录。主要刊登金属矿山采矿、矿物加工、机电与自动化、安全环保、矿山测量、地质勘探等领域具有重大学术价值或工程推广价值的研究成果，优先报道受到国家重大科研项目资助的高水平研究成果。

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编排：余思晨

审核：王小兵

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