中国作为矿产资源开发利用大国，矿山建设和生产过程中产生的环境污染和生态破坏问题不容忽视。目前，我国有超过90%的能源和70%的工业生产原料依赖于矿产资源。然而，传统的矿产资源开发模式往往伴随着高能耗、高污染和生态破坏，这对环境的可持续性构成了巨大挑战。 

隶属于河北钢铁集团矿业有限公司的承德柏泉铁矿，是一家集采矿、选矿为一体的国有大中型露天开采矿山，年处理原矿600万吨，生产高品位铁精粉和磷精粉。随着生态文明建设的国家战略不断深入，柏泉铁矿积极响应国家绿色矿山建设的号召，探索并实践了“一体系五平衡”模式，提升了矿山的绿色发展管理水平。本研究结合承德柏泉铁矿的实践，以基于“一体系五平衡”模式的绿色矿山建设为研究对象，探讨如何在实际操作中有效推进绿色矿山建设，为实现经济社会与自然环境的和谐发展贡献力量。

一、“一体系五平衡”模式适用性分析

绿色矿山的“一体系五平衡”模式(见图1)是一种创新的矿山建设理念，旨在通过构建一个综合的全面管理体系作为绿色矿山建设的基础，实现经济效益、社会效益与生态环境之间的多方面平衡，推动绿色高质量矿山建设。该体系覆盖了矿山的资源开发、环境保护、生态修复、社会责任等方面，目的是确保矿山的可持续发展。“五平衡”则涉及资源、能源、水、固体废弃物和生态5个方面的平衡管理。

图1 矿山绿色发展“一体系五平衡”模式

建设绿色矿山是实现矿业可持续发展的关键途径，“一体系五平衡”模式在特定条件下具有显著优势。对于硬岩矿山，特别是环境承载能力较弱的大中型有色金属井采矿山，该模式表现出高度的适用性。这些硬岩矿山面临着复杂的开采环境和巨大的安全管理压力，通过智能化建设，可有效提升其安全水平和资源集约利用效率。

同时，实施“一体系五平衡”模式对矿山的科研能力提出了较高要求，需要采用先进的地质资源管理系统、矿山测量管理系统和采矿智能设计系统等，实现对资源储量的动态管理和智能设计，从而推动矿山智能化和科技创新。

此外，实施该模式需要矿山具备先进的管理水平，将绿色理念融入企业文化，并通过智能矿山建设实现管理决策的优化，逐步构建自感知、自学习、自决策、自执行、自适应的智能矿山。

最后，实现资源与能源的综合利用是该模式应用的重要目的，其提倡通过智能系统对废水、尾矿等进行实时监测与控制，实现资源的高效循环利用，减少对生态环境的破坏。根据国家指导意见，到2026年，预计将建立完整的矿山智能化标准体系，实现环境智能感知、系统智能联动、重大灾害风险智能预警，推动矿山安全治理模式向事前预防转型。

二、“一体系五平衡”体系构建

承德柏泉铁矿在习近平生态文明思想的指导下，通过实施“一体系五平衡”模式，紧紧围绕“生态环境保护事件为零”的核心目标，全面落实各级政府及上级部门的决策部署，强化“党政同责、一岗双责”的责任体系(见图2)。该铁矿通过属地管理、任务网格划分、责任到人的方式，构建了一个从厂矿到作业区，横向到边、纵向到底的精细化管理网络。具体措施包括：制定详细的标准操作规程(SOP)，通过高精度的监测设备和技术手段实现对环境因素的精准监控，并将整个矿区划分为多个管理网格，每个网格内有详细的工作计划和执行记录；建立环境因素和重要环境因素清单，定期进行合规义务审查，实现对环境数据的实时监控和分析，提高决策的科学性。该体系不仅明确了“做什么、怎么做、谁来做”的具体任务，还通过环境因素和重要环境因素清单的识别与评价，以及生态环境保护合规义务审查等辅助手段，确保了各项工作的精准实施。

图2 绿色矿山简化管理体系

三、“一体系五平衡”在承德柏泉铁矿的应用

基于“一体系五平衡”模式构建要求，承德柏泉铁矿出提“两个同步”环保生态观，即资源开发与生态环境保护同步规划、矿山开发与生态修复治理同步实施。具体措施包括：将整个矿区划分为若干个区块，对每个区块进行详细的环境评估和修复规划；优先处理污染最严重的区域，如针对尾矿库渗漏问题采用高效防渗材料，同时进行地下水监测，确保无二次污染；遵循“先绿再美”原则，首先恢复生态系统的基础功能，然后进行生产区和生活区的景观美化，选择适生树种和草种，建设观赏花园、水幕喷泉和绿荫停车场等景观设施；投入数亿元引入多家专业园林设计单位进行园林规划，与中科院植物研究所合作，引进30余种耐旱、耐寒的本土植物，确保生态多样性和景观效果；实施高标准绿化工程，在露天采场边坡进行防护林带建设，采用“鱼鳞坑+植树袋”技术，增加植被存活率；在露天采场、临时堆场、尾矿库等关键区域实施严格的绿化铺装计划，确保每块裸地都得到覆盖，共计铺设各类草皮2万平方米，种植乔木5000余株、灌木10万余株；利用无人机、卫星遥感等技术手段，对矿区进行实时监控，及时发现并处理潜在的环境问题，如使用无人机定期巡查，及时修补防护网，确保无裸露土壤；等等。

1.通过智能监控系统监控采矿作业环境

在矿区全面部署的智能监控系统中，高分辨率摄像头和红外传感器的结合不仅实现了对采矿作业的全天候监控，还通过智能分析技术对矿区的环境参数进行实时监测，这些参数包括空气质量、温度、湿度和粉尘浓度等，确保了采矿作业环境的安全性和健康性。智慧照明系统通过LED灯具和智能调光技术，不仅提高了照明效率，还通过环境传感器实时监测光照条件，自动调节亮度，从而在保证工作区域足够照明的同时，每年节省电能约25%。人员定位系统结合了蓝牙信标和GPS技术，精确追踪每个员工的位置，不仅提高了安全管理水平，还能在紧急情况下迅速定位和救援。此外，矿区引入的北京华宇中选自控公司的设备预测性维护系统，通过全面实时收集设备的多维数据(包括温度、振动、压力等)，借助先进的机器学习与人工智能算法，建立了高精准度的故障识别模型。这一系统不仅实现了对设备运行状态的即时监控与故障预警，还能提前30 min预测潜在故障，显著减少了非计划停机时间。

2.数字化技术保障矿山开发与生态修复治理同步实施

承德柏泉铁矿自主研发“铁矿开采非标参数化设计系统”，通过开发包含各类开采设备、支护结构等非标组件的参数化图库，完成了约75类关键非标准件的参数化建模工作。该系统使得设计过程更加高效、精准。同时，创新性地引入“开采环境复杂度分级”策略，有效解决了复杂地质条件下非标准件参数化的技术难题，进一步提升了设计的针对性和实用性。在数字化技术的支持下，该系统实现了基于先进CAD软件的参数化设计与快速放样功能，建立了丰富的放样图库。这使得部分施工图与三维建模的生成时间缩短至3 min以内，极大地提升了设计效率，为矿山的快速开发提供了有力保障。更为重要的是，该系统在设计中充分考虑了生态修复治理的需求。构建的“通用标准模块库”，在确保设计灵活性的前提下，降低了图库的存储需求，同时增强了非标参数化设计的实用性和可行性。这意味着在设计阶段，就可以预计生态修复的需求，并将其纳入设计中，从而实现矿山开发与生态修复的同步规划、同步实施。

3.自主研发ADS 智能综合生产及环境管控系统

承德柏泉铁矿顺应智能化与数字化的时代潮流，自主研发了“铁矿开采ADS智能设计系统”，并进一步拓展为“ADS智能综合生产及环境管控系统”，将算法与数据存储技术深度融合，将丰富的设计规则和实践经验固化于系统之中。通过实现传统设计与BIM技术的无缝对接，该系统为采矿工程师提供了涵盖地质勘探、开采规划、设备选型、三维建模、工程图纸绘制及多专业协同作业的全流程智能设计解决方案。目前，该系统已成功开发了钢结构支护体系、采矿机械驱动平台、各类非标驱动装置、矿石输送系统精确计算、水泵选型与优化、钢桁架结构设计等核心智能设计模块，并实现了设计数据的高效存储、远程访问与安全加密功能，支持DXF、EXCEL、图片等多种格式的文件输入，以及DWG图纸、EXCEL清单、WORD计算报告、高精度三维模型等多样化输出。同时，该系统进一步将智能化设计与生产管理无缝衔接。通过实时采集和分析矿区生产设备的运行数据、地质环境参数及生态修复进度，动态调整生产计划与修复方案，确保了生产效率与环境治理的同步推进。通过集成空气质量、水体质量、土壤污染等多维环境传感器，实时监控矿区及周边的生态环境变化，智能化生成并动态调整生态修复方案，如植被恢复、水土保持、污染治理等，确保了修复效果达到预期目标。通过全流程数字化闭环管理，实现了从设计、生产到环境治理的全面智能化，确保设计与实际生产的高度匹配，并在保障生产效率的同时，确保环境治理的及时性与有效性，实现了矿山开发与生态修复的双赢。

4.效益分析

在直接经济效益层面，柏泉铁矿通过生态环保项目的实施，2023年度实现经济效益2596.56万元，相较于2022年度的1723.97万元，经济效益稳步增长。

在间接效益层面，柏泉铁矿的生态环保投入带来了多重积极影响。首先，持续的环境保护努力显著提升了企业在当地政府和生态环境监管部门中的环保信用评价等级，为企业赢得了良好的社会声誉。其次，获得河北省绩效评级引领性企业认定，这不仅是对企业环保工作的高度认可，更有效规避了因环保问题可能引发的停产风险，保障了企业的稳定运营和长远发展。此外，这一认定还为企业争取到了更多的政策支持和市场机遇。

在生态效益方面，柏泉铁矿通过创新实施“一体系五平衡”模式，实现了矿区环境的根本性改善。露天采场、排土场、尾矿库等关键区域的生态修复治理和景观改造工程，不仅恢复了自然生态的原有面貌，还提升了区域生态环境质量，有力支撑了当地生物多样性保护工作，促进了人与自然的和谐共生，展现了矿业企业绿色发展的责任与担当。

在社会效益方面，绿色矿山建设增强了企业的亲和力，改善了职工的工作环境和生活质量，提高了职工的归属感和满意度。同时，企业与当地政府及社区村民的关系更加融洽，有助于企业在当地的长远发展。

四、结束语

承德柏泉铁矿的实践案例表明，通过精准管控体系、高标准生态修复、智能化与数字化技术应用，可以实现矿山经济效益、生态效益与社会效益的显著提升。未来，承德柏泉铁矿应进一步优化“一体系五平衡”模式的实施细节，加强跨学科研究，探索更多智能化、数字化技术在绿色矿山建设中的应用，以推动矿业向更加绿色、高效、和谐的方向发展。