中国水利水电第九工程局有限公司（以下简称水电九局）一直致力于高性能混凝土用砂石骨料制备工艺技术研究及实践，水电九局二道庄矿区在修复治理项目中创新应用GEPI（绿色环保节能智能）制备高品质砂石关键技术，实现了生态修复与资源再生的双重突破。该技术通过“半干法”工艺、智能化工厂建设和绿色环保技术集成，攻克了砂石行业“优质不低耗、环保不节能”的难题。
实施过程
GEPI（绿色环保智能节能）制备高品质砂石关键技术体系以“智能高效、绿色环保、节能低碳”为核心，在二道庄项目中通过以下关键技术实现全链条绿色升级，攻克了砂石质量波动、能耗高、环保矛盾等行业难题。
1.低碳制备工艺创新
项目采纳了国内领先的‘半干法’生产工艺，并与GEPI（绿色环保节能智能）技术深度融合，打造出智能化的砂石骨料生产线。通过多级破碎筛分优化、闭路循环水系统及粉尘协同控制技术，资源利用率得以提升15%，同时能耗降低了20%。粗碎、中碎车间采用全封闭厂房设计，配备高效除尘器和高压喷雾装置，确保生产过程无尘化、低噪音。
2.智能化工厂建设
项目团队通过引入自动化技术，如大数据分析、视频监控与分析、物联网、信息化及射频技术等，实现生产流程的全面自动化、信息化与可视化升级。这不仅大幅提升了生产效率，还显著降低了能耗，如自动化设备的高效运转减少了能源浪费，并通过实时监控和数据分析优化了生产过程。生产线设计采用全封闭厂房，并结合喷淋、除尘器及冲洗系统等措施，确保整个生产过程实现全封闭、无污染、无尘化标准。二道庄矿区调度指挥厂区中心实时数据可视化界面如图1所示，远程装车智能控制系统如图2所示。
图1 二道庄矿区调度指挥厂区中心实时数据可视化界面
图2 远程装车智能控制系统
3.绿色环保技术
（1）污水处理：采用三级自然沉淀与斜管快速沉淀技术，生产及生活污水循环利用率达100%，废弃泥渣用于矿山绿化，实现零排放。多级罐群沉淀分级装置如图3所示。
图3 多级罐群沉淀分级装置（竖流沉淀池）
（2）矿山开采与修复：矿山采用台阶式自上而下开采，开采后及时覆土绿化，实现开采与治理同步推进，开发与修复并行不悖，有效促进了绿色矿山建设与产业开拓的协同发展。
（3）下游产品开发：项目还将生产干混砂浆、商砼、装配式建筑、石材等20余种下游产品，形成完整的开采/加工/销售运输产业链，实现矿山资源的高效利用。
（4）除尘与废气处理：破碎车间、物料输送皮带、储料仓及装车仓均采用全封闭设计，防止扬尘外泄。每处扬尘点配备不同处理量的除尘器，除尘效率超过99%，颗粒排放浓度低于《建筑石料、石材矿绿色矿山建设规范》（DB41/T1665-2018）标准。系统外围配置高效的高杆高压喷雾装置，全面覆盖行车道路，有效遏制无组织扬尘排放，从而确保道路扬尘颗粒物浓度严格满足环保标准，如图4所示。
图4 厂区运输专用道路高杆高压喷雾系统
三大主要创新点
1.首创干雾抑尘系统集成电控模块
（1）源头精准抑尘：通过微米级雾滴（1~10 μm）与粉尘颗粒的物理匹配（粒径相近、运动状态相似），在粉尘扩散源头直接抑制其逸散，尤其针对无组织排放的密闭或半密闭空间，避免传统集中除尘系统的复杂管网和高能耗问题。
（2）高效降尘机制：利用水雾与粉尘的碰撞、凝聚及重力沉降原理，对PM10及PM2.5的抑制效率超过95%，且不依赖化学试剂，仅通过物理吸附实现环保治理。
（3）低耗节能设计：耗水量极低（仅物料重量的0.02%~0.05%），且系统模块化集成，占地面积小（主机尺寸1.5m³），维护成本低（仅需定期更换滤芯和喷嘴），显著降低企业运行成本。
（4）智能适应性：采用全自动控制系统，支持与生产设备联动（如皮带机启停信号触发喷雾），并配备电伴热功能，可在极端温度环境下稳定运行，兼具高效抑尘与操作灵活性。
（5）生态经济双赢：通过减少粉尘外溢和能源消耗（无需抽风散热），既改善工人作业环境、降低职业病风险，又契合绿色矿山建设需求，推动资源开发与生态保护的协同发展。集成化模块工作流程如图5所示。
图5 集成化模块工作流程
2.复试环保筛振动筛融入半干法加工工艺
（1）多层环保振动筛的结构革新：采用竖向重叠的4~6层筛网设计（传统圆振筛仅1~3层），单台设备工效优于两台圆振筛同步工作，筛分面积增加且占地面积减少30%，显著提升筛分效率。全封闭外壳设计，结合软胶条密封技术，实现“零扬尘外溢”，无需额外防尘罩，风量需求仅为传统设备的1/3，满足严苛环保要求。
（2）安装与运维的流程优化：地面整体吊装技术简化安装流程，单台安装时间从6.5小时缩短至1.5小时，缩短高空作业风险存续时间，安装成本降低91%，实现降本增效。筛网更换采用外部拉紧式设计，无需进入筛体内部，避免有限空间作业风险，维护效率提升50%，年维护成本减少约3万元/台。
（3）节能降耗与高效生产：振动源采用4台侧板电机反向自同步驱动，能耗降低50%，年节电约20万千瓦时/台，契合“双碳”目标。弧形状筛面设计延长物料停留时间，筛透率提升15%，成品骨料逊径率下降，级配累计筛余百分率100%符合行业标准要求。
（4）智能化与安全性的集成创新：设备集成免维护振动电机和封闭式壳体，无需定期润滑或拆洗激振器，运维风险显著降低。全流程适配半干法工艺，通过“工艺优化+设备升级”实现砂石加工系统的高效、环保与安全协同，推动绿色矿山建设迈向新台阶。
3.矿山“先锋槽结构+智能喷雾+定向爆破”技术集成
（1）先锋槽结构设计与多功能集成：首创“回字形先锋槽”布局，通过预留坎和环形槽体形成半封闭作业空间，兼具防风、降噪、拦截飞石功能。一是降尘效率，结合先锋槽结构降低风速，配合智能喷雾系统，扬尘量降幅达81%。二是噪声控制，利用15米高边坡声波反射叠加消能实现降噪功能，场区300米外噪声降至45分贝，有效解决施工扰民问题。
（2）智能追踪喷雾降尘系统：通过激光粉尘仪实时监测扬尘浓度，联动DCS系统自动启停喷雾机，精准调节喷雾量、角度及覆盖范围，实现粉尘浓度≤1.0mg/m³的环保标准的动态响应机制；其分区抑尘策略实现上风口移动式喷雾机预降尘，下风口固定式喷雾机拦截粉尘，形成“预降+截留”双重屏障，节水节能效果显著。
（3）爆破安全性与资源利用率提升：通过爆破定向控制，利用先锋槽临空面引导爆破方向（即对向阻挡），飞石外溢减少90%，如图6所示。滚石堆积于槽内缓冲平台，无需人工排险，安全性提升。通过先锋槽揭露岩层结构，实现有用料与边帮料的快速分界，搭配优质料源，弃料率降低30%，资源综合利用率提高至95%，达到资源精准分选的目的。
图6 先锋槽爆破飞石
（4）低碳开采与生态修复一体化：剥离、排土、修复同步，采用分层剥离、覆盖耕植土收集技术，结合边帮料堆叠复垦，充分利用矿山临时进出通道开展覆土植绿施工，避免先开采后复垦的施工难度，实现开采与生态修复并行，绿化面积达3500平方米/年；通过优化爆破参数（减少炸药量15%）和采装流程，单位能耗降低20%，年减排二氧化碳约1200吨。
（5）经济效益与社会效益双赢：2023年原料石开采量增加40万吨（计划开采量为200万吨，实际开采量为240万吨，超计划开采量的20%），新增营收380万元，实现产能提升。
扬尘和噪声得到有效抑制，减少空气排放和施工扰民，外部环境可控；可适用于任何金属非金属露天矿山开采，其施工特点能提升矿山施工安全度；通过边开采边修复治理，充分利用剥离料进行生态修复，一次性解决矿山开采修复治理，整体降低矿山开采修复治理成本。
从单一生态到绿色产业化
水电九局GEPI技术在淇县二道庄项目的成功应用，标志着我国在废弃矿山治理领域实现了从单一生态修复到绿色产业化转型的重大历史性突破。该技术通过全生命周期低碳设计、智能化管控与资源高效利用，实现了生态效益、经济效益与社会效益的协同提升，为“双碳”目标下矿山综合治理提供了创新路径，具备广泛的行业推广价值。
1.产能与环保双赢
自2020年11月投产以来，项目在严格的环保政策下保持稳定生产。截至2024年年底，累计生产砂石骨料4112.6万吨，其中2022年年产量突破1000万吨，2021年和2024年年产量接近1000万吨（均在900万吨以上）。2022年4月26日单日产量达7万吨，2024年5月单月产量达153万吨，创历史新高。
2.节能减排成效显著
通过在线监控系统实时监控设备运行状态，提前发现故障，减少设备启停次数，降低能耗，确保设备持续稳定运行。
采用GEPI技术，粉尘和噪声排放低于城镇建设施工标准，实现了废水的“零”排放，用水量降幅高达80.5%，此外，电耗和碳排放量也均显著减少。
淇县二道庄废弃矿山治理综合利用工程项目凭借其卓越的绿色低碳技术集成应用与全生命周期管理，严格对标《中国砂石行业大型绿色砂石基地评选指标》，助力本项目矿区（砂石骨料生产线、矿山开采生产线）入选中国砂石协会2024—2026年“中国砂石行业大型绿色砂石基地”，并获得绿色矿山科学技术奖励办公室“绿色矿山重大工程”二等奖，成功入选“中国砂石行业大型绿色砂石基地”，并荣获“绿色矿山重大工程二等奖”。
GEPI技术获得发明专利12项，授权实用新型专利8项，二道庄矿区露天建材矿山绿色生态开采技术获贵州省省级工法；其他获建设单位荣誉奖项4项，外部协会单位奖项2项。
编辑：贾林娜
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