中国工程院咨询研究项目 金属矿深部开采创新技术体系战略研究
作者：蔡美峰
出版时间： 2018年版
丛编项： 中国工程院咨询研究项目
内容简介
矿产资源是人类赖以生存、社会赖以发展的物质基础，是生产力构成的主要因素。金属矿产资源是金属矿产品和金属材料的根本来源，对国民经济的发展和社会物质文明与科技进步有举足轻重的作用。经过新中国成立60多年来的大规模开采，我国的浅部金属矿产资源逐年减少，有的已近枯竭。据统计，在未来10年内，我国1/3的地下金属矿山开采深度将达到或超过1000m，深的可达2000~3000m。深部开采是我国金属矿产资源开发面临的迫切问题，也是今后保证我国矿产品供给的主要途径。我国必须把5000m开采深度作为金属矿深部开采中长期战略研究的目标。《金属矿深部开采创新技术体系战略研究》将深部高地应力条件下开采动力灾害预测与防控、深井高温环境控制与降温治理、深井提升问题、适应深部开采传统采矿模式与工艺的变革、深部智能化无人采矿等5个方面的关键技术问题与相关学科的高新理论、高新技术及其发展趋势相对接，通过具有创新性、可行性和实用性相结合的系统研究，从战略性和前瞻性的高度提出应对和解决这些问题的关键工程科技发展战略和对策建议，终形成金属矿深部开采的创新技术体系。
目录
目录
前言
第1章 概论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究路线 2
1.3 研究内容 3
1.4 研究目标 6
第2章 国外金属矿深部开采现状及其发展趋势 7
2.1 世界有代表性国家金属矿山深部开采现状 7
2.1.1 深部开采概念 7
2.1.2 深部开采特征 8
2.1.3 国外深部开采现状 9
2.2 深部开采的主要技术难题及其对策措施 17
2.2.1 深部采矿方法 17
2.2.2 深部提升技术 18
2.2.3 深部开采动力灾害控制 19
2.2.4 深部开采高温热害治理 20
2.2.5 遥控自动化智能采矿工艺与装备 23
参考文献 25
附录 国外典型深部金属矿山简介 27
第3章 我国金属矿深部开采现状及其发展趋势 51
3.1 我国主要地下金属矿山数量、类型、分布及其深部开采现状 51
3.1.1 我国金属矿产资源的分布特点 51
3.1.2 大中型地下金属矿山的数量、类型及分布概述 53
3.2 深部开采面临的主要难题和采取的对策措施 68
3.2.1 我国金属矿深部开采现状 68
3.2.2 我国金属矿深部开采面临的主要难题和采取的对策措施 68
3.3 我国深部开采与矿业发达国家相比的差距和制约条件 71
参考文献 73
附录 国内典型深部金属矿山简介 74
第4章 金属矿深部开采动力灾害预测与防控 86
4.1 开采动力灾害类型和金属矿岩爆研究的主要问题 86
4.1.1 矿山开采动力灾害类型 86
4.1.2 金属矿岩爆研究的主要问题 86
4.2 国内外金属矿岩爆发生的概况和特征 88
4.2.1 工程岩爆的总体特征 88
4.2.2 国外金属矿山岩爆概况 88
4.2.3 我国金属矿山岩爆现状 90
4.3 国内外岩爆预测与防控研究现状 92
4.3.1 岩爆理论预测与防控 92
4.3.2 岩爆现场监测预测 93
4.3.3 岩爆防控技术现状 94
4.4 岩爆预测与防控研究的关键技术难题及其对策思路 96
4.4.1 岩爆预测与防控的关键技术难题 96
4.4.2 岩爆预测与防控的关键技术前瞻 96
参考文献 100
第5章 深井高温环境与热害控制及治理 102
5.1 我国金属矿山高温环境、热害类型、热源分析与高温深井分布 102
5.1.1 国内深部金属矿山的高温环境 102
5.1.2 我国高温深井金属矿山的主要热害类型 102
5.1.3 深部高温金属矿山的热源分析 104
5.1.4 我国深部高温矿井分布 106
5.2 国外深井矿山降温和热害处理的技术和方法 106
5.2.1 国外深井矿山高温及热害情况 106
5.2.2 国外矿井降温技术 107
5.2.3 国内深井矿山热环境研究概况和主要采用的降温措施 112
5.2.4 典型矿山深井降温与热害控制技术 112
5.3 降温与热害处理存在的问题及其新型创新技术研究与发展方向 114
5.3.1 深井降温与热害处理技术研究存在的问题 114
5.3.2 新型降温与热害处理技术研究及发展方向 115
参考文献 116
第6章 深部非传统采矿模式与开采方法和工艺研究 118
6.1 非传统爆破连续破岩切割采矿方法 118
6.1.1 机械切割破岩掘进与采矿技术 118
6.1.2 高压水射流破岩掘进与采矿技术 119
6.1.3 激光破岩掘进与采矿技术 122
6.1.4 诱导致裂破岩采矿技术 124
6.1.5 等离子爆破破岩采矿技术 125
6.2 深部膏体连续充填采矿技术 127
6.2.1 膏体充填技术的发展历史 127
6.2.2 深部膏体连续充填采矿模式 129
6.2.3 废石膏体充填技术 130
6.2.4 膏体充填采矿技术的发展趋势 131
6.3 深井提升技术 132
6.3.1 金属矿山竖井提升技术装备的国内外现状 132
6.3.2 深井提升的关键技术难题 133
6.3.3 适应深井提升的传统提升技术的变革和非传统提升技术 136
6.3.4 我国金属矿山深井提升技术的研究方向 141
参考文献 141
第7章 适应深部开采的选矿新工艺与采选一体化技术 144
7.1 适应深部开采的选矿新工艺 145
7.1.1 基于超导磁选的有色金属高效预富集工艺 145
7.1.2 原位浸出工艺 146
7.2 与深部开采有关的选矿新技术 149
7.2.1 井下破碎磨矿 149
7.2.2 井下预选 150
7.2.3 矿浆输送 152
7.2.4 井下选矿厂 154
7.2.5 选矿厂自动化及选矿操作机器人 156
7.3 未来的发展趋势与战略规划 157
7.3.1 井下破碎磨矿工艺与设备 158
7.3.2 井下预选技术 158
7.3.3 矿浆管道垂直输送技术 158
7.3.4 地下选厂设计、建设和运行技术 158
7.3.5 选矿自动化和选矿机器人技术 159
7.3.6 采选结合技术 159
参考文献 159
第8章 深井遥控自动化智能采矿 163
8.1 遥控自动化智能采矿技术的发展现状 163
8.1.1 国外金属矿遥控自动化智能采矿发展概况 163
8.1.2 我国金属矿遥控自动化智能采矿发展概况 165
8.2 遥控深井自动化智能采矿的关键技术 166
8.2.1 虚拟现实与可视化技术 166
8.2.2 先进传感及检测监控技术 167
8.2.3 采掘设备遥控及智能化技术 167
8.2.4 井下无轨导航与控制技术 168
8.2.5 高速数字通信网络技术 169
8.2.6 适应遥控自动化智能采矿的开采模式及技术工艺变更 169
8.3 加速我国深井遥控自动化采矿研究和推广的对策措施 170
8.3.1 我国现阶段遥控自动化智能采矿存在的问题 170
8.3.2 我国现阶段遥控自动化智能采矿的政策推动 171
8.3.3 我国现阶段遥控自动化智能采矿的发展路径 173
参考文献 174
第9章 讨论、结论和建议 177
9.1 国内外金属矿山深部开采现状 177
9.2 深部开采条件及其导致的主要工程技术难题 179
9.3 解决深部开采难题的关键工程科技战略思想、战略举措与战略建议 183
