近日，中國工程院院士蔡美峰在2018礦業前沿與信息化智能化科技年會暨首屆智能礦業國際論壇上指出，要提高金屬礦深井自動化高效開採水平，必須對傳統的採礦模式及其工藝技術進行根本變革。
蔡美峰指出，要提高金屬礦深井自動化高效開採水平，必須對傳統的採礦模式及其工藝技術進行根本變革。
近日，中國工程院院士蔡美峰在2018礦業前沿與信息化智能化科技年會暨首屆智能礦業國際論壇上指出，要提高金屬礦深井自動化高效開採水平，必須對傳統的採礦模式及其工藝技術進行根本變革。
蔡美峰表示，隨著淺部資源的減少和枯竭，我國金屬礦產資源的開採正處於向深部全面推進的階段。2000年以前，我國只有2座礦山開採深度達到或接近1000米，而目前已有15座地下金屬礦山開採深度達到或超過1000米。
“未來10年內，我國將有三分之一以上金屬礦山採深超過1000米，深部開採是我國金屬礦開採面臨的最主要問題，同時，隨著勘探技術和裝備進步，我國在3000米到5000米深部找到一批大型金屬礦床是完全可能的。”蔡美峰表示，我們必須把5000米採深作為深部開採戰略研究的目標。
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蔡美峰指出，與淺埋礦床相比，由於深部礦巖的地質構造、賦存條件以及地應力等均與淺部礦巖有所不同，其開採技術條件更加複雜，當前我國深部開採面臨著幾個關鍵難題：一是深部高地應力問題；二是深部巖性惡化；三是深井高溫環境；四是深井提升問題。
蔡美峰表示，巖爆的預測、預報是一項世界級難題，但是在巖爆誘發機理及其預測理論和技術研究方面已經取得重要突破，需要通過進一步創新研究，精準監測開採過程中巖體能量聚集、演化、巖體破裂、損傷和能量動力釋放的過程，特別是精準捕捉能量釋放的前兆和過程，為巖爆的實時預測、預報提供可靠依據。
“巖爆防控應主要從優化採礦方法入手，減少和控制開採開挖引起的擾動能量的聚集，減輕和控制巖爆發生。同時，採取能吸收能量的支護措施，阻止和減弱巖爆的衝擊破壞作用。”蔡美峰說。
對於深井高溫環境控制與降溫治理，蔡美峰指出，現有的降溫技術都是被動式降溫技術，為了高效解決深井降溫問題，必須發展主動式降溫技術。
一是深井高溫岩層隔熱技術。通過研發新型高效的隔熱新材料、新技術、新工藝，對岩層高溫熱源進行隔離，在此基礎上再採用人工製冷降溫技術，從而取得良好降溫效果。二是深井地熱開發技術。在深部開採過程中，採用熱交換技術，對岩層中地熱資源開發利用。將深井採礦和深部地熱開發相結合，大幅度降低降溫綜合成本，從而為採礦深井降溫找到一條具有顛覆性的經濟有效的技術途徑。
近年來，國內外開發的增強型地熱系統由於熱交換面積小，地熱開發能力極為有限。蔡美峰表示，將採礦技術用於地熱開採可從根本上解決這一問題，同時可大幅降低採礦降溫成本，提升開採效益。
“如果將深部採礦與深部地熱開發結合起來，實行深部礦產資源和深部地熱共採，就為二者的經濟有效開發，實現資源和能源開發雙贏開闢了最佳的途徑。”蔡美峰表示，深部礦產資源和深部地熱共採涉及多領域、多學科的理論和知識，是一個需要進行開創性研究的系統工程。
為了提高金屬礦深井自動化高效開採水平，蔡美峰強調，必須對已有采礦模式及其工藝技術進行根本變革。
一是非傳統爆破連續破巖切割採礦方法。蔡美峰表示，傳統的爆破採礦工藝對圍巖穩固性造成破壞，而礦石、廢石一起採也大大增加選礦作業和提升的工作量，因此必須研究精準切割採礦方法。主要包括機械連續切割掘進與採礦技術；高壓水射流破巖掘進與採礦技術；激光破巖掘進與採礦技術；等離子破巖掘進與採礦技術等。
二是支護變革。深部充填採礦技術、充填採礦法是有效控制深部開採的地壓活動，保證開採安全的採礦方式，但充填採礦法成本較高，因此必須對充填工藝和充填材料進行一系列的重大改革。
蔡美峰表示，全尾砂膏體充填可在低水泥耗量條件下獲得高質量的充填體，能有效維護空區、控制巖爆，代表了這種技術的發展方向。“我國地下礦山應對這種充填工藝進行更進一步的研究，特別要因地制宜地選擇充填材料，在成本、效率、充填支護效果等方面形成更加突出的優勢，為深部開採廣泛推廣應用創造條件。”蔡美峰說。
三是深井提升技術。我國金屬礦山廣泛使用多繩摩擦式提升機，但是據國內外統計，當井深超過1800米後，摩擦提升技術會遇到許多困難。蔡美峰指出，必須研發無繩垂直提升技術，如直線電機驅動提升技術、磁懸浮驅動提升技術等。
四是採選一體化技術。蔡美峰介紹，可以考慮研究井下預選、拋尾技術，礦漿輸送技術，或者將選礦廠建在井下，減少對生態環境的破壞、降低生產成本。
在蔡美峰看來，遙控智能化無人採礦是最好地應對不斷惡化的深部開採條件和環境條件，最大限度提高勞動生產率和採礦效率、保證開採安全的最根本、最有效、最可靠的方法。蔡美峰指出，目前，國內外仍處於建設“無人礦山”的初級階段，為實現無人採礦從“初級階段”向“高級階段”過渡，對傳統的採礦模式、技術、工藝和管理手段進行根本性的變革是完全必要的。
蔡美峰表示，先進的採礦裝備是制約我國採礦技術進步的關鍵問題。我國必須加大科技研發經費投入，在較短時間內實現大型化採礦裝備國產化，為加速我國自動化智能採礦技術的推廣應用創造有利的條件。
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