中國工程院院士蔡美峰:中國深井礦山數(shù)量將達到世界第一

  6月26日，在第八屆礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展國際會議上，中國工程院院士蔡美峰發(fā)表了金屬礦產(chǎn)資源可持續(xù)開發(fā)戰(zhàn)略研究的主題演講。他表示，中國在較短時間內(nèi)，深井礦山數(shù)量將達到世界第一，要主動研究深井巖爆預測與防控、深井高溫環(huán)境控制與降溫治理等問題。

  蔡美峰認為，進入21世紀以來，我國深井采礦發(fā)展速度很快，目前已有16座礦山開采深度達到或超過1000米，其中，吉林夾皮溝金礦、云南會澤鉛鋅礦和六苴銅礦達到1500米，河南靈寶釜鑫金礦達到1600米?！翱梢灶A見，在近期的未來，中國將有好幾個地下金屬礦山開采規(guī)模達到世界最高水平?！彼f。

  蔡美峰預估，未來10年內(nèi)，中國三分之一地下金屬礦山的開采深度將達到或超過1000米，照此速度，中國在較短時間內(nèi)，深井礦山數(shù)量將達到世界第一。他說：“近期在山東三山島濱海1600米~2600米深度探明了一個金金屬儲量550噸的大型金礦床，隨著勘探技術(shù)和裝備的進步，未來，中國在3000米~5000米的深部找到一批大型金屬礦床是完全可能的?！?

  蔡美峰認為，深部開采，是中國和全世界金屬礦開采面臨的最主要問題，我們必須把5000米開采深度作為深部開采戰(zhàn)略研究的目標。

  進入深部開采后，高應力作用下的地壓控制和支護技術(shù)，通風、降溫、提升、排水技術(shù)，高效率低成本回采技術(shù)等，都是需要研究的前沿問題，需要取得突破，否則將很難維持正常生產(chǎn)。

  基于此種情況，蔡美峰認為，深井采礦巖爆預測與防控、深井高溫環(huán)境控制與降溫治理是當前需要解決的主要問題。

  在深井采礦巖爆預測與防控方面，蔡美峰認為，基于巖爆的誘發(fā)機理，巖爆的預測研究應與采礦過程緊密結(jié)合起來。根據(jù)未來的開采計劃，包括開采量、開采位置、開采布局和開采過程，采用數(shù)值模擬、數(shù)理統(tǒng)計等方法，定量計算出未來開采誘發(fā)擾動能量的大小、時間和在巖體中的空間分布狀況等，從而借助地震學相關(guān)理論，對開采誘發(fā)巖爆的發(fā)展趨勢及其時間和空間作出預測。

  同時，基于巖爆的誘發(fā)機理，研究防控應主要從選擇合理的采礦方法、優(yōu)化開采布局和開采順序、改善圍巖應力分布，并采取適當?shù)闹ёo措施。“這樣能避免采礦巖體中的應力集中和過量位移，從而減小和控制開采擾動能量的聚集，及其對巖層和斷層的擾動作用，減輕和控制巖爆的發(fā)生?！?

  在深井高溫環(huán)境控制與降溫治理方面，蔡美峰介紹說，地下巖層溫度隨深度大約以3攝氏度/100米的梯度上升，高溫環(huán)境導致工作面條件惡化，工人勞動生產(chǎn)率和設(shè)備作業(yè)效率大大下降。但目前國內(nèi)外常用的礦井降溫技術(shù)，包括非人工智能和人工智能兩大類技術(shù)的通風效率和成本都不是很理想。

  蔡美峰指出，為了高效解決深井降溫問題，必須發(fā)展主動式降溫技術(shù)。

  其重點在兩個方向，一是深井高溫巖層隔熱技術(shù)，研發(fā)新型高效的隔熱新材料、新技術(shù)、新工藝對巖層高溫熱源進行隔離，在此基礎(chǔ)上，再采用人工制冷降溫技術(shù)，就會使井下巷道和采礦工作面取得良好的降溫效果。

  二是深井地熱開發(fā)技術(shù)，“地熱是一種天然能源，在深部開采過程中，采用熱交換技術(shù)，可以對巖層中的地熱資源開發(fā)利用，將深井采礦和深部地熱開發(fā)相結(jié)合，就能大幅度降低降溫綜合成本，從而為采礦深井降溫找到了一條具有顛覆性的經(jīng)濟有效的技術(shù)途徑?！?

  蔡美峰總結(jié)說，綠色開發(fā)、深部開采和智能化采礦是未來金屬礦產(chǎn)資源高效開發(fā)的三大主題。其中，深部開采對保證中國和世界金屬礦產(chǎn)資源的有效供給具有決定性意義。他說：“遙控智能化無人采礦是實現(xiàn)采礦安全高效最大化的必由之路，而深部無人采礦關(guān)鍵工程科技的戰(zhàn)略研究和深部采礦向深部地熱開發(fā)的延伸與結(jié)合，對大幅降低采礦成本，實現(xiàn)采礦工程科技的重大突破將發(fā)揮重要的作用?！?