中國(guó)工程院院士蔡美峰:中國(guó)深井礦山數(shù)量將達(dá)到世界第一

  6月26日，在第八屆礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)際會(huì)議上，中國(guó)工程院院士蔡美峰發(fā)表了金屬礦產(chǎn)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略研究的主題演講。他表示，中國(guó)在較短時(shí)間內(nèi)，深井礦山數(shù)量將達(dá)到世界第一，要主動(dòng)研究深井巖爆預(yù)測(cè)與防控、深井高溫環(huán)境控制與降溫治理等問(wèn)題。

  蔡美峰認(rèn)為，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)深井采礦發(fā)展速度很快，目前已有16座礦山開(kāi)采深度達(dá)到或超過(guò)1000米，其中，吉林夾皮溝金礦、云南會(huì)澤鉛鋅礦和六苴銅礦達(dá)到1500米，河南靈寶釜鑫金礦達(dá)到1600米?！翱梢灶A(yù)見(jiàn)，在近期的未來(lái)，中國(guó)將有好幾個(gè)地下金屬礦山開(kāi)采規(guī)模達(dá)到世界最高水平?！彼f(shuō)。

  蔡美峰預(yù)估，未來(lái)10年內(nèi)，中國(guó)三分之一地下金屬礦山的開(kāi)采深度將達(dá)到或超過(guò)1000米，照此速度，中國(guó)在較短時(shí)間內(nèi)，深井礦山數(shù)量將達(dá)到世界第一。他說(shuō)：“近期在山東三山島濱海1600米~2600米深度探明了一個(gè)金金屬儲(chǔ)量550噸的大型金礦床，隨著勘探技術(shù)和裝備的進(jìn)步，未來(lái)，中國(guó)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(rèn)為，深部開(kāi)采，是中國(guó)和全世界金屬礦開(kāi)采面臨的最主要問(wèn)題，我們必須把5000米開(kāi)采深度作為深部開(kāi)采戰(zhàn)略研究的目標(biāo)。

  進(jìn)入深部開(kāi)采后，高應(yīng)力作用下的地壓控制和支護(hù)技術(shù)，通風(fēng)、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(wèn)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(rèn)為，深井采礦巖爆預(yù)測(cè)與防控、深井高溫環(huán)境控制與降溫治理是當(dāng)前需要解決的主要問(wèn)題。

  在深井采礦巖爆預(yù)測(cè)與防控方面，蔡美峰認(rèn)為，基于巖爆的誘發(fā)機(jī)理，巖爆的預(yù)測(cè)研究應(yīng)與采礦過(guò)程緊密結(jié)合起來(lái)。根據(jù)未來(lái)的開(kāi)采計(jì)劃，包括開(kāi)采量、開(kāi)采位置、開(kāi)采布局和開(kāi)采過(guò)程，采用數(shù)值模擬、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法，定量計(jì)算出未來(lái)開(kāi)采誘發(fā)擾動(dòng)能量的大小、時(shí)間和在巖體中的空間分布狀況等，從而借助地震學(xué)相關(guān)理論，對(duì)開(kāi)采誘發(fā)巖爆的發(fā)展趨勢(shì)及其時(shí)間和空間作出預(yù)測(cè)。

  同時(shí)，基于巖爆的誘發(fā)機(jī)理，研究防控應(yīng)主要從選擇合理的采礦方法、優(yōu)化開(kāi)采布局和開(kāi)采順序、改善圍巖應(yīng)力分布，并采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施。“這樣能避免采礦巖體中的應(yīng)力集中和過(guò)量位移，從而減小和控制開(kāi)采擾動(dòng)能量的聚集，及其對(duì)巖層和斷層的擾動(dòng)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(shuō)，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(dǎo)致工作面條件惡化，工人勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備作業(yè)效率大大下降。但目前國(guó)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(fēng)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(wèn)題，必須發(fā)展主動(dòng)式降溫技術(shù)。

  其重點(diǎn)在兩個(gè)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(duì)巖層高溫?zé)嵩催M(jìn)行隔離，在此基礎(chǔ)上，再采用人工制冷降溫技術(shù)，就會(huì)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?zé)衢_(kāi)發(fā)技術(shù)，“地?zé)崾且环N天然能源，在深部開(kāi)采過(guò)程中，采用熱交換技術(shù)，可以對(duì)巖層中的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用，將深井采礦和深部地?zé)衢_(kāi)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(jì)有效的技術(shù)途徑?！?

  蔡美峰總結(jié)說(shuō)，綠色開(kāi)發(fā)、深部開(kāi)采和智能化采礦是未來(lái)金屬礦產(chǎn)資源高效開(kāi)發(fā)的三大主題。其中，深部開(kāi)采對(duì)保證中國(guó)和世界金屬礦產(chǎn)資源的有效供給具有決定性意義。他說(shuō)：“遙控智能化無(wú)人采礦是實(shí)現(xiàn)采礦安全高效最大化的必由之路，而深部無(wú)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?zé)衢_(kāi)發(fā)的延伸與結(jié)合，對(duì)大幅降低采礦成本，實(shí)現(xiàn)采礦工程科技的重大突破將發(fā)揮重要的作用?！?