深层金属矿原位流态化开采构想

吴爱祥，王洪江，尹升华，阮竹恩

1.北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083；2.北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083

从2002年开始，我国10种有色金属产量已经连续多年高居世界第一，并于2020年首次突破60 Mt[1]，金属矿产资源为国民经济的快速发展提供了有力的支撑。但是，随着我国经济社会发展对矿产品需求的持续增长和矿产资源的不断开发，我国浅部金属矿资源已趋于枯竭，逐渐转入1 000 m以深的开采。据不完全统计，我国开采深度达到或超过1 000 m的地下金属矿山已达16 座。目前，金属矿山的开采深度以10～30 m/a 的速度加深。在未来，我国预计将有1/3 的金属矿山开采深度达到1 000 m[2-3]，我国矿业将迎来千米时代。习近平主席在2016年5月30日的全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上举例强调：“从理论上讲，地球内部可利用的成矿空间分布在从地表到地下10 000 m”。学者研究预测，如果我国固体矿产勘查深度达到2 000 m，探明的资源储量可以在现有的基础上翻一番[4]。但是，深地金属矿床开采面临着高应力、高井温、高井深的特殊开采环境[5]，采用传统的采矿模式难以实现深部资源的安全、高效、经济开采。

为此，本文基于谢和平等[6]提出的深地矿产资源流态化开采构想，对深层金属矿产资源的原位流态化开采的具体构想与挑战进行阐述。

1 基本定义

1.1 深层开采

世界上各个采矿大国对深部开采的深度划分各不相同，目前尚无统一的定量划分标准[5，7-10]。……