李夕兵　周健　黃麟淇　劉志祥

摘要：以國內典型黃金礦山特別是巖金礦床開采現狀及研究成果為基礎，系統(tǒng)分析了現有黃金礦山開采現狀、困境和技術難題。同時，以透視采礦業(yè)的轉型需求、打造新時代的煉金術為導向，系統(tǒng)闡述了不同深度的深地巖金礦床開采模式與方法和變害為利的巖金礦床深部開采災害防控策略，并就深部巖金礦床資源綜合與循環(huán)利用技術、智能采礦和無人采礦等方面技術難題及突破方向進行了探討，以期為金礦資源開采向地球深部進軍提供理論和技術參考。

關鍵詞：黃金礦山;深部開采;采礦技術;災害防控;智能采礦;無人采礦

中圖分類號：TD85 文章編號：1001-1277（2020）09-0041-10

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20200907

引 言

黃金是關乎國民經濟、金融安全及國際貿易的關鍵戰(zhàn)略資源。步入新時代，社會對該資源需求的劇增及提取工藝的優(yōu)化，都為行業(yè)的繁榮發(fā)展奠定了基礎[1-3]。截至2020年，中國黃金礦金產量已連續(xù)10余年蟬聯世界首位。隨著淺部黃金資源逐漸減少和枯竭，金礦床開發(fā)正向深部逐步進軍，全球典型的黃金礦山均已向地下延深至2 000 m以下。例如：南非Mponeng礦的礦體賦存深度超過7 500 m，開采水平逾4 350 m;印度Kolar金礦區(qū)已有3個礦采深超過2 400 m，其中一個已達3 260 m。目前，國內有數十座金屬礦山進入深部開采階段，其中近半數的礦山采深在1 000～1 400 m?，F有井筒開拓深度已達1 500 m，預計未來幾年最深將達2 000 m[4-6]。為了統(tǒng)籌各方需求，中國金礦的規(guī)模化開采也在向地下深處高速邁進，如吉林夾皮溝金礦、河南靈寶崟鑫金礦的開采水平均超過1 400 m。此前在山東三山島金礦深部探明一個儲量巨大的金礦床，為后續(xù)在該區(qū)域進行規(guī)?；降V提供了重要的理論依據[4-8]。

現今黃金礦業(yè)發(fā)展面臨多重復雜因素的影響。進入深部開采后，亟待解決高地應力作用下的巖爆、分區(qū)破裂及大面積采空區(qū)失穩(wěn)地壓控制和支護技術，以及提升、通風和降溫等技術難題[9-14]。地應力值隨采深增加而梯度增加，深部高地應力將會迸發(fā)冒頂、片幫、突水、巖爆、分區(qū)破裂及大面積采空區(qū)失穩(wěn)等一系列動力災害，難以進行有效防范和預警，給支護和采礦安全造成很大負擔，嚴重影響采礦效率和效益;巖溫隨深度增加呈梯度遞增，礦井熱害已嚴重影響井下一線作業(yè)人員的身心健康和勞動效率，或將成為制約礦體開采深度的決定性因素;而要達到顯著的降溫效果，又勢必大幅增加采礦成本。此外，礦石和各種物料的提升高度和成本隨采深也顯著增加，并成為礦山生產安全的重大危險源。與此同時，經過多年的高負荷掠奪式開采，中國現有易開采、品位高的優(yōu)質黃金資源已趨于枯竭，黃金行業(yè)地勘工作滯后，黃金危機礦山與日俱增。但由于當前國內黃金內需供不應求，隨著金需求量和價格的不斷攀升，復雜難采低品位金礦資源具備了開采利用價值。顯然，這對未來中國黃金礦床開采技術條件與成本控制等方面提出了更高的要求。

鑒于中國黃金礦山的開采現狀，國家在深部資源開采領域投入了大量的科研經費，先后設立“九五”“十五”“十一五”“十二五”科技攻關項目和“十三五”重點研發(fā)計劃，尤其是“十三五”期間，深部礦產資源開采領域“深部巖體力學與開采理論”“深部礦建井與提升技術”“金屬礦安全高效開采”和“無人采礦前沿技術”等一系列國家研發(fā)計劃重點專項相繼出爐[15]。為此，必須聚焦黃金行業(yè)發(fā)展的重大需求，集中優(yōu)勢力量，按照科技重大專項“重、大、?！钡木?，對深部開采所面臨的重大難題進行科技攻關和成果孵化。文章圍繞黃金礦山開采相關工藝發(fā)展歷程和技術瓶頸進行分析，并立足于社會發(fā)展大方向，展望行業(yè)未來的發(fā)展趨勢和生產模式。

1 國內黃金礦山開采現狀

1.1 現狀及困境

中國金礦資源儲量豐富，但資源分布變化大、礦床規(guī)模小。金礦資源可分為巖金、伴生金和砂金等三大類，囿于當前的技術條件限制，當下巖金的開采占比較大，已探明儲量的礦區(qū)有1 200余處[2，3，8，11-12]?！吨袊S金年鑒2019》顯示，中國黃金產量自2007年以來持續(xù)位列榜首，約占總體的12 %（見圖1）[16]。但是，從資源和開采方面來看，礦體品位較低（大部分巖金礦石品位只有2 g/t左右）、當前工藝水平下部分金礦資源難以利用的問題突出。同時，資源開采的規(guī)?；?、深部化趨勢，使得礦體賦存環(huán)境愈發(fā)惡劣、品位降低，進一步增加開采難度，難采礦石量逐漸增加。當前，難處理金礦資源約占國內已探明地質儲量的1/3。全國黃金行業(yè)地質勘探工作滯后，探礦工作嚴重滑坡，可利用的地質資源越來越少。從目前國內的金礦資源保有儲量看，大部分已被生產占用，受采深、地溫、地壓和提升等因素影響，開采難度越來越大，生產成本逐年攀升。部分重點產金區(qū)和老企業(yè)的資源優(yōu)勢已經失去，資源質量普遍下降，資源危機日趨嚴重。若不盡快改變這種狀況，勢必出現區(qū)域性危機礦山。同時，中國大型黃金礦山相對較少，“小而散”的現狀依然存在，進而導致了礦山井下機械化程度低，工人勞動強度大、條件差、收入低。但是，中國黃金行業(yè)“小而散”的局面正逐步向基地化和園區(qū)化改善，大公司、大集團相繼成為黃金行業(yè)發(fā)展的中流砥柱，形成了一批具有核心競爭力的大型黃金企業(yè)集團。此外，“一帶一路”建設帶來了前所未有的發(fā)展機遇，并堅定了相關企業(yè)“邁出去”的信心。

地表礦產資源消耗殆盡，使得礦山企業(yè)必須摒棄傳統(tǒng)粗獷、選擇性利用的開采模式，進而向低品位礦體開采、深部規(guī)模化開采轉型。當下，依托地表基礎發(fā)展而來的采礦方法在深部開采過程中暴露出諸多短板，例如：無底柱分段崩落采礦法會面臨開采境界過大、貴重金屬貧化率偏高等問題;進路充填采礦法的產量難以滿足需求。在今后的發(fā)展過程中，深部開采必然會占據主導地位。如何在保證安全的前提下，協(xié)調各方需求及降低采礦成本，成為當下亟待解決的問題。

另一方面，黃金企業(yè)在為國家做出貢獻的同時，也給礦山地質生態(tài)環(huán)境帶來了諸多問題。例如：采礦活動所形成的尾礦庫、廢石場、露天坑，占用了大量的土地，破壞了當地植被;采空區(qū)、坍塌區(qū)等嚴重破壞了當地建筑和公路，給居民的生活、安全帶來了極大危害;隨采深遞增，地下水位急劇下降，若連年干旱，則會出現海水倒灌現象。尤其是開采形成了大量的空區(qū)，成為黃金礦山的重大隱患。從空區(qū)形成的歷史及現狀看，或因歷史原因民采泛濫，無序開采形成的未知空區(qū);或由于資金短缺，一些傳統(tǒng)留礦采礦法開采工藝形成的空區(qū)沒有及時充填;這些隱患空區(qū)為大規(guī)模的地質災害埋下了伏筆。

1.2 采礦方法

就地壓管理和采礦方法自身而言，三類方法的差距并不大。隨著新設備、新技術的出現，由傳統(tǒng)模式發(fā)展而來的新方法也在適應高效、安全的發(fā)展潮流[4-5]（見圖2）。中深孔落礦嗣后充填正逐步取代產能相對不足的淺孔落礦。在崩落采礦法中，通過優(yōu)化崩礦步距和分段高度來進行成本控制，同時，地表塌陷的困擾也使得該法逐漸向充填采礦法過渡。對于空場采礦法，礦柱承受著來自頂板的壓力，隨著工作面的持續(xù)推進，頂板暴露面積和空區(qū)范圍逐漸增加，預設礦柱難以支撐頂板壓力，易出現大面積空區(qū)塌陷的多米諾效應。崩落采礦法直接崩落圍巖充填空區(qū)，不預留礦柱支撐頂板，這易造成巖層移動甚至地表大面積塌陷。隨著深部開采的全面化，空場采礦法、崩落采礦法所暴露的安全問題日趨明顯，而充填采礦法憑借著綠色、安全的優(yōu)勢正逐漸得到礦山企業(yè)的青睞。由于充填體的存在，使頂板變形處在一個可控的范圍內，避免了大跨度采空區(qū)所帶來的巨大風險。同時，能對礦柱進行最大限度地回收，減少了地下資源的永久損失。隨著國家出臺的一系列關于資源開采和高效利用的政策法規(guī)，相關企業(yè)也在積極響應，并逐步向充填采礦法過渡。不斷優(yōu)化自身結構，并尋找更安全、高效、成本更低的充填材料。

此外，礦產資源的開采壓力與日俱增，部分品位較低、開采難度較大的金礦資源也逐步走進礦山企業(yè)的視野。隱患破碎礦段實現安全高效開采方面[17-19]，通過大區(qū)域作業(yè)空間安全環(huán)境構建、大空間超限控制爆破實施、高天井一次爆破成井和大規(guī)模爆破安全控制等手段，實現了新城金礦充填體環(huán)境下的礦柱高效回收;通過深孔落礦、微差減震等技術，提出了水平扇形深孔階段崩落采礦法，實現了太白金礦采空區(qū)環(huán)境下的二步礦柱安全高效回收。大型水（海）下金屬礦床實現安全高效低貧損開采方面[20-23]，為確保海底開采的安全性和金礦資源的高回收率，通過數值模擬和自主研發(fā)的海底開采模擬試驗平臺物理模擬，就合理的采礦方法、開采順序與安全隔離層厚度等進行了細致深入的探討，開發(fā)了巖層變形與地下水觀測系統(tǒng)、絮狀層解功能全尾充填與接頂方法和巖層微擾低沉降房柱式開采方法，并在膠東地區(qū)三山島金礦建成了國內首個大型海底基巖開采示范礦山，成功突破了海底開采安全監(jiān)測、低沉降安全高效開采和海底開采安全隔層厚度等技術瓶頸。

1.3 開采技術難題

通過對國內典型巖金礦床開采現狀的梳理（見表1），金礦資源的開發(fā)過程中，三大方法的開采模式類似，并且與之相關的破碎方式、保證開采連續(xù)性的支護手段也沒有表現出高度的分化?，F階段巖金礦床開采仍存在如下技術難題：

1）采礦方法優(yōu)化選擇。由于巖金礦床賦存條件復雜，邊界條件多，礦巖開采受多種因素限制，可供選擇的采礦方法受到限制，致使采礦效果較差。

2）資源利用效果欠佳。由于目前該類礦體開采沒有較為成熟、可行的技術，開采時造成了大量的礦產資源浪費，而且?guī)r金礦體一旦進行了開采并造成資源丟棄后，基本上無法進行回收，其資源的損失是永久性的。

3）采場結構參數及開采技術指標。鑒于巖金礦體開采工程地質環(huán)境較差，在采場參數選擇、采場布置方式上較為困難，致使礦石開采技術指標較差。

4）頻繁地壓顯現。深部巖金礦體的地壓環(huán)境復雜，采場/區(qū)域地壓等變化顯著，經常發(fā)生局部或區(qū)域性的動力災害，致使采空區(qū)處理及巖層控制困難，甚至波及地表建（構）筑物的安全。

5）現有開采理論與方法嚴重滯后于工程實踐。中國在深部開采理論、技術、裝備方面與國際先進水平尚存在較大差距，國內在1 500 m深度的開采技術不能滿足安全高效低耗開采需求;1 500～2 000 m開采深度的大負荷高速提升裝備、深井災害防控技術、卸荷開采技術、深井降溫技術等存在瓶頸。

2 黃金礦山開采技術前沿與展望

2.1 金礦資源開采將向地球深部進軍

探索深部資源是當代科學技術水平發(fā)展的體現，是滿足經濟社會運行的必然要求，更是國家長遠發(fā)展的戰(zhàn)略需要。國外的探礦手段可到達距地表4 000 m的深處，而國內地下礦山普遍低于500 m，針對該現狀，習近平總書記在2016年全國科技創(chuàng)新大會上提出向“地球深部進軍”的口號[53]，倡導相應的政策和技術為開采深部資源提供支持。

中國部分巖金礦山開采深度已超1 000 m（見圖3）。 不難預料，在未來有更多的巖金礦山會轉入深部開采的新模式。中國巖金礦床品位極低（一般只有幾克每噸），與開采深度呈負相關，同時開發(fā)利用過程中需要面對惡劣的開采環(huán)境。傳統(tǒng)的開采理論、方法及工藝已嚴重滯后于開采活動。因此，未來巖金礦床的發(fā)展模式必然是通過增加礦石產量來彌補品位低的短板，并且不斷優(yōu)化采礦技術，實現深部礦山開采的連續(xù)化、智能化和自動化[4-5]。

2.2 深地巖金礦床開采模式與方法

顯然，不同賦存深度、巖性和構造環(huán)境的礦床其最優(yōu)開采模式與方法各不相同。在借鑒吸收傳統(tǒng)采礦技術的前提下，曾提出了不同深度空間的現代化采礦模式（見圖4）[4-5]，很顯然也適用于深部巖金礦床開采。不同深度空間的現代化采礦模式為[4-5]：傳統(tǒng)的采礦工藝中，破碎巖體很大程度上依賴于鉆爆法的運用。在深部開采過程中，高地應力給地下開挖活動帶來了許多不確定性因素。通過優(yōu)化設計和一定的技術手段可以實現巖體中儲存的彈性能合理轉化，進而為后續(xù)巖體切割工作創(chuàng)造有利條件。在向更深處推進的過程中，因貴重金屬礦石含量（品位）很低，傳統(tǒng)提升礦石的礦井提升方法經濟性極差，因此有效可行的方法是將地表破碎、選礦等工序搬至地下，實現目標礦物的初步分離和廢料就地充填，減少礦石的提升運輸費用。而且可將礦物制成礦漿并借助深部巨大的地下水壓力實現物料的傳送，進而控制采礦成本。同時，實現高地應力、高地溫、水力提升和溶浸采礦工藝的高度耦合，推動集成化采礦的發(fā)展，將為深部礦產資源的高效利用奠定基礎。例如：通過高地應力促進目標區(qū)域巖體中節(jié)理裂隙網絡的發(fā)育，降低其強度并為各種溶液的流動創(chuàng)造通道。高地溫能為物質的交換創(chuàng)造有利條件并通過輸出高溫液體實現地熱的二次利用。當深度延伸至某一程度后，巖體會因為過高的溫度而發(fā)生物理力學性質的改變，且其具體的形態(tài)也會有所不同。當下深部開采所面臨的高地應力、高地溫和災害頻發(fā)的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的采礦工藝顯然不能滿足其需求。為此需要將開采、致裂、充填、水力提升等技術有機結合，實現人工智能背景下的集成化、高效化、無廢化開采。

鑒于巖金等硬巖礦山的開采深度和難度，早在2001年香山科學會議第175次學術討論會上，李夕兵等[54]就提出了“變害為利”的深地資源安全高效開采的構思，在國內最早成立了面向深部金屬礦產資源開發(fā)與災害控制的省部級重點實驗室，并就深地資源開采所需解決的理論、技術與方法等難題進行持續(xù)性攻關，國際上首次提出了基于高應力誘導致裂與能量調控的非爆連續(xù)開采方法，并于10年前就在硬巖礦山開展這方面的工業(yè)試驗。針對深部硬巖開采受力特征，創(chuàng)造性地提出了深地資源開采有別于淺部的巖石動靜組合加載理論[55-57]，并用該理論闡明了深部硬巖開采誘發(fā)非常規(guī)巖體災害的動力學解釋。最近，在開陽磷礦、凡口鉛鋅礦和湘西金礦等典型礦山實測與調查了不同埋深松動圈厚度及分布特征，揭示了高應力對礦巖破碎有實質貢獻，探明了誘導工程下高應力硬巖破裂范圍和能量釋放規(guī)律，并提出了適用非爆連續(xù)開采的開采深度隨巖石強度等的變化判別式[58-60]，這也為深部巖金礦床高應力誘導破碎非爆連續(xù)開采模式示范提供有益的參考。

2.3 變害為利的巖金礦床深部開采災害防控策略

深部巖金礦床開采礦巖承受的高應力、高巖溫和高井深導致深地工程實踐活動呈現諸多技術瓶頸，例如：開采工序復雜，決策管理人為因素影響嚴重，生產成本高;深地開采過程效率低，人工依賴性高，安全性差;深地環(huán)境時空特征感知力度不足等。巖金礦床深部巖體災害復雜多樣，諸如冒頂片幫、板裂、分區(qū)破裂、高能級巖爆與礦震、大面積采空區(qū)失穩(wěn)和礦井熱害等。不難發(fā)現，這些深地災害性因素都源自于“三高一擾動”的復雜孕災環(huán)境。對此必須真實模擬深部動靜組合應力條件，揭示深部巖體非常規(guī)破壞機制，通過巖體不連續(xù)結構智能辨識、地應力與巖溫智能監(jiān)測、巖體三維波速場層析反演和微震監(jiān)測與巖體災害智能預警，實現深地復雜孕災環(huán)境智能感知與災害預警，特別是提出的巖石動靜組合加載理論[4-5，55-57]，既可指導深部巖體致裂與高效破巖，也可用于解釋深部巖體災害發(fā)生機制;采用智能化連續(xù)采礦技術及裝備、全斷面智能化一次成井及開拓和“采護運選充”全過程智能化，實現深部開采全過程智能控制;建立全方位災害監(jiān)測預警系統(tǒng)，實時采集生產信息大數據，通過物聯網及云計算、可視化集成及智能決策手段與方法，構建深部開采管控一體化平臺，實現深地資源安全生產與決策智能管控。

當然，除了上述傳統(tǒng)式的巖爆等非常規(guī)破壞機理與預測（高應力）、提升系統(tǒng)優(yōu)化（高井深）、熱害抑制與緩解（高巖溫）等對策外，事實上，這3個災害性因素有“變害為利”的可能性[4-5]：①高應力有利于堅硬礦巖致裂與塊度控制，通過合適誘導工程，可使得高應力誘導致裂非爆機械化破巖;②高井深存在的靜水壓力，有利于高水壓設備或井下動力源的更新，用來驅動井下裝運、鑿巖、采礦等機械，或提升礦漿，使提升運輸過程連續(xù);③高地溫可加速原地溶浸采礦過程中溶浸液與礦物間的相互作用，甚至開發(fā)地熱資源供暖發(fā)電，進而實現熱、電、資源聯合開發(fā)（見圖5）。

2.4 穩(wěn)步推進巖金礦床資源綜合與循環(huán)利用技術

隨著采礦向深部進軍，巖溫地壓梯度增加，環(huán)保要求也日趨嚴格，以廢物綜合利用、資源高效開采和地表生態(tài)維護為特征的可持續(xù)發(fā)展工藝——充填采礦法備受學術界和工業(yè)界推崇[61-65]。與此同時，國家黃金綠色礦山和安全生產標準化等一系列規(guī)范標準相繼出臺，穩(wěn)步推進了黃金企業(yè)生產經營活動規(guī)范化進程。鑒于此，為實現黃金礦山固體廢棄物的“減量化、資源化、無害化”這一宏偉目標，有必要大力開展巖金礦山固體廢棄物綜合利用、處置與治理等相關研究，突破技術壁壘，使廢棄物的危害和數量得以有效控制，而且使廢棄資源變廢為寶，進而從根本上矯正礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質量的弊端。在倡導“綠水青山就是金山銀山”的今天，其重要性和必要性將逐漸被學術界和工業(yè)界所接受。

黃金礦山固體廢棄物的資源化可行途徑（見圖6）包括：從選金尾礦或剝離廢石中再回收金、銀、硫等有價元素;利用尾礦制磚，生產水泥、新型玻璃材料、建筑微晶玻璃及其他路基基礎等建筑材料;尾礦、廢石用作地下采空區(qū)充填料等處置。而在工程實際中，礦物成分、化學成分及其工藝性能這3大要素限定了尾礦利用可行性。在尾礦處理與資源化再生時，需綜合考慮尾礦本身特點、當地生態(tài)環(huán)境及社會生產狀況等因素，不斷提高尾礦處理技術，逐步提高國內巖金礦床固廢綜合利用與處置整體水平。為此，有必要進一步加大黃金礦山固體廢棄物的資源化、減量化和無害化等研究領域的科研投入，大力建設黃金無尾綠色礦山，推廣成熟的生態(tài)環(huán)境綜合整治和固體廢棄物的綜合利用技術，使得黃金礦山邁入“無尾無廢”新紀元。為成功實現空場采礦法、崩落采礦法向充填采礦法的變革，需突破如下技術難點：①圍巖-充填體穩(wěn)定性監(jiān)測;②充填濃度和材料、充填工藝與方法等優(yōu)化革新;③過渡階段的協(xié)同開采方法與技術;④地下水資源和生態(tài)環(huán)境實時監(jiān)控。亟待解決無廢和少廢采選工程技術;黃金及共伴生資源整體綜合利用技術;經濟、高效地綜合回收黃金礦山固體廢棄物中有價元素的選礦技術;排土場、尾礦庫災害預警與防控技術;礦區(qū)生態(tài)修復與環(huán)境綜合整治技術;開發(fā)易暢銷、大用量、低成本的黃金尾礦建材產品;黃金礦山廢水治理與循環(huán)利用技術;細粒尾礦筑壩成套工藝及安全技術等。

2.5 巖金礦床智能采礦

緊密圍繞創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略與黃金礦業(yè)工程建造產業(yè)轉型升級需求，依托“中國制造”發(fā)展高精尖制造業(yè)和“中國芯”、大數據與區(qū)塊鏈技術，發(fā)揮工程大數據資源優(yōu)勢和工程數字經濟價值，大力發(fā)展信息技術和掌握智能化采礦關鍵核心技術，攻關災害防控、高效破巖等一系列技術難題，對黃金礦山生產模式不斷升級改造，力爭在“深地”領域從“跟蹤”到“并跑”，進而實現“引領”世界巖金礦床智能采礦科技前沿的美好愿景。

1）研發(fā)智能采礦工業(yè)機器人。

針對巖金礦床資源賦存條件及開采條件，結合“人工智能+”和大數據等先進技術，開展能適應復雜開采環(huán)境的智能采礦機器人本體設計、智能控制、路徑規(guī)劃、自主移動、場景與目標識別、靈巧作業(yè)、遠程監(jiān)控等關鍵技術研究，提高數字化、智能化和無人化水平;研究多源信息融合下的機器人自主學習、推理、規(guī)劃等機器學習技術，構建機器人云服務平臺;研發(fā)面向黃金行業(yè)開采技術各個領域，具有感知、決策、執(zhí)行等功能的智能化、綠色化機器人裝備及產品。

2）面向黃金行業(yè)的5G技術產品研發(fā)與制造。

①針對巖金礦床復雜多變的開采環(huán)境，開展包含幾何信息、約束信息、工程屬性的輕量化數字建模;構建工程大數據共享機制，研究工程多源異構數據的融合運算技術，研發(fā)工程大數據分析與智能決策方法。②研究面向典型工程建造場景的智能工地風險監(jiān)測、辨識及控制技術體系，以及專用智能感知傳感裝置。③研究基于5G工程物聯網的井下狀態(tài)泛在融合感知分析技術和多源、異構數據融合技術，構建智能井下管理信息庫;研究井下工人不安全行為識別技術，并開展典型場景下井下風險預測的深度建模和解析。④構建基于5G工程物聯網技術的智能井下監(jiān)控平臺，并開展應用示范。⑤深部非常規(guī)災害新一代監(jiān)測預警系統(tǒng)、防災減災技術及裝備的研制。

3）突破地下巖金礦床自動化遙控采礦關鍵技術。①研發(fā)智慧傳感及檢測監(jiān)控技術，實現井下巖金礦床環(huán)境地形感知、要素采集和三維空間識別、定位及目標實時跟蹤，確保智能采礦設備安全運行與精確控制。②高速數字通信網絡技術，推進5G適用于井下的高速數字通信網絡技術，突破受限作業(yè)空間無線通信屏障。③研發(fā)井下裝備定位、導航與自動控制、目標跟蹤、運動控制、遠程通訊和井下三維空間自動識別的井下北斗導航空間信息技術。④采礦設備遙控及智能化技術，包括地下卡車、鏟運機、鑿巖臺車等在采場的位置/定位和自動化遙控作業(yè)技術，及其設備工況的智能監(jiān)測和故障診斷與預防技術等。⑤變革地下自動采礦新工藝，使其適應采礦自動控制水平的提高。

2.6 巖金礦床無人采礦構想

顯然，為實現安全高效綠色采礦，最佳的選擇和目標無疑是發(fā)展高度自動化的遙控智能化采礦技術和建設“無人礦山”。近年來，雖然部分黃金礦山在全面推進數字化礦山建設的同時，其生產作業(yè)過程的遙控化、自動化和智能化等方面均獲得了長足的進步，但國內“無人礦山”建設仍處于初級階段，甚至不少黃金礦山就連全盤機械化作業(yè)還做不到，現階段其核心技術仍處于傳統(tǒng)生產組織管理和采礦工藝的自動化與智能化。而未來高級無人采礦技術必將革新現有采礦工藝及生產過程，尤其是大數據與區(qū)塊鏈技術及5G通信時代的到來，必將推動基于傳統(tǒng)采礦工藝的初級階段無人采礦模式，向以先進傳感器及檢測監(jiān)控系統(tǒng)、高速數字通信網絡、新型采礦工藝、智能采礦設備等高等級新一代的“無人礦山”發(fā)展。

面向2030年和長遠未來的深地資源流態(tài)化開采戰(zhàn)略性課題，實現固體資源原位轉化、井下無人、智能遙測，突破傳統(tǒng)井工開采面臨的深度極限，是中國深地固體資源開采的顛覆性技術。發(fā)明盾構式采選運充一體化、智能化、無人化深地巖金礦床開采技術，可實現深地金、銀等貴重金屬的無損、流態(tài)、綠色和低能耗輸運，將深地巖金礦床開采轉變?yōu)槿碌牧飨噘Y源開發(fā)，為深地巖金礦床安全、綠色和高效開采的全球“領跑者”提供重要保障。

3 結 語

本文以國內外黃金礦山開采現狀及研究成果為基礎，系統(tǒng)回顧了近年來黃金礦山開采方法與技術的發(fā)展歷程和主要進展，指出：進入21世紀以來，中國黃金礦山行業(yè)科技追蹤世界采礦科技進步取得很大突破與進展，理論有深度，技術有突破，方法有創(chuàng)新。在2001年香山會議上提出的深部開采災害性因素變害為利的思路，結合深部開采高應力及開采擾動提出了深部硬巖礦山高應力誘導連續(xù)采礦，以及作為深部開采理論支撐的巖石動靜組合加載理論與方法，為深部金礦開采理論與技術創(chuàng)新提供了強有力的支撐。構建以礦石提升量最小、利用高應力實現誘導致裂為目標的深部金礦智能化連續(xù)開采模式指日可待。同時，隨著黃金開采向深部復雜難采礦體、隱患破碎礦體、海底基巖礦體等極端環(huán)境轉變，迫切需要綠色智能連續(xù)采礦技術，跨學科、跨專業(yè)和跨領域協(xié)同攻關，實現中國從世界黃金大國成為世界黃金強國的夢想。

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Review and prospect of gold mining technology in China

Li Xibing1，2，Zhou Jian1，2，Huang Linqi1，2，Liu Zhixiang1，2

（1.School of Resources and Safety Engineering，Central South University;

2.Hunan Provincial Key Laboratory of Resources Exploitation and Hazard Control for Deep Metal Mines）

Abstract：Based on the mining status and research results of typical domestic gold mines，especially rock gold deposits，this paper systematically analyzes the mining status，difficulties and technical problems of the existing gold mines; Meanwhile，in order to fully understand the transformation needs of the mining industry and create a new era of alchemy，the modes and methods to mine deep rock gold deposits with different depths and the disaster prevention strategy for deep mining of rock gold deposits that converts harm into benefit are systematically expounded.Also，the technical challenges and breakthrough direction of the comprehensive and recycled utilization technology，intelligent mining and unmanned mining for deep rock gold deposit resources are addressed，which will provide theoretical and technical reference for gold resources exploitation marching deep into the earth.

Keywords：gold mine;deep mining;mining technology;disaster prevention;intelligent mining;unmanned mining

收稿日期：2020-08-08; 修回日期：2020-08-31

基金項目：國家自然科學基金資助項目（41630642，41807259）;國家重大科研儀器研制項目（51927808）

作者簡介：李夕兵（1962—），男，湖南寧鄉(xiāng)人，教授，博士生導師，博士，

從事硬巖礦山開采和巖石動力學方面的教學與科研工作;主持的重大項目有國家自然科學基金重大、重點課題，國家863和973計劃課題，國家重點研發(fā)計劃課題和國家重大科研儀器研制項目等國家級項目和重大校企合作科研項目;獲得的主要榮譽及獎項有國家杰出青年科學基金（1996），中國青年科技獎（1996），教育部“長江學者”獎勵計劃特聘教授（2000），湖南省首屆科技領軍人才（2007），科學中國人年度人物（2009），全國優(yōu)秀科技工作者（2012），十佳全國優(yōu)秀科技工作者提名獎（2012），湖南光召科技獎（2017），以及國家科技進步二等獎4項，湖南省自然科學獎一等獎1項和湖南省技術發(fā)明獎一等獎1項;出版有包括中國圖書獎和“十二五”國家規(guī)劃教材在內的多本著作，在國內外頂級期刊發(fā)表多篇學術論文;長沙市岳麓區(qū)麓山南路932號，中南大學資源與安全工程學院，410083;E-mail：xbli@csu.edu.cn