——山东黄金深井采矿的探索与展望
金洲公司金青顶矿区主竖井井筒项目竣工现场。1263米，对山峰而言不足为奇，但对中国黄金矿业来说，却是一个具有历史意义的数字。
◎ 康大维
矿产资源是发展国民经济、保障国家经济安全的重要物质基础。由于长期开采，我国埋藏在浅部的矿床资源已接近枯竭，必将加快向深部矿产资源的勘探和开发利用，深井采矿已经成为我国矿业发展进程中不得不面临的一个历史性课题。矿业界有识之士认为：21世纪最现实、也是最有效的矿业发展战略，就是深井采矿。今后的10-20年内，我国相当一部分金属和有色金属矿山将进入1000-2000米深部开采。
山东黄金集团坐拥得天独厚的资源优势，开采历史悠久，在向深部进军的征程中已经走出了鲜明的印记：
2013年11月12日23时55分，金洲公司金青顶矿区深部开拓的关键工程——主竖井井筒，顺利掘砌到底，创造了我国黄金行业最深井纪录——1263米。
同年10月，由三山岛金矿承担的山东省国资委2012年技术创新项目——《深井智能采矿技术研究》全面启动。该项目与国家“十二五”课题相结合，同时依托国家“863”资源环境技术领域地下金属矿智能开采技术项目，做到多项目联合研发，力争取得深井采矿技术新突破。
近年来，山东黄金已经全面开展中深部至深部井巷工程施工、开采和海底采矿的有益探索，今后几年，将是资源整合、扩产上规模、中深部-深部建设开发和千米以上的井巷施工的高潮期。为此，本报记者专题采访了集团领导、专业部室负责人及有关专业技术人员，倾听了他们关于深井采矿的理解与认识，了解了关于集团深井采矿的探索与展望。
一、集团骨干矿山已处于向深部发展的过渡带
随着时代的发展和科技的进步，深井采矿的概念与标准虽不断变化，尚无统一的标准，但矿山开采深度日趋下延、速度加快却是一个不争的事实。深井采矿，已经成为我国黄金矿业必然面对的历史性课题。
其实，目前国际上开采深度超过1000米的矿山已达到80多座，许多深部开采矿井已进入3000米以下，其中南非绝大多数金矿的开采水平大都在1000米以下，印度已有三座矿山开采深度超过2400米，俄罗斯、加拿大、美国、澳大利亚的一批金属矿山的开采深度也超过1000米，正在向2000-2500米迈进。我国有色系统有1/2的矿山已过渡到1000米以下的深部开采，就我国采矿实际而言，大规模开发深部矿床已经成为有色矿山的发展趋势。
目前，集团所属骨干矿山经过多年的开发，陆续进入中部(600米至1000米)和中深部(1000米至2000米)，正处于向深部发展的过渡带。矿区深部及外围找矿取得突破性进展，1000至2000米空间显示出良好的成矿前景，为胶东老黄金基地再度辉煌与腾飞奠定了坚实的发展基础。并且令人欣慰的是，集团骨干矿山大多集中于世界著名的金矿集区——胶东，且深部探矿成果丰硕，深部资源前景广阔。近年来，集团在胶西北深部发现了黄金资源储量巨大的“第二成矿空间”(第二矿化富集带)，在深部找矿工作方面走在了全国前列。其中，与中国科学院共同实施的《胶东金矿集区超深部综合地质研究与资源预测》项目，完成了孔深4006.17米的“中国岩金第一深钻”；该项目所取得的成果，不仅填补国内深部钻探空白，而且对深部找矿具有里程碑意义。胶东金矿区域作为中国重要的黄金资源基地，已成为山东黄金得天独厚的核心竞争能力。
二、深井采矿迄今面临世界性的技术难题
深井开采是一个特殊的作业环境，存在许多浅部开采未涉及的问题需要研究。采矿科研逐步转向深部开采，已成为世界前沿的研究领域。
深井开采带来“四高、一扰动”的特征，存在着复杂的力学环境。“四高”主要是指高应力、高地温、高水压、高提升能，“一扰动”是指强烈的开采扰动。高应力诱发的岩爆与地压、产生冒顶等灾害，造成支护困难，严重威胁井下人员和设备的安全。高井温使作业面劳动条件严重恶化，工作效率大大降低。据统计，温度每增加1℃，工人的劳动生产率将降低7%-10%。高水压使开采中的灾变事故表现为多发性和突发性。高提升能则恶化了提升、排水条件，加大了矿山成本。采矿扰动使受采动影响的巷道围岩压力数倍、甚至近10倍于原岩应力，引起矿震，岩体破坏加重，给开采岩层控制带来难度，使开采工艺变得复杂，开采技术难度加大，效率低下。在含硫高的矿山，矿石还有自燃结块现象发生，采矿矿石爆堆一旦出现结块，将会造成出矿困难，增加处理成本，严重者导致停产。
针对复杂的开采技术条件，深井开采需要重点开展多相多场耦合环境下的矿岩非线性动力学特征、新的采矿工艺技术与装备、热力系统及其环境控制以及利用高科技手段进行管理、控制等综合技术研究，以实现深部金属资源的安全、高效、经济开采。
近20年来，一些有深井开采的国家，集中人力和财力紧密结合深井开采相关技术，开展了基础问题的研究。国内外学者在岩爆预测、软岩大变形机制、井巷涌水量预测及岩爆防治措施、软岩防治措施等方面进行了深入的研究。尽管如此，深井开采仍然面临着世界性的技术难题：
其一，岩爆作为全世界深部采矿作业中最难掌握的矿山动力破坏现象，也是制约我国深部开采技术中的一大瓶颈问题。据了解，对于岩爆问题的研究一直是国内外岩石力学工作者研究的热点和难点。岩爆不仅能使围岩发生急剧变形、破坏和岩石抛掷，并伴有剧烈声响、震动和气浪冲击，造成顶板冒落、支护折断、甚至引起地表震动，而且造成矿产资源大量损失，严重威胁人身及地表人财物的安全，是造成矿井伤亡事故的主要自然灾害之一，且随着开采深度和开采强度的增加变得越来越严重。
其二，高应力下的采场围岩稳定性研究，一直是矿山地压管理研究中的难点。统计表明，采场围岩失稳事故是矿山生产的五大灾害之一。随着开采深度的增加，地应力随之增大。因此，深部巷道与采场的维护原理与浅部区别明显，深部岩石的潜在破坏状态不容低估。
其三，深井高温导致工作条件严重恶化，以及综合开采成本大幅攀升，是企业发展必须克服的重大难题。地下岩层温度随着深度的增加而上升。研究表明，千米以下的深井，岩层温度超过人体温度，如南非西部矿井，在深部3000米处，岩层温度高达80℃。因此，始终保持人员和设备所能承受的温度与湿度，并使综合开采成本限定在可以接受的范围之内，对保证深井开采的正常发展具有重要意义。
其四，传统思路下的深井开凿技术亟须根本性的变革与创新。当前，20世纪50年代南非开发的掘井技术仍在沿用，而且少有变化。纵观近十几年的相关研究，依据的还是传统思路，即，将“四高、一扰动”视为单纯的致灾因素来研究，致力于灾害的控制；均未能研究致灾因素的诱变与利用问题，更没有把研究同深井采矿方法与工艺系统的根本性变革结合起来，导致深井开采工程难题无法有效解决。
此外，在中深-深井施工中要注意处理好几个问题：高度重视工程地质钻孔、深井施工必须保证二台主卷完好、深井施工应保证双可靠供电电源、重视高温地区(温泉或地温较高区域)和岩溶地区(大理岩、喀斯特溶洞)等特殊区域地质的研究。
三、山东黄金的深井采矿之路任重道远
毋庸讳言，集团在未来深井采矿方面存在着诸多难题，未来的深井采矿之路任重、道远、行难。
采访中，集团领导、部门负责人及专业技术人士建议：面对深井采矿这一历史性课题，我们既不能望而生畏，以至却步不前；也不能盲目乐观，照抄模仿别人的经验，一味追求深度和速度。而是要超前布局科研工作，做实做细技术工作，积极探索合理、经济、有效的深部采矿技术和方法预案。
一是要审时度势，设立深井开采研究的专门组织。实现对深井采矿研发进行统一管理、各矿山建立研发平台的联动机制，全面梳理、分析和研究不同矿山、不同地质、不同矿体在深井采矿中的差异和应对预案，落实“不经济的技术要淘汰，经济的技术要选优”的发展思路，将深井采矿纳入科学合理的发展轨道。
二是要产学研联合，打造研究平台，冲击科技前沿。大力开展深井采矿科研攻关，抓实、抓牢一批重点深井采矿科研项目，如，作为“十二五”国家科技支撑计划课题的《深部采矿关键技术研究》、作为政府科技专项资金支持项目的《深井智能采矿技术研究》与《海底探矿安全监测监控技术研究》等。同时，充分发挥院士工作站和博士后工作站的引领作用，力争实现深井采矿技术大的突破。
三是要统筹兼顾，超前做好专业培训和技术储备。集团已向全国黄金标准化技术委员会提交了《黄金矿山深井采场支护技术规范》、《深井采矿降温技术规范》等5项技术标准立项建议书。在此基础上，有计划地组织相关的专业工程技术人员开展学习、参观、培训，提高深井采矿的意识和能力，增强解决深井采矿技术难题的主动性和自发性，并进一步创造条件参与和推动深井采矿国家标准的制定和施行。
四是要高效衔接，切实做好深部勘探与基建工作。建立科学的资源评估体系，以及深井采矿项目经济评价体系，有效规避盲目开发带来的高投资风险。同时要认真借鉴国外矿山的深井采矿和深部资源开发利用经验，形成符合山东黄金实际的深部探矿能力，以及深井开采技术和管理能力。
五是要和谐为先，抓好安全环保，落实生态发展。全面贯彻落实“生态矿业”理念，高度重视矿区资源绿色开发，在进行深井采矿的同时，协调开发利用矿区的土地、草原、森林、水等各类自然资源，建设资源、经济、环境相互促进的现代和谐矿区。适时对矿工开展深井采矿安全培训，预先防范深井作业带来的各种安全风险，并努力探索深井采矿安全技术和安全管理标准的创建。
经过采访，记者深切地感受到：作为一家富有历史底蕴，资源、人才和技术储备厚实的国有大型矿业企业，集团有实力也有能力在深井开采的道路上越走越远，在推进集团做国内最具竞争力的黄金企业、打造行业领先、面向全球的现代化矿业资源运营企业的新征程中，再结硕果。
