第1章 緒論

我國(guó)正處于工業(yè)化的關(guān)鍵進(jìn)程中，礦產(chǎn)資源的勘探、開(kāi)發(fā)和供應(yīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展的重要條件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì):2009年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量達(dá)到6.8億噸，黃金370噸，十種有色金屬產(chǎn)量近2000萬(wàn)噸，總量均居世界第一，已成為名副其實(shí)的資源產(chǎn)出和需求最大的國(guó)家。中國(guó)不僅是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的國(guó)家之一，而且已成為全球制造業(yè)大國(guó)。但是與我國(guó)巨大的消費(fèi)潛力相比，大多數(shù)金屬礦產(chǎn)資源的供應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的需求，如鐵礦石進(jìn)口量約占全世界鐵礦石進(jìn)出口量的70%，銅的自給率不足40%，石油進(jìn)口量已占消費(fèi)量的50%。因此，資源的短缺已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，其保證度已接近或低于底線，嚴(yán)重威脅國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全，使我國(guó)面臨巨大的危機(jī)與挑戰(zhàn)。

礦產(chǎn)資源供應(yīng)短缺的現(xiàn)狀固然與消費(fèi)過(guò)快增長(zhǎng)有關(guān)，但更多的原因在于國(guó)內(nèi)已探明的儲(chǔ)量十分有限，而主要都集中在地表淺部(+600m)，我國(guó)除有限的幾種資源(如稀土、錫、鎢、煤)在世界上略占優(yōu)勢(shì)外，大部分金屬探明儲(chǔ)量都偏低，尤其是中深部資源(-600m)勘探投入少，周期長(zhǎng)，安全開(kāi)采的技術(shù)難度大，遠(yuǎn)未成為主要的開(kāi)采地段，我國(guó)地下開(kāi)采的平均深度不及印度，與南非、加拿大等資源生產(chǎn)大國(guó)相比還有很大差距，因此加大中深部資源勘探及開(kāi)采力度，是未來(lái)解決我國(guó)資源供給的有效途徑之一。

根據(jù)礦床開(kāi)采工作所面臨的地壓?jiǎn)栴}，可按開(kāi)采深度將礦山分為以下幾類(lèi)。

(1)開(kāi)采深度小于300m，稱(chēng)淺井開(kāi)采。在此深度內(nèi)采礦時(shí)，一般地壓顯現(xiàn)不嚴(yán)重，即使發(fā)生地壓活動(dòng)，也屬靜壓?jiǎn)栴}，易于處理。

(2)開(kāi)采深度300~800m，稱(chēng)為中深井開(kāi)采。根據(jù)礦體賦存條件、礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)，在掘進(jìn)或開(kāi)采過(guò)程中，可能發(fā)生輕度巖爆，如巖石彈射等現(xiàn)象。

(3)開(kāi)采深度800~2000m，為深井開(kāi)采。在此深度內(nèi)具有二類(lèi)變形特征的巖石會(huì)發(fā)生頻繁的巖爆，影響作業(yè)安全。

(4)回采深度大于2000m，為超深井開(kāi)采。目前處于超深開(kāi)采的礦山不多，世界上也只有為數(shù)不多的幾座礦山，如印度的戈拉爾金礦的吉福德礦井開(kāi)采深度為3260m，南非蘭德金礦開(kāi)采深度已達(dá)4000m、巴伯頓金礦采礦深度達(dá)3800m。澳大利亞的芒特艾薩銅多金屬礦開(kāi)采深度達(dá)2600m，后來(lái)通過(guò)加大勘查投入在3000m深度又發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量超過(guò)300萬(wàn)噸的富銅礦床。

雖然與世界深井開(kāi)采先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)開(kāi)采深度一般還不大，但隨著淺部資源的逐漸枯竭和深部資源勘探力度的加強(qiáng)，我國(guó)將步入深井開(kāi)采國(guó)家行列。實(shí)際上，我國(guó)在深部勘探與開(kāi)發(fā)方面已經(jīng)取得了一定成績(jī)，如膠東新城、夏甸等幾個(gè)百?lài)嵰陨系拇笮徒鸬V都是在500m以下的第二富集帶找到的，山東新礦集團(tuán)孫村煤礦、安徽冬瓜山銅硫礦、廣西高峰礦業(yè)等開(kāi)采深度已經(jīng)接近或超過(guò)1000m。

眾所周知，與淺井或中深井開(kāi)采相比，深井或超深井開(kāi)采(以下統(tǒng)稱(chēng)為“深井開(kāi)采”)這一特殊環(huán)境將帶來(lái)一系列安全問(wèn)題，主要包括巖爆(rockburst)、高溫、采場(chǎng)閉合和地震活動(dòng)等，其中尤以巖爆為主要危害。國(guó)內(nèi)外深井礦山開(kāi)采實(shí)踐表明，充填采礦法，特別是管道自流輸送的膠結(jié)充填采礦法，由于充填效率高，可有效預(yù)防和控制巖爆，降低工作面溫度，成為深井礦山首選的采礦方法，但是充填采礦法用于深井開(kāi)采不同于淺井開(kāi)采，其主要存在以下技術(shù)難點(diǎn)。