陈庆发：金属矿床地下开采协同采矿方法

陈庆发

教授，博士生导师，现任广西大学资源环境与材料学院副院长。长期从事采矿工艺、岩石力学、工程灾害防治等方面的研究工作。近年来，在非传统采矿工艺与理论、裂隙岩体结构三维解构理论与技术两个领域研究成果突出，先后提出“协同开采”重大采矿科学命题、“同步充填”采矿技术理念，以及岩体结构均质区三维划分方法、岩体质量RMRmbi 分级方法等学术思想；系统开展了采空区隐患资源协同开采理论、地下矿山岩体结构解构理论、柔性隔离层作用下散体介质流理论、裂隙岩体块体化程度修正理论、结构均质区三维划分与岩体质量分级一体化等原创性研究。

主持国家级、省部级与企业横向科研项目30 余项；以第一作者和通讯作者在SCI、EI 检索源期刊发表论文40 余篇；以第一著者(或独著)出版学术专著《隐患资源开采与空区处理协同技术》《地下矿山岩体结构解构理论方法及应用》等4 部；获授权国家发明专利10 余项；获中国有色金属工业科学技术奖一等奖、二等奖和湖南省科学技术进步奖二等奖、广西自然科学奖三等奖等科研奖励10 余项。

随着协同开采理念的深入发展，大量协同采矿方法被发明创造出来，极大地丰富了我国金属矿床地下开采采矿方法体系。陈庆发教授继提出“协同开采”采矿科学命题10年之后，首次对金属矿床地下开采协同采矿方法进行系统归纳与整理，并集结团队最新研究成果，推出新著《金属矿床地下开采协同采矿方法》。

矿产资源是人类社会生存、发展和国民经济建设中不可缺少、不可替代的物质基础。矿业是工业的命脉，并被誉为“工业之母”，是国民经济的基础产业。我国95%以上的能源、80%以上的工业原材料和70%以上的农业生产资料均来自矿产资源。随着我国社会主义建设事业的快速发展，矿产资源开发利用的规模越来越大。与此同时，我国金属矿产资源赋存的基本特点是大型矿床少，中、小矿床多；单金属矿床少，伴生、多金属矿床多；管理粗放，集约化程度低。随着开采强度的增加，易采资源逐步消耗殆尽，一些开采难度大、隐患多、工程目标复杂等难采资源逐渐受到人们的重视。当前，对于这部分复杂难采资源，亟须一些采矿新理念、新命题、新理论、新技术、新方法予以指导。

国家自然科学基金委员会和中国科学院于2012 年联合出版的《未来10年中国学科发展战略：工程科学》指出“复杂难动用资源开采理论与方法”是未来影响我国采矿行业长远发展的理论与技术难点，将“难动用储量的资源开采理论与方法”列为优先资助方向。《2017 年度国家自然科学基金项目指南》也明确指出冶金与矿业学科处于资源、能源和环境的焦点，需求与发展的矛盾突出，需要践行“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念；在资源开采方面，应注重对采收率方面工程科学问题的研究，并将“矿床资源科学开采理论”列入鼓励研究领域。

采矿方法在地下矿山生产中占据核心地位，矿山所采用的采矿方法是否合理、正确，直接影响矿山的经济效益、生存和发展。如果矿山企业忽视采矿方法的革新与创新，仍惯用或套用一些典型而单一的采矿方法，未必能够取得最好的经济效益，甚至可能出现无法回采而被迫放弃的尴尬局面，从而造成国有宝贵资源的损失。因此，开发与创新一些新型采矿方法，仍将是今后我国复杂难采矿体主管单位亟待解决的技术难题。当前，正值“供给侧结构性改革”的关键时期，采矿工作者仍需大力提倡一些采矿技术新理念及“因矿生法”和“因矿创法”的新思维，摒弃“因法套矿”的旧观念，持续深入地促进采矿方法的科技进步。

2008 年，作者针对采空区隐患资源开采的技术难题，引入协同理念，创造性地提出了“隐患资源开采与空区处理协同的矿业开发新技术模式”，2009年完成了博士学位论文《隐患资源开采与采空区治理协同研究》，自此，我国采矿工程学术界拉开了“协同开采”研究的序幕。2011 年，作者明确给出了协同开采的定义及其技术体系，同年出版了国内第一本协同开采方面的学术专著《隐患资源开采与空区处理协同技术》。所谓协同开采，简言之，就是矿山开采全过程中资源开采行为与灾害处理行为及其他技术行为的合作、协调与同步，使矿山开采系统输出较高的协同效应。时至今日，协同开采理念已被我国矿业行业广泛采用，相关理论和技术开发研究已然成为采矿学者开展学术研究的一个热点。

▲ 协同开采技术体系

随着协同开采理念的深入发展，我国学者提出和发明了大量协同采矿方法(典型方案)，如大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法、分段凿岩并段出矿分段矿房采矿法、电耙–爆力协同运搬伪倾斜房柱式采矿法、浅孔凿岩爆力–电耙协同运搬分段矿房采矿法、卡车协同出矿分段凿岩阶段矿房采矿法、柔性隔离层充当假顶的分段崩落协同采矿法、底部结构下卡车直接出矿后期放矿充填同步水平深孔留矿法等。这些协同采矿方法的提出，极大地丰富了我国金属矿床地下开采采矿方法体系，积极地影响着我国采矿工作者的思想变革，有力地促进了我国金属矿床地下开采技术水平的进步。

但截至本书出版，通过文献检索可知尚未有其他学者对我国金属矿床地下开采协同采矿方法进行系统归纳与整理；且该类采矿方法存在概念与范畴缺失、命名不规范、技术特点阐述不清晰、类组归属混乱等问题，令众多从业人员无法顺利掌握，新方法亦难以广泛地推广应用。为解决这一系列问题，作者历经数年独立思考，不断强化对协同采矿方法的内涵式理解，不断积累相关学术研究成果，反复修改与完善书稿，直至今日付梓。

▲ 协同采矿方法的系统结构图

本书整体上可分为三个部分。

第一部分为协同采矿方法的公共基础，其中第1 章为协同开采科学命题，介绍了现有的几种采矿与环境关系可调和理念、我国金属矿产资源开发理念需求、协同开采的定义、协同开采与现有几种可调和采矿理念的关系、协同开采科学命题提出的意义、协同开采技术体系、协同开采发展形势；第2 章为采矿方法分类表的修订，介绍了采矿方法分类法的发展脉络、当前采矿方法分类存在的问题、空场嗣后充填采矿法的内涵、组合式采矿法与联合式采矿法的归类、部分采矿方法称谓的修改、修订后的采矿方法分类表；第3 章为协同采矿方法的发展历程与分类，介绍了采矿方法创新的必要性，协同采矿方法的定义与范畴、发展历程(2009～2018年)及分类。

第二部分为具体协同采矿方法的内容介绍，第4～6 章分别介绍了我国学者提出、发明的空场、崩落和充填三大类协同采矿方法(典型案例)的提出背景、协同技术原理、技术经济指标、具体实施方式、优缺点、适用条件。

第三部分为作者团队的最新相关研究成果，其中第7 章协同采矿方法协同度测度评价，介绍了采矿方法系统结构、各协同采矿方法协同要素的结构型式与协同效应及协同采矿方法的协同度测度评价方法、评价指标体系与赋值、评价过程和结果等内容；第8 章协同采矿方法的创新思维与创新技法，介绍了创新思维与创新技法对采矿方法创新的助推作用、工程类常用的几种创新思维与创新技法、各协同采矿方法的创新思维与创新技法、各创新思维与创新技法所占的比重和启示。

表 19 种协同采矿方法协同评价汇总表

需要说明的是：①本书因所收录的协同采矿方法大都提出时间比较短，且因实践周期长(行业典型特点)、应用成效数据不充分，因此对其实践成效部分未予介绍；②因专利授权时效及创新性、安全性、可操作性等因素，部分申请专利暂时未能获得授权，本书的出版主旨在于总结金属矿床地下开采协同采矿方法的现有成果，并以此抛砖引玉、启迪创新、引领实践、推动进步；③出于对发明人知识产权的尊重，本书中部分专利名称整体上仍沿用了申请专利的原有名称。

本书是继《隐患资源开采与空区处理协同技术》之后，作者在协同开采领域出版的第二部专著。希望本书能为金属矿床协同开采领域的理论研究与技术开发提供借鉴，能为更多新型协同采矿方法的发明创造提供启迪，能为我国金属矿床地下开采技术水平的进步提供动力。

陈庆发

2018 年10 月于广西大学

本文摘编自《金属矿床地下开采协同采矿方法》（陈庆发著.北京：科学出版社，2018.11）一书“前言”，有删减，文中图表来自于该书正文，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-059307-8

责任编辑：刘翠娜 崔元春

《金属矿床地下开采协同采矿方法》首先介绍协同开采科学命题、当前采矿方法分类存在的问题与修订后的采矿方法分类表；其次介绍协同采矿方法的定义与范畴、发展历程及分类；再次按空场、崩落和充填三大类分别介绍每一种协同采矿方法的提出背景、协同技术原理、技术经济指标及具体实施方式、优缺点、适用条件；最后介绍协同采矿方法协同要素的结构型式与协同效应、协同度测度评价及创新思维与创新技法等。

（本文编辑：刘四旦）

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