第1章 緒論

我國正處于工業(yè)化的關(guān)鍵進(jìn)程中，礦產(chǎn)資源的勘探、開發(fā)和供應(yīng)成為國民經(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)出和需求最大的國家。中國不僅是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的國家之一，而且已成為全球制造業(yè)大國。但是與我國巨大的消費(fèi)潛力相比，大多數(shù)金屬礦產(chǎn)資源的供應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)快速增長的需求，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)成為我國國民經(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)重威脅國家經(jīng)濟(jì)安全，使我國面臨巨大的危機(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)過快增長有關(guān)，但更多的原因在于國內(nèi)已探明的儲量十分有限，而主要都集中在地表淺部(+600m)，我國除有限的幾種資源(如稀土、錫、鎢、煤)在世界上略占優(yōu)勢外，大部分金屬探明儲量都偏低，尤其是中深部資源(-600m)勘探投入少，周期長，安全開采的技術(shù)難度大，遠(yuǎn)未成為主要的開采地段，我國地下開采的平均深度不及印度，與南非、加拿大等資源生產(chǎn)大國相比還有很大差距，因此加大中深部資源勘探及開采力度，是未來解決我國資源供給的有效途徑之一。

根據(jù)礦床開采工作所面臨的地壓問題，可按開采深度將礦山分為以下幾類。

(1)開采深度小于300m，稱淺井開采。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，也屬靜壓問題，易于處理。

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

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

(4)回采深度大于2000m，為超深井開采。目前處于超深開采的礦山不多，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采深度為3260m，南非蘭德金礦開采深度已達(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采深度達(dá)2600m，后來通過加大勘查投入在3000m深度又發(fā)現(xiàn)儲量超過300萬噸的富銅礦床。

雖然與世界深井開采先進(jìn)國家相比，我國開采深度一般還不大，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)，我國將步入深井開采國家行列。實(shí)際上，我國在深部勘探與開發(fā)方面已經(jīng)取得了一定成績，如膠東新城、夏甸等幾個(gè)百噸以上的大型金礦都是在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)等開采深度已經(jīng)接近或超過1000m。

眾所周知，與淺井或中深井開采相比，深井或超深井開采(以下統(tǒng)稱為“深井開采”)這一特殊環(huán)境將帶來一系列安全問題，主要包括巖爆(rockburst)、高溫、采場閉合和地震活動等，其中尤以巖爆為主要危害。國內(nèi)外深井礦山開采實(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采不同于淺井開采，其主要存在以下技術(shù)難點(diǎn)。