1引言

采矿工业是国民经济的基础，提供着不可或缺的原材料。然而，受特殊作业环境、复杂地质条件及技术局限性的制约，该行业长期面临“高危、高耗、高污染”的挑战。随着浅部资源枯竭，深部开采带来的高地压、高地温、高井深“三高”问题日益严峻，对现有技术构成巨大考验。同时，社会对安全、环保和资源节约要求的不断提高，正驱动采矿行业必须进行深刻的技术革命与管理革新，这对于保障国家资源安全、促进可持续发展具有至关重要的现实意义。

2当前矿井采矿技术存在的主要问题

2.1安全管理系统性与精准防控能力不足

当前采矿安全管理体系面临从“被动响应”向“主动预警”转型的核心挑战。其不足不仅体现在对灾害的滞后反应，更根植于对深部复杂地质环境下灾害耦合机理的基础研究薄弱。现有监测技术体系呈“碎片化”分布，难以构建覆盖全矿井的“神经感知网络”，导致风险识别存在盲区。同时，支护设计理论与高速变围岩的力学行为失配，使得支护体系常处于“失效边缘”。应急体系则因灾后信息孤岛而反应迟缓，缺乏在极端环境下保障生命线的关键技术。

2.2资源回收率与综合利用水平低下

矿产资源的高效与节约利用是矿业可持续发展的核心，但当前资源开采与利用模式仍显粗放。这一问题的本质是技术经济性权衡下的“选择性放弃”，即在现有技术条件下，回收复杂难采矿体和低品位矿石的成本高于其价值，导致资源被永久损失。从技术层面看，采矿方法未能与矿体精细赋存状态实现动态适配，过程控制缺乏智能化手段对贫化与损失进行实时干预。更深层次的问题在于，将矿山固废视为“废弃物”而非“替代资源”的传统观念，使得从开采到闭坑的全生命周期资源统筹规划缺失。

2.3生产效率与自动化、智能化程度不高

采矿生产的自动化与智能化转型是提升整体效能、突破深部开采约束的关键路径。当前的生产模式仍以“人海战术”和“经验驱动”为主，核心工艺流程的“断点”众多，未能形成连续化、一体化的高效作业线。其根本症结在于生产系统中“信息流”与“物料流”、“能量流”的深度融合不足，各子系统（如采、掘、运、通）处于独立运行、松散耦合的状态，协同效率低下。此外，装备的智能化水平是制约生产效率的硬件基础，现有设备多缺乏状态自感知、决策自执行能力，导致生产组织柔性差、设备利用率低。

2.4职业健康危害与生态环境破坏严重

采矿活动对人与环境的影响是其社会许可运营的核心挑战。职业健康问题源于工作场所中多种有害因素的长期、复合暴露，而传统末端治理式的防护手段（如单一洒水降尘）效果有限，未能从工艺源头实现本质性健康防护。生态环境的破坏则体现了采矿系统与自然生态系统之间尖锐的矛盾，其影响具有系统性、累积性和长期性的特征。这不仅包括直接的地表扰动和水土污染，更包括对区域水文地质结构、大气环境和生物多样性的深层改变。

3矿井采矿技术优化策略与研究方向

3.1构建矿山“透明化”地质保障与灾害智能预警系统

实现采矿安全的根本前提在于彻底改变对地下地质环境的“盲采”状态，其核心路径是构建“透明化”地质保障与智能预警体系。这一体系旨在通过“地质体透明化技术”，融合地球物理勘探与随采随掘数据，构建并动态更新高精度三维地质模型与数字孪生矿井，使隐蔽致灾地质体无处遁形。在此基础上，依托“多源信息融合与智能预警平台”，集成各类监测数据，运用人工智能算法挖掘灾害前兆模式，实现从孤立参数报警向多场耦合智能预警的质变，将安全管理从事后处置转向事前预控。同时，必须发展“主动支护与自适应控制技术”，使支护体系能够感知并适应围岩大变形，形成与地层应力场协调的动态支撑结构。

3.2发展精细化、高回收率的采矿方法与工艺

面对矿产资源不可再生的属性和日益提高的节约集约利用要求，采矿技术必须向精细化和高回收率方向深刻变革。其优化重点在于突破传统采矿方法对复杂矿体适应性差的局限，发展能够根据矿体形态、产状和岩体质量进行自适应调整的“协同采矿方法”，实现开采方案与地质模型的最佳匹配。关键技术突破点包括“智能分采与选别回采技术”，即利用传感器和智能算法在井下原位识别矿石与废石，从源头控制贫化与损失，这对于薄矿脉和贵金属开采意义尤为重大。更深层次的变革是推动“残矿资源化与无废开采技术”，通过遥控机器人安全回收传统方法无法采出的残留资源，并大力发展以废石和尾矿为骨料的充填采矿技术。

3.3全面推进智能化矿山建设，提升生产系统效能

智能化建设是引领采矿行业效率革命、应对深部开采挑战和人力资源短缺的战略支点。其推进路径需围绕“单机智能化、系统自主化、管理一体化”展开。首要任务是实现“关键环节的无人化作业”，重点突破智能凿岩、无人驾驶铲运与运输等核心装备的自主决策与精准控制能力，将工人从危险繁重的作业中解放出来，并实现生产作业的标准化与高效化。更高层级的效能提升依赖于“生产系统的数字孪生与智能调度”，通过在虚拟空间中构建与物理矿山实时交互的数字模型，利用大数据与AI算法对生产全流程进行模拟、推演与全局优化，打破各子系统间的“信息孤岛”，实现采、掘、运、通等环节的协同联动与资源动态配置。此外，“设备健康管理与预测性维护”是保障系统连续稳定运行的基础，通过状态实时监测与故障智能预测，最大限度地减少非计划停机，全面提升设备综合效率，最终构建一个自感知、自决策、自执行的高效智能化生产体系。

3.4践行绿色矿业理念，构建环境友好型矿山

现代矿业可持续发展的社会许可，建立在对其职业健康与生态环境影响的有效管控之上。构建环境友好型矿山要求将绿色理念贯穿于“勘探-开采-闭坑”的全生命周期。在职业健康方面，必须推动防护技术从“末端治理”转向“源头控制”，大力研发和应用本质性除尘技术（如泡沫除尘）与智能通风系统，并借助智能可穿戴设备实现对员工个体暴露剂量的实时监控，构筑以人为本的职业健康主动保障体系。在生态环境保护方面，则需建立“全过程防治与修复”技术体系：在源头，通过保水开采与科学设计最大限度地减少对地下水系和地表的扰动；在过程当中，对矿井水进行高效处理与资源化回用，对固废进行高附加值资源化利用；在末端，推行“边开采、边复垦”模式，采用生态工程技术加速受损生态系统的重建与功能恢复。

4结语

矿井采矿技术正处于向科学化、技术化与绿色化转型的关键时期。本文系统剖析了其在安全、资源、效率、健康及环境五大维度存在的交织性问题。研究指出，未来发展的根本路径在于智能与绿色的深度融合：以数据驱动实现地质透明与全面感知，以智能技术推动装备与系统自主化，以绿色理念贯穿全流程生态管控与资源循环。未来矿山将迈向安全、高效、清洁、可持续的现代化生产系统，需政府、企业与科研机构协同推进，共促全球矿业崭新发展阶段的到来。

参考文献

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