2021年度江西省科技进步奖三等奖

金属矿山采空区生态治理关键技术及工程应用

主要完成人：李海港，杨小聪，赵奎，郭利杰，万串串，马西员，黄同林

主要完成单位：江西省应急管理科学研究院，矿冶科技集团有限公司，江西理工大学，江西钨业控股集团有限公司，赣州有色冶金研究所有限公司

我国金属矿山固废堆存多，处置难度大，且遗留的采空区总量大、分布广，存在边界不清、结构复杂、风险高等问题，国内尚缺乏有效的采空区治理关键技术，导致大量采空区治理欠账且难以有效消纳矿山固废。针对该技术难题，本项目历经6年科技攻关，以战略性矿产资源中的钨和铜矿山为工程依托，通过产学研结合，构建金属矿山采空区生态治理体系，研发具有自主知识产权的成套技术，形成从采空区探测、评估、治理到安全预警的完整技术链，并成功进行推广应用。主要创新点如下：

1、发明采空区三维激光扫描空间分辨率增强技术，攻克常规三维激光扫描仪获取采空区点云数据分布不均的难题。提出基于采空区表面起伏变化规律的等步距扫描、基于空间螺旋线螺距相等特征的等间距扫描技术，实现采空区点云数据从空间分布不均向空间分布均匀转变，为采空区治理提供精细基础模型。

2、建立高可靠采空区稳定性综合评价技术体系，解决传统采空区稳定性评价结果与现场工况吻合度差的问题。提出基于极大熵理论的采空区评价指标精确赋权方法，构建采空区稳定性分级可视化模型，为采空区分类治理提供可靠依据。制定首个面向钨矿山的国家标准，规范矿山危险源辨识及安全生产行为。

3、构建采空区充填体强度需求设计理论与方法，解决采场固废充填成本过高的问题。建立充填体强度需求解析计算与数值模拟分析综合模型，提出基于原位充填体强度统计规律的浮动安全系数确定方法，指导充填体强度需求精确计算，实现采空区高效低成本充填治理。

4、针对微震监测中岩体波速及台网布置固定造成定位偏差的难题，提出基于空间定位误差阈值校准的岩体波速动态计算方法，实现岩体波速从固定值到动态值的转变，同时采用可拆卸复用传感器，构建了微震监测台网的动态修正和闭环管理系统，提高采空区内风险源的定位精度。

研究成果已在江西钨业、铜陵有色所属多家矿山企业成功应用，2018～2020年，累计回采残矿量150万吨，消纳矿山固废75万吨，新增销售收入5.3亿元、利润0.94亿元、税收1.3亿元。经济、社会及生态效益显著，可推广应用至其他地下金属矿山，市场前景广阔，对推动我国安全绿色矿山建设具有重大意义。