1956年，按照原国家科委制定的“十二年科学技术发展规划”筹建成立了有色金属矿山科学研究所，1962年定名为长沙矿山研究院，曾隶属于冶金工业部、中国有色金属工业总公司，现为中国五矿集团有限公司直接管理重要科技型企业。70年来，长沙矿山研究院专注于矿产资源开发利用全过程全生命周期的设计咨询-技术开发-检验检测认证-工程建设及运维一体化综合服务，曾在原国家部委管理的800多家科研院所综合实力排名中位列16位，享有“中国金属采矿第一院”的盛誉。长沙矿山研究院围绕保障矿产资源供给与安全的国家战略，在采矿技术、矿山安全、矿山充填、防水治水、数智矿山、智能装备、检测检验、选矿技术等领域取得了1 088项重大科技成果，获奖科技成果890项，其中国家科技奖励63项（国家科技进步特等奖2项，一等奖4项），授权专利1 217件，其中发明专利434件，主持或参与编制国家及行业标准55项，相关科技成果推广应用于国内外3 000多家企业。系统梳理了长沙矿山研究院70年来的科技发展历程，总结了该院的重大科技成果及行业贡献，剖析了行业发展面临的现实挑战，对未来矿业领域的科技创新方向进行了展望，为我国矿业的高质量发展与科技自立自强提供参考。

随着浅部金属矿产资源日益枯竭，向深部进军已成为保障国家资源安全的必然战略选择。然而，深部“三高一扰动”的复杂地质力学环境，致使传统回采工艺在安全性、成本管控及作业效率等方面面临严峻挑战。通过梳理国内外典型深井矿山工程实践与近年科研成果，系统综述了金属矿深井开采的发展现状、关键工程技术难点及主要工艺技术路径，分析了不同赋存条件下深井采矿方法的适用性和局限性，指出“开采规模化、装备智能化、作业连续化”是深井开采技术变革的核心方向。针对深部厚大稳固矿体、破碎矿体及薄矿脉三类典型矿体赋存条件，分别提出以高应力耦合破岩与模块化连续回采、环境重构与卸压开采、精细化爆破与无废高效回采为核心的工艺技术体系，同时分析了非爆机械化连续开采技术在降低扰动、提升本质安全水平方面的应用潜力。研究旨在为我国金属矿深部开采由传统模式向智能化、连续化技术体系转型提供理论依据与技术路径，助力形成金属矿产资源开发新质生产力。

深部矿体开采普遍面临高地应力、高地温、高渗透压与强采动扰动的复杂赋存环境，传统充填开采技术和装备难以满足安全高效开采需求。在深部规模化开采条件下，深井充填面临胶凝材料水化放热量大、充填体成型慢、充填系统能力不足、高势能料浆输送易诱发不满管与水击、爆管风险高等问题，成为制约深部矿山安全高效开采的关键瓶颈。围绕深部金属矿规模化安全高效充填的工程需求，提出了“超细尾砂充填料浆快速持续低热固化机理、深井满管输送压力调控与能量高效利用机制、深部高应力下大高度充填体稳定性控制与成型机理”3项关键问题，系统梳理了低放热早高强充填胶凝材料性能调控、超细尾砂规模化连续稳态浓密、深井充填料浆降势发电与满管输送安全保障、深部高地应力下大高度采场充填体成型与质量保障4项关键技术。明确了千米以深千万吨级金属矿绿色高效充填新材料、新技术、新装备研发方向，构建深部规模化安全高效充填技术体系，以期全面提升我国深部战略性矿产资源绿色高效开发能力，为深部矿产资源规模化开发提供理论基础与技术支撑。

随着金属矿山开采不断向千米以深延伸，水害赋存环境与致灾过程呈现高承压、弱富水、高应力-高水压耦合、水源多样、导水通道隐蔽以及灾变时效性显著等特征，传统以静态水文地质条件分析和被动排水为主的防治模式已难以满足深部安全开采需求。基于长沙矿山研究院有限责任公司长期开展金属矿山水害防治研究与工程实践的成果，从水害特征、致灾机理、防控技术及地下水安全协同治理4个方面进行了系统总结。首先，从水源、导水通道和致灾模式等维度梳理深部金属矿水害类型及其基本特征；其次，从地质构造控水、高应力-高水压作用下的岩体损伤-渗流耦合以及热-水-力-化学多场耦合3个层面，阐释深部水害的孕育、触发与演化机制；最后，总结了水文地质精细探查、突水危险性评价、帷幕注浆、强动水通道封堵、控制疏干、淹井治理及多源信息监测预警等关键技术，构建“精细探查-风险评价-工程治理-监测预警”闭环防控体系。研究可为深部金属矿山水害防控由单一灾害治理向安全开采、地下水资源利用与生态环境保护协同发展提供理论依据和工程参考。

随着矿体赋存条件复杂化和资源回收要求不断提高，复杂破碎矿体已成为金属非金属矿山安全、高效、低贫损开采的重要对象。充填采矿法通过控制采场暴露、重构围岩-矿柱-充填体承载关系并调节采充循环，为此类矿体回采提供了重要技术途径。在梳理国内外充填采矿研究与工程应用的基础上，从矿体基本条件和主导控制机制出发，将复杂破碎矿体充填采矿方法归纳为小暴露连续回采类、结构单元嗣后充填类和强控制联合支护充填类，并结合典型案例比较其适用条件、控制机理与工程效果。研究结果表明：小暴露连续回采类适用于薄矿体、窄矿体及边界复杂矿体的精细回采；结构单元嗣后充填类能够兼顾中厚至厚大矿体的生产能力与采场承载转换；强控制联合支护充填类可提高弱顶板、大跨度及局部破碎区的稳定控制能力。现阶段仍需重点解决工程地质条件与方法参数匹配、采充时序衔接、贫化损失过程控制、复合承载机制及技术经济性等问题。未来应加强地质分区、功能导向的充填体设计、采-支-充-运协同组织和监测反馈驱动的动态优化。

全尾砂膏体充填技术作为金属矿绿色开采的核心技术，在矿产资源开发与生态环境保护协同发展中发挥着不可替代的作用。系统梳理了国内外全尾砂膏体充填技术领域的研究文献，从技术发展历程、膏体浓密与制备、管道输送及工程应用案例等多维度进行归纳总结。研究表明：国内外充填技术研究经历了干式充填、水砂充填、胶结充填、膏体充填四个阶段的演进。当前，膏体充填技术正朝着“高浓度、大流量、智能化、绿色化”方向快速发展，系统论述了膏体充填成套技术体系的核心成果，包括尾砂浆低能耗絮凝协同高浓度稳定放砂技术、多组分物料膏体高质量制备协同可靠输送技术、超深井膏体调压输送与充填安全管控技术，以及膏体仓储式浓密机、高速柔性搅拌机及锥阀式充填工业泵等充填关键装备的自主研发进展。通过柿竹园多金属矿等工程案例，展示了技术装备在不同矿山的成功应用成效，并结合现阶段的技术研究与未来发展趋势，对膏体充填技术向深地化、绿色化方向发展的路径进行了展望，旨在为我国矿业绿色低碳转型提供技术参考与决策支撑。

采空区治理对残矿回采至关重要，选择合理强度的充填体处理采空区，防止矿柱因应力集中而发生提前失稳，是保证后续矿柱安全、经济回采的关键前提。针对某萤石矿早期遗留采空区及残留矿柱问题，采用适用于中厚矿体的浅孔留矿嗣后充填采矿法回采矿柱，并通过理论经验公式初步确定充填体强度范围为1.06~2.08 MPa，再结合数值模拟确定最终充填体强度。结果表明：充填体强度为2.0 MPa时，可有效缓解充填体顶、底部应力集中现象，缩小两侧边墙卸压范围，使矿柱采场两侧边墙充填体位移变形不超过50 mm，同时可避免充填体矿柱间产生大面积塑性区贯通。现场采用2.0 MPa强度充填体治理采空区后，累计充填采空区体积337 339 m³，采出残留顶、间柱矿石8.3万t，利润总额为3 688万元，在保障井下安全回采的同时实现了矿山经济效益的显著提升。

针对矿山充填料浆长距离输送过程中胶凝材料水化引发的流变参数时变问题，开展25 ℃恒温条件下的充填料浆流变试验，揭示水泥基充填料浆屈服应力在关键节点的突变规律。推导了修正达西-魏思巴赫公式，创新性地提出“时变流变-分段阻力”充填管道设计方法，并依托 5 km充填管道工程案例开展验证。结果表明：灰砂比越大，突变节点出现时间越早，高灰砂比充填料浆比低灰砂比充填料浆的初始屈服应力高；随着水化时间延长，生成过量的水化产物会引发颗粒团聚与微观结构密实化，导致料浆塑性黏度增大，并显著增大管道摩擦阻力，胶凝材料掺量越大，变化越明显；相较于保守方案，时变分段设计方案充填管道的安全裕度提高28.5%，充填管道成本和年能耗成本分别降低22.6%和26.1%。研究结果可为矿山充填系统建设提供理论依据。

针对地下金属矿山爆破块度对凿岩、爆破铲运综合生产成本的影响，以某铅锌矿15个大直径深孔采场为研究对象，基于实测爆破块度和同期生产成本，构建凿岩—爆破—铲运直接作业成本耦合模型，并采用敏感性分析和现场工业试验进行验证。结果表明，综合成本随平均块度增大呈先降后升的趋势，经济最优块度为24.99 cm，对应综合直接作业成本为7.501元/t。炸药单耗和孔网参数分别扰动±10%时，最优块度保持在23~27 cm，建议将25 cm作为现场爆破块度设计目标。与Kuznetsov模型预测的32.2 cm基准块度相比，模型预测最优块度的对应成本降低3.09%。现场试验平均块度为246.5 mm，相较于对比采场的爆破块度降低10.1%，大于600 mm的块体比例由10.33%降至5.48%。该模型适用于地质条件、采矿方法和装备配置相近的矿山，其结果仅反映凿岩、爆破和铲运3个工序的直接作业成本。

寒区冻结岩体由于物理力学性质发生变化，对爆破破岩会产生重要影响。为探究岩石冻结温度对台阶爆破破碎特性的影响规律，以某寒区露天矿山为工程背景，采用ANSYS/LS-DYNA软件开展爆破数值模拟研究。以常温岩体工况为对比，重点分析了不同冻结温度对爆破应力波传播、爆破裂纹分布范围及岩体损伤破坏的影响。研究结果表明：在应力波传播方面，冻结温度对岩石动力响应具有显著影响，随着岩石冻结温度由20 ℃（常温）降低至-30 ℃，岩体弹性模量增大，应力波波速和应力幅值分别提高27%、20%，而衰减系数无显著变化。在爆破裂纹分布范围及岩体损伤破坏方面，寒区台阶冻结岩体的抗压强度、弹性模量等力学参数更高，会对爆破破岩产生不利影响，特别是台阶上部-30 ℃冻结岩体，相较于常温岩体，其裂隙区范围降低约29%，损伤破坏体积降幅达22%。研究结果可为寒区露天矿冻结岩体台阶爆破参数优化提供理论依据。