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。

随着“双碳”战略目标的深入推进与新质生产力发展，智能化新能源装备在矿山领域的应用日益广泛，锂离子蓄电池电源已成为矿山装备的重要动力源。然而，矿山作业环境复杂、空间有限，锂电池热失控及其引发的次生灾害风险显著增高，为有效防控矿山井下锂离子蓄电池电源灾害风险，围绕“诱因—热失控预警—次生灾害”致灾链条进行综述。结果表明：锂离子蓄电池电源在商用及储能领域已形成较为系统的热失控诱因分析与监测预警体系，但针对矿山复杂环境下热失控演化机制的研究仍不够深入；矿用热失控预警技术应进一步向多源信息融合与智能化方向发展，并加强主动预警与被动防护措施的协同建设。研究结果可为矿山井下锂离子蓄电池电源安全应用提供支撑。

随着开采深度持续增加和作业环境日趋复杂，传统非煤矿山安全治理模式面临严峻挑战，亟须推动安全治理模式向事前预防转型。系统梳理了我国非煤矿山安全生产政策从“事后追责”向“源头管控”再到“系统治理”的演进脉络，构建了“准入管控-过程监管-转型升级-监管执法”的四维分析框架。研究表明，现行政策体系有效推动了产业结构优化，使安全形势持续好转，2025年事故起数与死亡人数较2018年分别下降了49.0%和38.3%。然而，面对深井开采与智能化建设新场景，政策体系仍存在法规标准滞后、基层执行阻滞及技术支撑不足等结构性矛盾。借鉴澳大利亚、美国、加拿大等国安全风险管理经验，提出我国应构建法治化完善、智能化升级、协同化治理、市场化激励与责任化落实的五维优化路径，破解政策执行“最后一公里”难题。未来应深化前沿领域政策适配研究、政策协同效应评估与区域差异化策略研究，为矿业新质生产力发展提供制度保障。

铅锌矿作为湖南省重要的金属矿床之一，对当地矿区地表水及地下水产生了显著的环境影响。为探究采矿活动对周边水体的影响，采集了矿区地表水样16组、地下水样12组，运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值分析、氯碱指数、因子分析、相关性分析、矿物饱和指数及地统计学空间分析（克里金插值、距离衰减拟合、方向变异函数）等方法，对研究区水化学特征及水质成因进行了详细分析。结果表明：研究区水体整体呈弱碱性，溶解性总固体（TDS）质量浓度为70~1 190 mg/L；地下水水化学类型以SO₄-Ca、HCO₃-Ca·Mg型为主，水化学演化过程以碳酸盐岩的风化溶解为主导，以硅酸盐岩主导的正向阳离子交换为辅助过程；硫化矿物氧化与碳酸盐岩中和的耦合作用，是矿区水体“高、高TDS、近中性pH”的成因机制；铅锌矿溶解对不同地下水流动系统的影响存在明显差异，在空间上呈现出极强的水化学空间分布特征，水体矿化度得分以采矿核心区为中心、随距离呈指数衰减，1 km内矿化度得分内衰减至初始幅值的40%，2~3 km范围内矿化度得分趋近区域背景水平，垂直流向上的影响宽度约为1.6 km，采矿活动对周边水体的影响呈辐射状，越临近矿区的水体受影响越强。研究结果可为突水风险预警、水污染防治及矿山水资源合理利用提供依据。

为揭示矿柱群破坏机理与灾变动态演化规律，解决缓倾斜矿体开采中矿柱群失稳引发的采空区大面积垮塌问题，采用PFC2D数值模拟方法，对3个不同强度的试样开展并联单轴加载试验模拟，分析多矿柱破坏力链与裂纹演化特征，揭示了多矿柱链式失稳机理，提出了基于触发矿柱、断链矿柱和临界矿柱的关键矿柱理论及关键矿柱识别方法，并利用Fetr6铬铁矿案例对该方法进行验证。研究表明：矿柱群失稳遵循链式破坏规律，矿柱按其强度由低到高的顺序依次破坏，触发矿柱为链式破坏过程中最先失稳的薄弱矿柱，断链矿柱可终止矿柱群链式破坏蔓延，临界矿柱决定矿柱群系统整体失稳临界状态；提出的关键矿柱识别方法可精准识别链式动态失稳中的关键矿柱。经Fetr6铬铁矿案例验证，当矿柱承载面积损失率达到0.523时，可判定矿柱群系统整体失稳。研究成果为矿山矿柱群稳定性评估与灾害防控提供了理论依据和技术支撑。

针对某露天铜钴矿M坑东帮滑石赋存软岩边坡的局部失稳问题，综合运用工程地质勘察、三维数值模拟（FLAC3D）与极限平衡分析（Slide 2D/3D）等方法，对滑石边坡稳定性进行了研究分析，揭示了边坡失稳机理并提出了相应的治理方案。研究结果表明：M坑东帮边坡整体处于稳定状态，但+1 335~+1 380 m滑石出露段边坡处于不稳定状态。滑石层强度低、遇水泥化，是控制性软弱夹层，其与围岩交界面抗剪强度显著降低，构成潜在滑动面，导致滑石边坡呈现“深部剪切-浅部拉张”破坏模式。据此，提出并实施了“7%水泥土换填+钢塑土工格栅+坡脚盲沟排水”的综合治理方案。现场近一年监测显示，边坡位移变化曲线整体平稳，治理效果显著，构建的“失稳机理分析—稳定性量化评价—治理方案设计—效果监测反馈”治理技术方法，可为类似滑石等含软弱夹层的边坡治理提供理论依据与工程借鉴。

尾矿库的安全稳定是确保地下协同开采的关键。为探究尾矿库对矿井工程的影响，以某含锂瓷石矿为研究对象，采用GTS/NX与FLAC3D耦合建模方法，建立三维地质-结构模型，开展尾矿库淹没线内+225 m平硐封堵长度优化及尾矿库对矿体开采稳定性的影响分析。结果表明：不同封堵长度下平硐围岩的应力、位移与塑性区变化显著，105 m为最优封堵长度，此时平硐口拉应力降至0.20 MPa，位移变形为8 mm，封堵区无塑性区产生，可有效控制尾矿库水压力，保障平硐稳定；对比有无尾矿库条件下矿体开采的力学响应，发现有尾矿库时，采空区顶板拉应力由无尾矿库的0.87 MPa降低至0.84 MPa，位移由无尾矿库的15 mm减小至14 mm，且采空区塑性区未与地表及尾矿库塑性区贯通。因此，在当前工程与地质条件下，尾矿库并非矿体开采稳定性的主导因素，但在后续开采过程中仍需加强应力与变形监测。研究结果可为类似矿山尾矿库与地下开采协同安全设计与评估提供方法参考与数据支撑。

尾矿库多位于水文资料稀缺的山区，其设计洪水推求广泛采用推理公式法，其中汇流参数m值的确定直接影响工程规模、安全可靠性与经济效益。然而，在实际工程设计与安全评价中，m值确定常未得到足够重视，导致计算结果出现偏差，影响工程合理性与安全性。汇流参数不仅取决于流域下垫面等自然条件，还与洪峰流量、汇流历时等要素存在动态耦合关系与非线性反馈作用。以德尔尼铜矿尾矿库为例，依据《水利水电工程设计洪水计算规范》和《青海省水文手册》分别确定m取值区间，系统探讨m值变化对汇流时间、洪峰流量及平均流速的响应规律。研究结果表明，汇流参数对洪峰流量的调控作用显著，该响应机制尚缺乏充分关注。鉴于尾矿库汇水区多属特小流域，建议在系统分析地形地貌与植被覆盖特征、实地勘察的基础上，秉承“本地化适配与多维度验证”的理念，科学确定m取值，以提升尾矿库设计及建设的科学性与可靠性。

矿山装备智能化是破解深部开采安全与效率瓶颈、实现矿业高质量发展的核心路径。系统回顾了长沙矿山研究院有限责任公司从技术引进到自主创新的发展历程，介绍了覆盖成井施工、凿岩采掘及井下辅助作业的成套智能装备体系。重点阐述了CKT系列天井钻机、CKY/CKQ系列全谱系采掘装备，以及融合AI视觉与机器人的智能辅助装备等方面的关键技术突破。针对深部复杂工况下装备自适应能力不足、多机协同困难等行业共性短板，提出了涵盖智能感知、数字孪生与集群协同的前沿技术布局，并阐明了从单一供应商向全场景智慧矿山服务商转型的战略路径。长沙矿山研究院有限责任公司的研发实践可为我国摆脱高端矿业装备对进口的依赖、保障矿业装备的自主可控提供了重要范本。

为满足提升矿山副立井提升系统载重能力与运行效率的需求，基于有限元法对现代矿用副井特大型罐笼进行了设计与研究。通过建立三维实体模型并利用ANSYS Workbench平台进行静力学仿真分析，对罐笼整体及关键部件在150 t满载工况下的力学性能进行了系统评估。结果表明：罐笼整体最大等效应力为47.749 MPa，按Q690钢屈服强度计算的整体安全系数为14.45；主梁、立柱和尾绳梁的安全系数分别为16.3、19.9和20.4，均高于设计控制值n_min=13，符合安全规程要求，结构应力分布合理且变形可控。工程应用表明，该设计可提高罐笼的大型设备整体运输能力与运行安全性，形成了从设计约束、载荷传递路径、整体结构响应、局部强度校核到工程验证的系统化设计方法，为深井特大型提升容器的结构设计提供了参考。

爆破块度是评价矿山爆破效果和优化爆破参数的重要依据，直接影响铲装、运输及破碎磨矿等后续工序。以爆破块度预测和爆后块度识别为主线，介绍了爆破块体形成机理及主要影响因素；系统梳理了经验与半经验模型、机理分析与数值模拟、统计学习和人工智能等预测方法，以及传统检测、二维图像识别、三维点云与摄影测量等识别技术；比较了不同方法在预测精度、机理解释性、计算效率、现场适用性和实施成本等方面的特点。分析结果表明，现有方法各具优势和适用边界，在复杂矿山条件下仍难以同时实现准确预测、稳定识别与低成本应用。分析认为：当前研究主要受制于模型可解释性和跨场景泛化能力不足、识别结果易受现场环境影响，以及数据标准和工程化应用体系不完善；后续研究应加强机理模型、数据驱动方法与多源识别技术的协同，重点研究多源数据融合的块度实时预测、复杂环境下的精准识别与控制，以及智能爆破装备与预测模型联动优化，为形成“爆前预测—爆后识别—效果评价—参数反馈”的闭环管控提供支撑。

针对现有平台侧重设备接入、数据汇聚和业务系统集成的问题，构建了“对象感知—网络数据—模型决策—控制执行—业务管理”五层架构；与典型“现场层—边缘层—IaaS—PaaS—SaaS”五层技术栈及十大业务系统式组织架构相比，该架构进一步明确了3类运行时间尺度、7个闭环环节及生产与质量两类反馈通道。分析表明，智能矿山正由单机自动化向跨工序、多装备协同演进，但总体仍以局部闭环为主，产品质量信息对上游生产的反馈不足；数据语义不统一、模型泛化能力不足、任务接口不规范及跨装备安全联锁不完善仍是制约规模化应用的主要问题。为此，提出以统一对象模型和数字线程为基础，推进机理—数据融合、云—边—端协同及任务驱动的安全自主闭环，促进规划、生产、控制与产品质量的全产业链协同。

数字化、自动化和专业模型的长期积累，使矿山具备了引入大模型的工程基础，但数据分散、知识孤立以及预警与处置脱节，仍限制着安全系统对复杂风险的整体认知。结合智能矿山技术演进和工程实践，梳理了平台接口、专用工具、多源安全证据和领域知识等前序基础，分析了采空区、尾矿库和提升系统等高风险场景的差异化需求。研究认为，矿山安全大模型不宜替代控制系统和现场责任链，而应作为“认知与提议层”参与跨模态理解、风险研判、机理解释和方案生成；其输出须经过数据证据、专业规则、机理模型、保护联锁和人工复核等环节校核，并保留拒绝执行和安全回退路径。由此形成的分层协同架构，将数据治理与知识底座、认知提议、约束校核、现场处置和结果反馈纳入同一责任链。矿山安全大模型的工程价值应具备可解释性、可追溯性、可校核性和可回退能力。

针对矿井提升机齿轮箱行星轮长期处于低速、重载及交变载荷工况，单一声音或振动信号易受传播路径、测点位置和背景噪声影响，导致故障信号特征提取不充分的问题，提出一种基于点对称声振融合与ARFM-Net的故障诊断方法。首先，搭建行星齿轮箱声振同步采集试验系统，分析声音与振动信号在故障信息表达方面的差异性与互补性；随后，根据两类信号的特征分别采用变分模态分解（VMD）和特征模态分解（FMD）进行分解，选取包含主要故障信息的有效模态分量，并利用点对称图方法将其映射为极坐标特征图，实现多尺度声振信息的图像级融合；最后，构建由Adaptive RepLK和Frequency-aware Moga组成的ARFM-Net诊断网络，利用自适应大核卷积增强局部故障细节与长距离纹理关联的提取能力，并通过频率感知多阶门控特征聚合，以突出故障相关信息、抑制背景冗余纹理。5类行星轮故障状态试验结果表明，所提方法的平均识别准确率达到98.72%，且在对比试验和消融试验中均表现出较好的诊断性能。该方法可有效提升复杂工况下提升机齿轮箱行星轮故障识别的准确性，为矿山提升机传动系统运行状态智能监测提供技术支撑。

为了提升矿用混合动力装载机能量管理策略对多变循环工况的适应性，提出了一种深度Q网络（Deep Q-Network, DQN）与迁移学习（Transfer Learning, TL）融合的能量管理策略DQN-TL。该方法的核心思想在于利用装载机V型作业的内在循环特性，将这种可重复的模式规律视为一种可提炼、可复用的高价值知识。策略首先利用DQN在数据丰富的源域中学习并提炼出应对典型作业循环的通用控制规律；随后通过参数迁移，将相关规律特征引入目标域模型，并结合少量数据微调以适应特定工况特征，最后通过建立工况的结构化循环特征与迁移学习的内在联系，提升井下复杂工况适应性。仿真结果表明，与基于规则的控制策略相比，所提出的DQN-TL策略的燃油消费率为189.21 g/（kW·h），燃油经济性提升了13.8%，其功率分配策略更接近于全局最优方案，表现出了较好的工程应用潜力。

针对智能矿山井下设备协议异构、通信环境恶劣导致的多协议无线接入难的问题，本文从矿山井下特殊信道约束与5G专网传输技术基础出发，提出一种适配矿山场景的VxLAN over 5G多协议透明接入方案，在5G网络上构建统一二层虚拟隧道，将EtherCAT、PROFINET等主流工业协议的原始以太网帧直接封装传输，无需对原有矿山设备的协议栈进行二次改造，大幅降低了井下通信网络升级改造的成本。通过搭建模拟矿山井下5G专网试验平台开展实测验证。研究结果表明，EtherCAT协议数据的端到端平均时延22.508 ms，最大时延44.794 ms；PROFINET协议数据平均时延21.007 ms，最大时延44.477 ms，两类协议数据时延均可稳定满足矿山井下固定设备状态监控（时延≤100 ms）、辅助作业机器人的常规远程控制（时延≤50 ms）等场景的实时性要求；但对于采掘工作面等需要毫秒级同步精度的强实时控制场景（时延≤1 ms），当前方案尚无法支持，需结合5G URLLC增强特性进一步优化。研究结果可为非煤矿山井下多协议异构设备的无线接入提供一种低改造成本、高通用性的可行技术路径，为智能矿山5G专网的精细化业务承载提供工程参考。

为解决双重预防机制在监管端普遍存在的数据孤岛、风险识别依赖固定阈值、难以穿透企业底层数据等突出问题，探索监管端数智化转型的有效路径，提出“数据穿透—分级预警—响应闭环—执法落地”四级监管框架。该框架通过实现企业底层感知数据与监管端的实时互联，利用时空行为验证、空间静态验证、数据一致性验证等方法，对隐患排查、整改治理及监测数据真实性进行交叉校验。在此基础上，建立预警综合指数模型，实现风险动态识别与分级响应，同时探索基于数字化证据链与“安全风险动态画像”的差异化精准执法路径，提升监管的及时性和精准度。实证结果表明，该模式使矿山监管效能提升超60%，有效降低了事故发生频次，为推动双重预防机制从形式运行向实质运行转变提供了科学方案，为建设更加高效、智能的非煤矿山安全治理体系提供了可行路径。

针对内蒙古某超大型低品位斑岩型铜钼矿（储量9.5亿t，设计规模7万t/d，Cu品位0.165%、Mo品位0.032%），开展了碎磨工艺方案比选研究。矿石属中硬偏硬，且含绿泥石等易泥化矿物。在系统梳理常规碎磨、半自磨及高压辊磨三类碎磨工艺应用现状的基础上，拟定了半自磨+球磨+顽石破碎（SABC）工艺、50 mm给料高压辊磨干法工艺、30 mm给料高压辊磨干法工艺及高压辊磨湿法工艺共4个方案，从设备配置、建设投资、能耗、运营成本及全生命周期费用等方面进行了技术经济比较。结果表明：SABC工艺建设投资最低，较高压辊磨湿法工艺低17.89%，但吨矿生产成本最高（23.55元/t）；高压辊磨湿法工艺吨矿生产成本最低（20.07元/t），较SABC工艺低17.34%。全生命周期费用现值最低的是高压辊磨湿法工艺，表明其长期经济性最佳。综合考虑矿石特性、设备成熟度及全生命周期经济性，推荐采用“圆锥中碎闭路筛分+高压辊磨机超细碎+湿式闭路筛分+一段闭路球磨”的高压辊磨碎磨湿法工艺，以期为同类型超大型低品位铜钼矿碎磨工艺的选择提供参考。

针对海南某滨浅海低品位锆铪砂矿开采分选难题，采用X射线衍射、矿物解离分析仪、扫描电子显微-能谱仪等检测手段系统开展工艺矿物学研究，阐明矿石化学组分、矿物组成、有价矿物嵌布粒度与赋存规律，并利用自制LX-60型立式旋流离心机，开展预先筛分-离心预选抛废可行性研究。结果表明，原矿ZrO₂品位仅0.105 0%，有用矿物锆石仅占0.14%，石英、长石等轻质脉石含量高达86.60%；75%的锆石为粒径0.04~0.20 mm的单体，与脉石密度差异显著，适宜重选抛废，25%的锆石为粒径小于0.05 mm的石英、长石、钛铁矿包裹体，该部分细粒包裹体易导致金属流失；钛铁矿嵌布粒度粗于锆石，重选时同步富集。在预先筛除+0.15 mm粗粒物料后，筛下物料在离心力80g、反冲洗水量4 L/min、给矿量80 g条件下经一次粗选，可获得ZrO₂品位0.483 6%、作业回收率95.50%的预选粗精矿。筛分-离心联合流程锆金属总回收率达93.37%，对原矿总损失率仅6.63%，该工艺实现了大量轻质脉石的高效抛除与锆矿物的预先富集，具备海上原位预选抛废的潜在适用性，可为同类型极低品位锆砂矿预选抛废提供技术支撑。

云南某复杂多金属锡矿微细粒锡石回收率长期偏低，严重制约选矿综合指标提升。通过系统分析锡损失特征查明了锡损失原因。锡损失特征分析表明，锡石嵌布粒度主要集中在5~40 μm，-20 μm粒级占比超过55%，现有磨矿细度下锡石单体解离度仅为31.63%；三级旋流器串联脱泥选择性较差，脱泥溢流中+10 μm锡石金属分布率达63.62%，三级旋流器多级脱泥作业累计锡金属损失约7%；常规机械搅拌浮选机对-10 μm超细粒锡石回收效率不足。通过开展技改试验突破微细粒锡石高效回收的技术瓶颈，结果表明，采用艾砂磨机细磨替代立磨机，-38 μm含量由50%提高至75%，锡石单体解离度从46.37%提升至84.21%；以卧螺离心机一级脱泥替代三级旋流器，沉砂锡回收率提高8.39个百分点；应用微泡浮选柱替代常规机械搅拌浮选机，配合流程结构简化，锡回收率较现场生产提升7.98个百分点；同步优化浮选药剂制度，采用YK-Sn、Sn-705、Sn-F组合捕收剂，锡粗精矿回收率较原有捕收剂提高6.03个百分点。通过细磨、高效脱泥、强化浮选与药剂优化的系统集成，可有效解决微细粒锡石回收难题，该半工业组合流程取得了较好的回收效果。研究结果可为同类复杂多金属锡矿中微细粒锡石的高效回收提供可借鉴的技术路径。

针对新疆某地钛铁矿中钛辉石硅酸盐含量高、现有重选工艺回收率低等问题，开展了系统的浮选试验研究。在原矿TiO₂品位为15.64%，钛铁矿分布率达到77.37%的条件下，以复合二元有机酸为钛辉石抑制剂，采用“脱硫反浮选-钛铁矿正浮选”的选矿工艺流程，闭路试验获得了产率为26.02%，TiO₂品位为45.62%、回收率为76.27%的钛精矿，采用强磁-浮选工艺的钛精矿TiO₂回收率较现有重选工艺提高了8.1个百分点，精矿中钛铁矿含量达91.22%，实现了钛铁矿与钛辉石的有效浮选分离。Zeta电位测定和吸附量测试表明，复合二元有机酸对钛辉石表面电位影响更大、吸附量更高，增大了钛辉石与钛铁矿的可浮性差异，为二者分离浮选提供了依据。

为解决传统工艺锂钠分离困难、产品纯度低的难题，以废旧锂电池回收的电池黑粉料为原料，开展了“硫酸化焙烧-碱浸”提锂工艺的中试研究，并创新性地引入双极膜电渗析技术。中试研究表明，在优化工艺条件（黑粉料与浓酸体积比1∶0.65，540 ℃焙烧3.5 h）下，锂浸出率稳定在99.38%以上，且黑粉料中99.65%的氟进入烟气，浸出液含氟量极低。碱浸后所得镍钴锰渣经二段逆流酸浸，镍、钴、锰的浸出率均大于99.2%，可实现高效回收。针对碱浸液钠含量高的问题，采用双极膜电渗析技术将纯净硫酸锂溶液转化为氢氧根浓度为1.38 mol/L的氢氧化锂溶液和氢离子浓度为1.48 mol/L的稀硫酸。氢氧化锂溶液经纳滤纯化及蒸发结晶，可制备出满足电池级质量要求的氢氧化锂产品。该工艺简洁高效，全流程锂总回收率约为97.9%，经初步成本核算，使用此工艺制备吨锂的总加工成本约为9.41万元，兼具技术可行性与经济竞争力，为废旧锂电池资源化综合利用提供了新思路。

在金属市场价格波动加剧，整体呈现震荡向上的背景下，传统的固定边界品位决策难以适应市场变化，不利于矿山企业的长期发展。基于此，研究了金属价格波动与采矿边界品位动态调整间的内在逻辑与经济机理。利用帝国竞争算法（ICA），结合盈亏平衡分析、多金属品位折算、随机价格预测等模型，构建了集成数据感知、模型决策、智能执行与反馈优化的边界品位动态调整逻辑框架。以某铜多金属矿为例，设置静态均价、价格渐进上涨、随机价格路径及价格-成本双向联动四种情景进行实证分析，结果表明：边界品位与价格水平呈显著负相关，动态调整可有效延长矿山生产年限并提升净现值；随机价格下的最优策略较确定性情景更为保守，可有效规避金属价格下行风险；成本弹性系数对边界品位具有显著调节效应，成本弹性系数增大时，降低利润波动性的同时也削弱了价格上涨时期的利润弹性。未来，矿山企业需聚焦于深度融合地质、市场价格与生产数据，借助智能化技术实现从“静态设计”到“动态响应”的根本转变，以提升整体抗风险能力与资源利用效率。

为做好矿山成本控制管理工作，引导企业降本增效，围绕完全成本构建成本目标体系，基于层次分析法（AHP）、统计分析方法、图表法、案例法对国内外4座中型铅锌矿的完全成本进行系统性的对比、分析和研究。结果表明：矿山完全成本控制应将采矿方法作为关注重点，完全成本占比由大到小依次为生产成本、税金及附加费、管理费用、营业费用、财务费用；矿山完全成本具有规模效应，规模越大，产品单位成本越低；对于同等生产规模矿山，国外矿山完全成本比国内高；对于中型铅锌矿山，铅完全成本在10 000~17 000元/t之间，锌完全成本在6 000~12 000元/t之间。研究结果可为铅锌矿山在实际生产中控制成本提供参考借鉴。