随着矿山开采深度的增加，空场采矿法面临着更大的安全隐患与环境压力。充填采矿法作为一种安全和绿色的采矿技术，已广泛应用于矿山开采中。以某大型铜矿为研究对象，结合理论分析和数值模拟方法，对上向分层点柱充填采矿法的采场结构参数进行优化研究，系统分析采场长度、点柱尺寸和点柱中心间距等参数对采场稳定性和矿山生产能力的影响。结果表明，当采场长度为65 m，点柱尺寸为5 m×5 m，点柱中心间距为15 m时，矿山采场的稳定性较高且生产效率最佳。该采场结构参数优化方案不仅能有效保障矿山的安全开采，还能提高资源利用率，为类似矿山的充填开采技术应用提供了科学依据。

充填配料系统的计量误差是影响充填体质量的关键因素，为揭示由计量误差引起的质量分数和泵送剂掺量波动对充填料浆工作性能的影响，基于水泥水化机理和泵送剂作用原理，利用响应面和方差分析法开展力学性能、流动性能和流变性能试验，并进行工业试验，确定最优质量分数和泵送剂掺量。结果表明：（1）质量分数和泵送剂掺量在±1%的范围内波动时，主效应显著影响充填体28 d强度、稠度、坍落度、扩展度和平均黏度系数，交互效应显著影响28 d强度、稠度和平均黏度系数；（2）质量分数和泵送剂掺量波动会导致充填料浆内自由水比例发生变化，从而影响充填材料工作性能；（3）建议该矿质量分数波动范围应保持在78%~79%，泵送剂掺量波动范围应保持在1%~2%。研究结果可为充填配料系统建设和配料设备精度调校提供理论依据。

为了快速、无损监测植物叶绿素含量，通过设定两种不同的微生物复垦处理(接菌和对照)，并选取6种草本植物（沙打旺、紫花苜蓿、羊草、冰草、老芒麦、无芒雀麦)按4种豆禾混播比例(1∶1、1∶2、1∶3、2∶1)进行试验，分别测定试验小区内沙打旺的叶绿素含量及光谱反射率。采用原始光谱、原始光谱倒数的对数及一阶微分3种指标，结合BP神经网络回归、支持向量机(SVM)回归、随机森林(RF)回归3种建模方法，针对不同处理下的植物光谱特征曲线建立模型。结果表明：接菌处理提高了叶绿素含量，在不同混播比例下，叶绿素的含量也各有差异；与原始光谱曲线相比，其倒数的对数、一阶微分建模在精度上有不同程度的提升，其中一阶微分的建模精度最佳；在微生物复垦条件下，RF回归模型精度最高；在不同种植比例条件下，豆禾1∶2和1∶3区域使用BP神经网络回归建立的模型精度高，而1∶1和2∶1区域的光谱样本则更适合采用RF回归方法。

粗骨料充填体的刚度大、韧性差，局部储能积聚，易引发安全问题。掺加纤维有利于改善充填体的韧性和延性，增强其力学性能。以金川龙首矿的粗骨料、废石、棒磨砂、河砂为原材料，探究纤维掺加工艺对充填体单轴抗压强度的影响效应。运用Design-Expert软件分析各因素(料浆质量浓度、纤维体积率、水泥掺量)对充填体早期力学性能的影响并进行参数优选，建立早期单轴抗压强度值与各因素之间的非线性回归模型，揭示不同因素之间的交互效应，并对掺加纤维后的充填料浆材料成本进行核算。研究结果表明：掺加纤维能显著提高充填体的抗压强度，相较于不含纤维的空白组(3.03 MPa)，方案Ⅱ（先充填物料湿拌，再分3次掺加纤维)的充填体强度为4.35 MPa，增幅为43.56%，为最优方案；纤维增强充填体早期力学性能的显著性影响因素为料浆质量浓度>水泥掺量>纤维体积率，料浆质量浓度与水泥掺量之间交互效应最显著，验证了回归模型的可靠性；掺加纤维后充填料浆材料成本仅增长0.67%~15.6%，在满足充填体强度要求的前提下，可适当降低粗骨料含量和水泥用量，也可降低成本。

为优化矿山废石–尾砂胶结充填体力学强度性能，采用响应面法中的Box-Behnken设计三因素三水平试验，系统探究废石粒径(0~−5 mm、+5~−10 mm、+10~−15 mm)、质量浓度(84%、86%、88%)与砂率(53%、60%、67%)三因素对充填体不同养护龄期(7 d和28 d)下单轴抗压强度的协同影响机制，同时引入传统正交试验，与响应面法进行预测精度及效率对比。响应面法试验结果表明：废石粒径对充填体的早期强度起主导作用，质量浓度对后期强度的影响较为显著，并且废石粒径与质量浓度的协同效应最为显著，二者共同调控充填体骨架稳定性及界面黏结性能。经过试验验证，基于响应面法获得的充填体强度预测模型的准确度(R²)为0.994 9(7 d)和0.983 7(28 d)，对应的充填材料最优配比为废石粒径+5~−10 mm、质量浓度85.5%、砂率58.6%；正交试验结果表明：废石粒径在早期及后期对充填体强度起主导作用。研究证实响应面法可有效解析多因素非线性耦合关系，预测精度较传统正交试验法显著提升。

为实现地表保护区内金属矿的安全、高效开采，以排山楼金矿边坡下倾斜矿体开采为工程背景，系统研究了倾斜矿体采空区顶板冒落特性、冒落拱稳定条件及其控制利用技术，分析得出了排山楼金矿倾斜矿体服从拱形冒落模型的特征，建立了边坡下倾斜矿体临界冒落跨度和冒落高度的数学关系式，提出了以分区开采模型为核心的采空区冒落进程控制方案，研发了分区空场开采嗣后集中充填采矿工艺技术。现场实践结果表明：采用此采矿工艺后，采矿成本下降了26.8 元/t，产能提高了20%，矿石损失率降低了1.5%，贫化率下降了3%，采出金属量增加了427.5 kg，该方法既满足了排山楼金矿地表保护需求，又可达到低成本、安全、高效开采的目标。研究结果可为地表保护区内低品位矿体的开采提供技术参考。

切割天井施工作为阶段空场嗣后充填采矿法中的关键工序之一，其施工质量直接关系后续爆破形成切割槽的效果，最终影响回采时大规模崩矿质量。针对传统人工视距操作天井钻机施工切割天井存在智能化程度低、安全风险高、职业伤害大等问题，结合山西紫金斑岩矿矿体开采现状和赋存条件，对现有切割天井施工方式进行了优化，实现切割天井施工智能化。提出了作业参数动态寻优控制技术，采用“爬山法”实现参数动态寻优，通过基于5G通信技术的远程智能控制系统实现自主高效连续钻进。工业应用结果表明：搭载远程智能控制系统的天井钻机在有破碎带的复杂岩层中也可以保持高精度的导孔、扩孔作业，导孔、扩孔平均进尺分别达1.75 m/h和1.375 m/h，偏斜率仅0.68%，可为其他场景中井筒的无人化施工提供参考。

为探究振荡截盘不同截割参数对截割性能的影响，采用离散单元法对振荡截盘的截割过程进行模拟，研究了偏心距、振荡频率、进给速度和截割深度对截割性能的影响。结果表明，相比于无振荡截盘破岩，振荡截盘破岩的平均载荷明显降低，进给速度分别为60 mm/s、90 mm/s、120 mm/s、150 mm/s、180 mm/s时，相比于无振荡工况，有振荡工况下的截盘平均载荷分别降低了37.37%、44.19%、57.47%、60.32%、61.25%。相同工况下，随着偏心距的增大，平均载荷先减小、后趋于稳定；随着进给速度的增大，平均载荷逐渐减小，最大载荷先逐渐增大、后趋于稳定；进给速度小于等于90 mm/s时，平均载荷随振荡频率的增大而增大，进给速度大于90 mm/s时，振荡频率越大，平均载荷越小；截割深度为40 mm时，平均载荷和最大载荷均最小。振荡截盘的偏心距、振荡频率、进给速度和截割深度为3 mm、60 Hz、150 mm/s、40 mm时，截割性能最优。研究结果可为振荡截盘截割参数的确定提供参考。

黑龙江某多金属矿的银、铅、锌、铁、锰和硫含量分别为330.52 g/t、0.57%、0.29%、25.77%、9.05%和3.38%，且碳含量高，矿物嵌布关系复杂，银、铅、锌部分包裹在铁锰矿物中，导致精矿品位和回收率难以保证。为了实现矿石中有价组分的综合回收，采取“银铅锌混浮-铁锰磁选”的工艺流程，开展了全流程闭路试验，试验获得的银铅锌混合精矿的银、铅、锌品位分别为3 010.80 g/t、5.39%和2.37%，回收率分别为83.35%、89.61%和77.55%；铁精矿的铁品位和回收率分别为60.97%和8.01%，铁总回收率为71.89%；锰精矿的锰品位和回收率分别为18.30%和76.38%；全流程尾矿产率为50.23%，尾矿的银、铅、锌品位分别为35.07 g/t、0.055%和0.068%。试验通过在银铅锌混合浮选中采用硫酸铜作为活化剂，丁黄药+丁铵黑药作为捕收剂，实现了银铅锌较高回收率的综合回收，同时有效地回收了铁和锰，且回水可以回用于生产。

废弃矿井不仅残存大量可利用资源，而且潜藏诸多风险因素。为了科学决策出再利用模式，并兼顾治理诸多废弃矿井风险，构建了包含技术风险、安全风险、环境风险、社区风险、法律风险和金融风险6个维度的废弃矿井风险框架，并利用LEC风险评估法进行再利用风险评估。然后从风险管理角度出发，提出采用改进的层次分析法(IAHP)和TOPSIS相结合的方法决策出最佳的废弃矿井再利用模式。最后以京西矿区关闭矿井木城涧煤矿为例进行验证。结果表明：该关闭矿井高风险因素主要集中在安全风险和社会风险上，并通过计算优选出生态旅游的再利用模式。这种基于风险管理的方法可以为优选废弃矿井再利用模式提供参考，并能有效地减轻矿井关闭带来的负面效应。