重大突破！北科大助力向地球更深处进发！

日前，北科大校土木与资源工程学院纪洪广教授牵头实施的国家“十三五”重点研发计划项目“深部金属矿建井与提升关键技术”（项目编号: 2016YFC0600800）,顺利通过科技部组织的综合绩效评价和考核验收。

该项目针对金属矿深部地层条件的特殊性和复杂性，通过联合科技攻关，全力破解1500m以上深深竖井建设和大吨位高速提升这两大“卡脖子”技术难题，为1500m以上深矿产宝藏开发提供了核心技术和重大装备，标志着我国在深井建设技术和深井大吨位提升技术与装备研发能力研究方面已跃居世界前列，对摆脱国外技术封锁，保障国家资源安全和国民经济健康稳定发展具有重要战略意义。

项目背景

矿产品是工业的食粮，是国民经济和社会发展所依赖的重要物质基础。随着国际社会局势的变化和国家之间在政治、经济、军事等方面博弈的加剧，提高矿产资源开发能力，扩大矿产资源储备，降低对国外资源依存度，是保障国家资源安全和社会经济稳定的重大战略，这在当今国际社会形势下尤为重要，也尤为迫切。习近平总书记指出：“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。随着浅部资源的枯竭，向地球深部“要资源”，即通过深部资源的规模化开采来保障国家发展对矿产品的需求，是世界各国争先抢占的重要战略领域。

在矿山中，矿井井筒担负着整个矿井的运输、通风、通讯、供电等重要功能，是矿山的咽喉，是保障矿山生产与安全的生命线工程。因此，要进行深部资源的规模化开采，首先必须要破解深井建设和大吨位快速提升两大关键技术瓶颈。然而，随着井筒深度的增加，地层深处的地应力、孔隙水压以及地层温度都不断升高。面对深部地层条件的复杂性、不确定性和未知性，深井工程建设和提升装备安全面临着越来越多的困难和挑战。因此，开展深地工程技术研究，打通通往地球更深处的通道，一直是国内外采矿业共同面对的重要问题。

目前，尽管世界上最深的矿井井筒已经接近3000m，但由于地质条件、建设要求的差异和核心技术的保密，所能借鉴的深井建设技术和工程经验并不多。在深井提升技术和装备方面，国外大都采用双级或多级提升、缠绕式（也称布莱尔式）提升装备，提升能力受到很大限制，难以满足规模化开采的需求。

技术突破

项目执行期间，项目科研人员与企业、施工单位领导和工程技术人员密切协作，深入现场，调查研究，将研究成果与示范工程建设深度融合，修订设计方案，落实工程条件，优化工程进度，改革施工措施。战严冬，熬酷暑，一次次深入掘进工作面，采集科研数据，监测工程质量。经过项目组成员六年多共同努力，在深竖井工程建设和大吨位提升技术及装备配套方面取得重大突破。

针对金属矿硬岩地层特点和深部复杂条件，建立了金属矿深竖井建设工程风险控制与快速成井基础理论，突破了深部地层精准探测、硬岩高效破岩、集束孔掏槽、边孔定向切割、高压水封控等深井建设关键技术难题，研制出大断面全液压伞钻、大功率全液压抓岩机、迈步式整体模板等关键工艺装备，研发出低冲击高韧性与低渗透强抗腐深井井壁混凝土、韧性释能与渗透释压适配型深井井壁结构等深井结构与新材料，形成了金属矿1500m以上深竖井建设技术体系和成井工艺配套装备。

针对深部金属矿大规模开采对提升能力需求，突破传统摩擦轮提升设计及控制理论，研究出楔形支撑摩擦轮结构与制造工艺，攻克了摩擦轮应变、钢丝绳张力不平衡等技术难点，破解了8绳摩擦式提升装置关键技术瓶颈；研发了提升机超大功率变频传动控制系统，破解了大功率变频器开关频率与控制性能的矛盾，解决了深井提升机钢丝受力震荡和精确起停车难题。形成了1500m深井大吨位高速提升系统设计、制造能力和可靠性保障技术体系。

示范应用

依托项目研究成果建设的示范工程-莱州汇金股份有限公司纱岭金矿主竖井井筒深度达1551.8m，井筒直径6.8m，是亚洲最深井。该井的提升系统提升高度1548m，轻量化提升箕斗容积33立方米，有效装载能力达53吨，设计最大提升速度18.2m/s，最大传动功率13.1兆瓦。多项技术指标创世界之最。在世界上首次实现了1500m级深度单井、单套提升系统750万吨/年提升能力。