淺談海洋采礦及對我國海洋礦產開發的指導

耿曉陽

(中國礦業大學礦業工程學院，江蘇 徐州 221116)

隨著人類社會的發展，科技的進步，能源的消耗速度越來越快，世界各國都在為21世紀的能源短缺而尋找著其它辦法。諸如風能、核能、生物能等新能源的開發。然而，煤炭和其它能源礦物仍是社會發展強大基礎的現實很難在短時間內改變。隨著陸地上礦物資源的短缺，海洋這個巨大的儲能空間就成為了各國發展的重要倚重所在，世界各國的海洋礦產資源開發對于我國在海洋礦產資源的利用將會有所引導。

1 海洋礦產資源的分類及特點

1)濱海砂礦是一類在濱海環境下形成的具有重要工業或經濟價值的礦砂。已探明的濱海砂礦達數十種，其中：金屬礦物中的鈦鐵礦、金紅石、鋯石、磁鐵礦(鈦磁鐵礦)對于航天工業及核工業具有重要意義;稀有金屬礦物中的錫石、鈮鉭鐵礦亦在航天工業或核工業中發揮著重要作用;稀土礦物中的獨居石、磷釔礦所含稀土資源在高新技術工業領域應用廣泛;貴金屬礦物中的砂金、金剛石、銀、鉑等具有極高的經濟價值;非金屬礦物中的石英砂、貝殼、琥珀等亦含有一定價值。在當前的海底礦產資源開發利用中，其產值僅次于海底石油和天然氣。世界上已有30多個國家或地區正在進行濱海砂礦的勘探和開采工作。

2)海底煤礦是指埋藏于海底巖層中的煤礦，其作為陸地煤礦的一個補充資源已有多年的開采歷史，近年來更是被看成一種潛在巨大資源日益被世界各國重視。如今，英國、土耳其、加拿大、智利、澳大利亞、新西蘭、日本等國均有不同規模的海底煤礦開采、開發。然而，由于海底煤礦所處位置的特點與陸地煤礦具有很多不同，這使得海底煤礦開采有了更大的難度。一方面，海底煤礦的巷道開掘支護及后期維護需要在技術上更進一步;另一方面，海底煤礦開采過程中通風系統、排水系統、供電系統、排矸系統等較陸地煤礦需要更好的維護;再有煤礦開采后采空區的處理在技術上比陸地煤礦也具有更高要求。同時，從經濟角度考慮，開采海底煤礦比開采陸地煤礦存在不利因素。因而，海底煤礦技術應用方面仍有待進一步提高。

3)深海采礦作為一項從20世紀50～60年代開始逐漸興起的能源研究方向，雖然在經歷了20多年的熱潮，到20世紀90年代逐漸冷卻下來。但作為21世紀最有價值的礦產資源，深海礦物的開發在進入新世紀以來，又一次成為各國海洋資源利用的主要研究方向。世界各國在這方面又開始增加投入，都希望能在海洋能源利用方面進入領先之列。深海礦物主要包括三種類型：大洋多金屬結核礦、富鈷結核和海底甲烷水合物、海底熱液礦床等。其中多金屬結核礦和富鈷結殼均含有豐富的鎳、鈷、錳、銅等戰略金屬，我國陸地金屬上除鎳以外，其它三種長期供應不足。甲烷水合物作為一種有望替代煤、石油等傳統能源的21世紀新興能源，其儲量豐富，具有極廣闊的應用前景。3種結核采礦方法見表1。

表1 3種結核采礦方法

2 我國海洋采礦的現狀

1)我國是一個濱海砂礦資源豐富的國家，近年來發現濱海礦砂20多種，目前已探明的具有工業儲量的濱海礦種主要有鋯石、鈦鐵礦、獨居石、磷釔礦、金紅石、磁鐵礦、砂錫礦、鉻鐵礦、鈮鉭鐵礦、砂金礦等，此外還發現有金剛石和砷鉑礦，其中許多礦產的含量都在工業品位線以上。這樣豐富的資源儲量是充分開發利用的基礎。但是我國的濱海砂礦開采從20世紀80年代才逐漸開始，到目前為止，濱海砂礦累計開采量僅占探明儲量的5%，在海砂的開采利用方面，我國仍與國際先進水平有較大差距。同時，我國在相關產業立法規范仍不是十分健全，導致海砂開采產業秩序混亂，從開采可行性論證到具體開采過程中都存在不小的漏洞;海砂盜采現象的發生，并且屢禁不止，嚴重者已使礦產賦存地帶生態遭到嚴重破壞。

2)由于我國是一個陸地煤炭資源豐富的國家，海底煤礦只是陸地煤礦的一個補充，因而海底采煤技術在我國起步較晚。山東龍口北皂煤礦在經歷數年發展后，成為我國第一個海底煤礦，逐步形成了一套完整技術，發展了在世界上領先的海底綜采放頂煤工藝，填補了我國在海底煤礦開采研究上的空白，使得我國海底采煤技術達到國際水平。然而，由于海底煤礦所處位置的特殊性，導致其在防治水災、火災以及巖層頂板控制方面有較大困難，特別是在深海軟巖層頂板控制這一技術障礙上難有突破，而且從產出和投入角度來看，經濟效果不明顯。

3)我國深海采礦發展起步較早，是世界上5個國際海洋底部多金屬結核礦開采先驅投資者之一。在充分總結國外深海采礦技術研究經驗和存在問題的基礎上制定出優先發展由集礦機、泵提升組成的流體提升采礦方法的規劃。同時，在深海采礦試驗研究方面，我國已經達到了國際先進水平，建成了占地4 000 m2的海洋采礦綜合實驗室。

3 結語

1)21世紀的礦業開發一定是由陸地向海洋發展的。我國作為一個發展中國家，要在新的世紀實現更進一步的發展，必須有豐富的礦產資源作為保障，海洋礦產資源正是一塊有待開發和利用的巨大寶藏。

2)海底煤礦的開發和利用應進一步給予技術和經濟上的支持，在已有經驗的基礎上，更加合理的進行海底煤礦開發。

3)盡快制定出濱海砂礦產業的相關規范，建立健全有效的法律制度，在實現海砂經濟效果的同時，盡可能保護原有生態環境，達到人與自然和諧共處的目的。

4)深海采礦技術應加大創新力度，并充分利用國際間交流，形成一套完善的具有自主知識產權的深海多金屬結核開采技術。

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［3］ 李 偉．海洋礦產開采技術［J］．中國礦業，2003(1)：44－46．

［4］ 劉同有．國際采礦技術發展趨勢［J］．中國礦山工程，2005，34(1)：35 －40．