深地開采，膏體先行

吳愛祥　李紅　楊柳華　程海勇

摘要：淺部金屬礦資源已接近枯竭，未來金屬礦開發(fā)將進(jìn)入地下深部空間。在深部開采環(huán)境中，面臨著高地應(yīng)力、高井深、高地溫及動力擾動等難題，亟需發(fā)展與此特殊復(fù)雜開采環(huán)境相適應(yīng)的采礦技術(shù)與工藝。膏體充填采礦法具有采場不脫水、接頂好及強度高等特點，是深部資源安全、綠色及高效開發(fā)的可靠方案。介紹了膏體充填的基本概念、主要工藝流程及技術(shù)優(yōu)勢，對國內(nèi)外深地充填現(xiàn)狀及其研究成果進(jìn)行了總結(jié)分析，探討了深地充填中存在的技術(shù)難題及技術(shù)發(fā)展展望，并結(jié)合贊比亞謙比希銅礦東南礦體的膏體充填系統(tǒng)這一典型工程實例，對深地充填的應(yīng)用進(jìn)行了實踐總結(jié)。

關(guān)鍵詞：膏體充填;深地開采;綠色采礦;研究現(xiàn)狀;工藝流程

中圖分類號：TD853.34 文章編號：1001-1277（2020）09-0051-07

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20200908

引 言

金屬礦是經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，淺部資源經(jīng)過長期大規(guī)模開采已接近枯竭，未來金屬礦開發(fā)將進(jìn)入1 500～3 000 m以深的地下空間[1]。然而，深部資源開發(fā)需要克服一系列重大難題。首先，高地應(yīng)力問題，大量文獻(xiàn)資料顯示，高能級巖爆與礦震、軟巖大變形、采空區(qū)大面積失穩(wěn)、冒頂和片幫等動力災(zāi)害問題在金屬礦深部開采中時有發(fā)生，且難以精準(zhǔn)預(yù)測和有效防治;其次，巖層溫度隨深度以10～40 ℃/km的梯度增加，深地高溫環(huán)境惡化了井下工作環(huán)境，有效降溫又將顯著增加采礦綜合成本[2]。為防治深部采礦安全隱患，避免發(fā)生工程災(zāi)害，并最大限度地保證礦山的規(guī)?；a(chǎn)，亟需發(fā)展與深地特殊環(huán)境相適應(yīng)的采礦技術(shù)與工藝。

膏體充填采礦法具有采場不脫水、接頂好及力學(xué)性能高等優(yōu)勢，是深部高地應(yīng)力、高井深、高地溫及高擾動條件下安全、綠色及高效開采的可靠方案[3]。相較于傳統(tǒng)充填采礦法，在顯著降低充填成本的同時，膏體充填體能夠達(dá)到良好的接頂性能及力學(xué)性能，可有效吸收轉(zhuǎn)移應(yīng)力、緩解區(qū)域地壓。膏體充填技術(shù)為控制深部硬巖巖爆、軟巖大變形提供了解決方案，在安全、環(huán)保、經(jīng)濟和高效方面具有突出優(yōu)勢[4-5]。

隨著深度的增加，膏體充填同時面臨一系列挑戰(zhàn)。首先，高井深增加了膏體管道輸送的難度，確保膏體低能耗穩(wěn)定輸送，降低管道磨損、避免出現(xiàn)堵管和爆管等問題是深地膏體充填技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵;同時，深地高應(yīng)力及高擾動環(huán)境對充填體力學(xué)性能提出了更高要求，對充填體變形規(guī)律及其機理的研究具有重要的理論指導(dǎo)價值;此外，深地高溫與高礦化水養(yǎng)護(hù)環(huán)境對充填體力學(xué)性能的作用不可忽視。為更好地應(yīng)對深地膏體充填所面臨的挑戰(zhàn)，文章梳理了當(dāng)前國內(nèi)外深地充填技術(shù)主要研究成果;針對深地充填面臨的挑戰(zhàn)及研究現(xiàn)狀，提出了深地膏體充填的發(fā)展構(gòu)思;并以深地膏體充填典型工程為例進(jìn)行了實踐總結(jié)，以期引起學(xué)界對相關(guān)難題的共同關(guān)注，推動深地膏體充填的理論發(fā)展與技術(shù)應(yīng)用。

1 深地開采面臨的問題

1.1 深地資源開采國家戰(zhàn)略

在深地資源開發(fā)方面，澳大利亞、南非、美國和加拿大等礦業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼提出深部資源探測及開采計劃。中國亦十分重視，國務(wù)院于2006年將深層和復(fù)雜礦體采礦技術(shù)及無廢開采綜合技術(shù)列入礦產(chǎn)資源領(lǐng)域的優(yōu)先主題[6]。隨后，“中國地下4 000米透明計劃”正式在2009年公布的中國科學(xué)院戰(zhàn)略研究報告《創(chuàng)新2050：科學(xué)技術(shù)與中國的未來》中被提出[7]。2016年習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會上指出“向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題”[8]。深部礦產(chǎn)資源評價理論與預(yù)測、深部礦產(chǎn)資源開采理論與技術(shù)等研究項目相繼啟動，深地資源開發(fā)已上升為國家戰(zhàn)略。

1.2 面臨的難題

隨著開采深度增加，采礦作業(yè)面臨著一系列難題。例如：維護(hù)整體及巷道穩(wěn)定性，以及應(yīng)對采場高溫、涌水及巖爆等突出問題。深地礦巖環(huán)境復(fù)雜，在高地應(yīng)力及高擾動作用下，如何保證充填體質(zhì)量，控制巖爆等災(zāi)害的發(fā)生，維護(hù)巷道穩(wěn)定性;深部大面積連續(xù)采礦作業(yè)，如何控制巖體與充填體的移動，保證整體穩(wěn)定性;深度超過千米時，地溫可達(dá)30 ℃～50 ℃，如何保障工作人員的健康和工作能力，以及設(shè)備工作效能，降低生產(chǎn)事故率并提高生產(chǎn)效率;深部水文地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，如何應(yīng)對涌水及高礦化水對充填體侵蝕等[9]。上述問題對深部采礦提出了挑戰(zhàn)，而深部膏體充填是解決上述難題最行之有效的方案之一，可顯著緩解巖爆威脅，克服深部地壓難題，并起到隔溫效果[10-11]。

2 深地膏體充填及其研究現(xiàn)狀

2.1 膏體充填技術(shù)

膏體充填是將選礦廠排放的低濃度全尾砂料漿進(jìn)行深度脫水，并與膠結(jié)材料、改性材料和水等攪拌均勻，制備成高濃度和流態(tài)化的膏體料漿，在重力或外力作用下通過管網(wǎng)運輸至井下采空區(qū)，實現(xiàn)特定充填目標(biāo)的過程，典型工藝流程[4]見圖1。通常選用普通硅酸鹽水泥作為膠結(jié)材料;改性材料包括早強劑、減水劑、泵送劑、粉煤灰及水淬渣等，用于改善膏體的流動及力學(xué)性能。

膏體是由多尺度散體顆粒與水混合而成的復(fù)雜體系，其量化定義較為困難，評價時需綜合考慮多因素影響[12]。國內(nèi)外常用塌落度（15～25 cm）[13]、屈服應(yīng)力（>100 Pa）[14]、20 μm以下細(xì)顆粒占比（>15 %）[15]作為評價指標(biāo);另有學(xué)者用分層度（<2 cm）[16]、飽和率（101.5 %～105.3 %）與泌水率（1.5 %～5.0 %）[17]等指標(biāo)補充評價。

2.2 深地膏體充填研究現(xiàn)狀

近年來，圍繞特殊極端條件下的膏體充填開展了大量研究工作，為發(fā)展深地高應(yīng)力、高井深、高地溫及高礦化水特殊環(huán)境下的膏體充填技術(shù)奠定了重要基礎(chǔ)。

2.2.1 高應(yīng)力作用下充填體變形

針對充填體的破壞機理、力學(xué)性能及其與圍巖的作用等，國內(nèi)外學(xué)者已開展了大量研究，并取得了一系列重要成果[10，18-20]。開展深地高應(yīng)力環(huán)境下的相關(guān)研究對于解釋深地充填體的長期服役力學(xué)機制及其與圍巖的相互作用至關(guān)重要[21]。目前，此類研究多以室內(nèi)試驗為主。例如：部分學(xué)者借助室內(nèi)試驗分析了側(cè)限高應(yīng)力約束下的充填體變形規(guī)律及本構(gòu)關(guān)系[22-23]，以新城金礦埋深800 m、豎向應(yīng)力25.5 MPa為背景，測試了最高32 MPa載荷下充填試塊的側(cè)限壓縮系數(shù)及模量，二者與加載應(yīng)力滿足對數(shù)函數(shù)關(guān)系;于跟波等[24]研究了充填體的固結(jié)變形特性與機理;另有學(xué)者對高應(yīng)力下頂板充填體破壞形式進(jìn)行了研究并提出了預(yù)防措施[25]。目前，針對深地高應(yīng)力作用下的充填體變形破壞及其機理還需系統(tǒng)深入研究，為深地膏體充填設(shè)計提供理論指導(dǎo)。

2.2.2 高井深充填管輸技術(shù)

高井深條件下輸送帶來的主要問題是管道的磨損，尤其是充填鉆孔的損壞[26]。高井深料漿輸送速度與壓力均較大，尤其是非滿管流狀態(tài)下，料漿垂直下落必然產(chǎn)生極大的沖擊，不規(guī)則的充填物料顆粒加大了對管壁的磨損?；谀壳暗墓こ贪咐皵?shù)值模擬結(jié)果，在膏體輸送的管網(wǎng)中，充填鉆孔底部磨損最為嚴(yán)重，其次為垂直部位，水平管道磨損最小。受管道磨損影響較為嚴(yán)重的國內(nèi)礦山有會澤鉛鋅礦、金川鎳礦等，以金川鎳礦為例，在二礦區(qū)東部充填系統(tǒng)中由于鉆孔磨損廢棄，共計設(shè)計施工66個鉆孔，而西部也達(dá)47條，大量鉆孔致使地表無處可打孔，并產(chǎn)生高昂的施工設(shè)計費用[27]。

垂直管道鉆孔磨損的主要影響因素：一是輸送介質(zhì)本身，包括膏體配比、顆粒形狀及流速等;二是充填管網(wǎng)，包括管網(wǎng)空間布置及管道材質(zhì)等。針對前者，主要是優(yōu)化顆粒形態(tài)、改善料漿流態(tài)，減小高速尾砂顆粒對管壁金屬的切削作用。由于原位環(huán)境復(fù)雜、實時監(jiān)測技術(shù)發(fā)展緩慢，該領(lǐng)域的研究以數(shù)值模擬為主，應(yīng)用流體軟件并考慮固液之間的雙向耦合，分析物料中的顆粒表觀特征對管壁的磨損影響。部分模擬研究表明：在深井輸送過程中管道的磨損與顆粒的外形、碰撞頻率、速度及角度密切相關(guān)[28]，降低顆粒粒徑可減小磨損[29]，降低輸送流速是控制磨損的關(guān)鍵[30]。

為降低管網(wǎng)磨損，通過合理優(yōu)化管網(wǎng)布置可取得較好效果，基于國內(nèi)外工程實踐及理論研究成果，目前主要采用兩大類方式：

一是減小單程垂直段高度或滿管輸送，實現(xiàn)管道輸送泄壓、減緩料漿沖擊速度，以降低對管道的沖刷和磨損。減壓池（見圖2）及管道折返式（見圖3）降壓輸送系統(tǒng)、變徑滿管流系統(tǒng)[31-32]等被廣泛應(yīng)用于輸送管網(wǎng)中。就工程應(yīng)用角度而言，前兩者均會增加一定的工程量，提高技術(shù)的應(yīng)用成本，而變徑滿管流系統(tǒng)在使用過程中很難實現(xiàn)理想的滿管輸送。

二是改變易磨損的底部結(jié)構(gòu)，即設(shè)計一個可更換的鉆孔底部裝置并及時更換，以提高鉆孔整體使用壽命。目前，應(yīng)用較為成熟的是緩沖壺結(jié)構(gòu)設(shè)計[31]，其基本結(jié)構(gòu)見圖4，此結(jié)構(gòu)可避免料漿直接沖擊管壁，料漿在重力勢能作用下高速沖擊緩沖壺底部物料并實現(xiàn)減速，可顯著降低磨損率。

2.2.3 多場耦合作用下充填體力學(xué)性能及演化機理

膏體充填體的力學(xué)性能主要受內(nèi)部因素（充填材料及配比等）及外部養(yǎng)護(hù)環(huán)境（溫度、濕度及壓力等）的影響[33-35]。針對深地高地溫、高應(yīng)力及高礦化水養(yǎng)護(hù)環(huán)境對充填體力學(xué)性能的影響，Bruno Bresson等[36]發(fā)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)溫度對膏體充填體的力學(xué)性能影響顯著。溫度升高（200 ℃以內(nèi)）對充填體強度發(fā)展有益，但其影響也取決于充填水灰比及礦物組成[37]。溫度增加對充填體強度及內(nèi)部孔隙的影響主要體現(xiàn)在養(yǎng)護(hù)初期[38-39]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)壓力養(yǎng)護(hù)條件有利于提升充填體強度[40-41]，而養(yǎng)護(hù)濕度的增加會導(dǎo)致充填體早期強度減小[42]。地下充填涉及傳熱、滲流、力學(xué)、化學(xué)（熱-水-力-化）多場耦合問題（見圖5），而非單一因素影響[43]。對于多因素耦合作用，陳順滿[44]系統(tǒng)研究了膏體充填體在壓力和溫度耦合作用下的力學(xué)性能發(fā)展規(guī)律，并建立了對應(yīng)的強度預(yù)測模型，揭示了膏體充填體的熱-水-力-化多場性能關(guān)聯(lián)機制。充填體在高礦化水環(huán)境中易受侵蝕，研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度硫酸鹽及溫度耦合作用對膏體充填體強度影響顯著[45-46]。膏體在氯鹽侵蝕下早期蠕變較小而后逐漸增大，在高應(yīng)力與持續(xù)的腐蝕作用下，充填膏體出現(xiàn)加速蠕變現(xiàn)象[47]。對深地特殊環(huán)境下充填體強度發(fā)展規(guī)律及其演化機理的深入研究，將有助于推動深地膏體充填工藝及材料的發(fā)展，保證充填的效率及效益。

3 深地膏體充填的挑戰(zhàn)與展望

膏體充填是解決深部資源回采問題的重要支撐技術(shù)，但在解決復(fù)雜問題的同時，為適應(yīng)重大挑戰(zhàn)，膏體充填也存在著自我變革的必要，在諸多關(guān)鍵技術(shù)、新材料及高性能裝備研發(fā)等方面有待突破。

3.1 深井管道輸送技術(shù)

淺部充填輸送技術(shù)通常關(guān)注輸送過程中沿程阻力的降低[48]，而膏體深井管道輸送的挑戰(zhàn)是輸送系統(tǒng)的減壓與減磨[49]。一方面，通過提高輸送過程阻力以降低料漿對管道沖擊作用成為研究的熱點。就管道輸送系統(tǒng)也已提出了滿管流輸送、緩沖壺、減壓池及管道折返式減壓等技術(shù)[31，50]，但仍然存在諸多問題。此外，輸送介質(zhì)方面，主要通過優(yōu)化膏體的物料級配及配比等以改善膏體的可輸性能，但目前對級配的研究主要集中于力學(xué)強度等方面[51-52]，較少針對泄壓減磨開展研究，如提出適用于深井充填的物料配比、流變與井深關(guān)系模型等。研發(fā)高井深下的減壓新方法和新措施，應(yīng)注重發(fā)揮輸送系統(tǒng)與輸送介質(zhì)二者的協(xié)同效應(yīng)，共同實現(xiàn)深井輸送減磨，從而保證深井充填系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。

3.2 深部充填環(huán)境特殊材料

1）高強速凝充填材料。在深部高應(yīng)力的影響下，生產(chǎn)能力大的超大型空場采礦法、空場嗣后充填等采礦方法無法滿足采場安全需求，因此安全系數(shù)較高的分層充填采礦法、進(jìn)路式回采及小采場采礦在深部開采中應(yīng)用較多。由于其回采周期短，工序協(xié)調(diào)復(fù)雜，對膠凝材料早期強度要求較高。傳統(tǒng)充填材料存在凝結(jié)時間長、早期強度低等問題[53-55]，充填體不能及時支撐圍巖變形、控制圍巖應(yīng)力顯現(xiàn)，影響了深部開采的順利實施。為此，需研發(fā)膏體料漿促凝改性材料，以實現(xiàn)充填材料高強速凝，能夠快速有效地支撐高應(yīng)力巖體，為多采區(qū)連續(xù)回采提供技術(shù)保障。

2）充填隔熱材料。受地溫的影響，深部采場溫度以10～40 ℃/km的幅度增加，以目前全球開采深度最深的姆波尼格金礦為例[56]，采場溫度可達(dá)60 ℃以上。在古德生院士提出的“采礦環(huán)境再造”理念的指導(dǎo)下[57-58]，深部采場充填降溫的設(shè)想被提出。除控制圍巖應(yīng)力及變形外，充填體在深部采場中還具備隔熱與降溫功能[59]。其基本原理是通過添加導(dǎo)熱系數(shù)低的隔熱材料，制備具有隔熱功能的膏體并充填至深部采場，將高溫圍巖與采場作業(yè)空間隔離開;同時，由于地表制備的充填料漿溫度低于深部采場溫度，膏體進(jìn)入采場后與周圍環(huán)境發(fā)生熱傳遞直至與環(huán)境等溫，此過程膏體可吸收大量的熱量，從而降低采場溫度，但實現(xiàn)這一構(gòu)想的前提是降低水泥水化熱的釋放。因此，研發(fā)低水化熱膠結(jié)材料或吸熱膠結(jié)材料，對實現(xiàn)充填降溫尤為重要。

3）發(fā)泡充填材料。影響充填體力學(xué)性能的主要因素除其自身強度以外，還和充填體與圍巖形成的整體強度密切相關(guān)。如何提高充填接頂率是膏體充填充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢所必須攻克的難題。較多研究結(jié)果表明，充填不接頂主要受到充填體固化收縮及自然沉降兩大因素影響。為此，有學(xué)者提出使用發(fā)泡充填材料的構(gòu)想[60]，在充填料漿中摻入發(fā)泡劑，使其固化后體積增大，實現(xiàn)填縫、黏結(jié)、密封、隔熱及支撐等功能。具有膨脹性的發(fā)泡充填材料可以只在采場上部充填時應(yīng)用，從而降低充填成本，并且實現(xiàn)100 %接頂率，改善充填體對圍巖的支撐作用[61]。

3.3 溫度與化學(xué)耦合作用下充填體力學(xué)特征

大量的研究及工程實踐表明，深部礦井水的無機鹽對充填體強度具有劣化作用，而無機鹽侵入過程及其劣化機理較為復(fù)雜，當(dāng)前開展的無機鹽對充填體侵蝕的研究主要以含無機鹽（硫酸鹽、氯鹽等）尾砂充填體為研究對象，針對強度劣化等問題進(jìn)行了研究[62-63]。目前礦井水中無機鹽對充填體強度的影響一般采用Fick第二定律進(jìn)行分析[64]，然而無機鹽侵入充填體的過程是由外部環(huán)境和充填體內(nèi)部條件共同決定的，深部采場溫度是一個不容忽視的關(guān)鍵因素，較高的采場溫度必然加快無機鹽的侵入過程。針對溫度-化學(xué)耦合作用下充填體力學(xué)強度特征的研究還較為缺乏，深部采場高溫及無機鹽耦合作用下力學(xué)強度劣化問題有待進(jìn)一步研究。針對無機鹽侵蝕充填體進(jìn)行有效控制的技術(shù)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，開展深部礦井水中無機鹽對充填體侵蝕過程的研究具有實用價值，對提高深井環(huán)境下充填體強度具有重要意義。

3.4 井下移動式充填技術(shù)及裝備

隨著“采、選、冶”一體流態(tài)化開采技術(shù)的提出，與之相適應(yīng)的井下移動式充填技術(shù)及裝備的研發(fā)有待突破[65-66]。其中的關(guān)鍵問題有：①濃密機、攪拌機及柱塞泵的小型化。目前，濃密機直徑普遍在10 m左右，攪拌機及柱塞泵的尺寸也不容忽視，受限于地下空間無法在井下安裝。因此要實現(xiàn)井下一體化充填，需在滿足生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上解決膏體充填關(guān)鍵設(shè)備小型化的難題。②井下充填站需解決膏體向作業(yè)面的輸送方式、材料獲取、膏體制備及充填站布置等問題。③隨著流態(tài)化開采技術(shù)的廣泛應(yīng)用，必須解決好采礦、選礦、冶煉與充填各工藝環(huán)節(jié)之間的協(xié)同問題[67]，如流態(tài)化開采技術(shù)流程等，從而保證生產(chǎn)工藝緊密銜接，保障井下生產(chǎn)安全順利。

4 謙比希銅礦大流量深地充填系統(tǒng)

謙比希銅礦東南礦體埋藏深（445～1 230 m）、體積大，主要賦存在泥質(zhì)板巖中，圍巖穩(wěn)定性差。礦體厚度2.32～23.73 m，平均9.63 m，傾角5°～20°，局部有變化。礦山初步設(shè)計生產(chǎn)能力為1萬t/d，主要以進(jìn)路式、分條空場嗣后充填等采礦法進(jìn)行開采。

對比研究多種方案，最終確定將充填站建設(shè)在主副井附近（見圖6-a）），充填站建設(shè)有2套充填系統(tǒng)，日平均充填能力達(dá)到3 150 m3，單套生產(chǎn)能力為180 m3/h。其工藝流程是將選礦廠尾砂漿濃密脫水至濃度72 %，底流通過泵輸出到制備系統(tǒng)，并加入水泥攪拌制備為均質(zhì)流態(tài)化膏體，經(jīng)過680 m垂直充填鉆孔自流或泵送至680 m水平，管道經(jīng)過井下現(xiàn)有的聯(lián)絡(luò)道等巷道進(jìn)入到采場。垂直680 m充填鉆孔的應(yīng)用在國內(nèi)外尚屬首次，鉆孔采用雙層套管設(shè)計（見圖6-b）），并選用雙金屬復(fù)合耐磨管道，以降低膏體料漿對深井鉆孔的磨損。

5 結(jié) 論

1）深地高應(yīng)力、高井深、高地溫、高礦化水及高擾動特殊環(huán)境嚴(yán)重威脅著井下作業(yè)人員及裝備的安全。膏體充填技術(shù)具有采場不脫水、接頂好及力學(xué)性能好等特點，在保障深部資源安全、綠色、高效開采方面具有獨特優(yōu)勢。

2）特殊極端環(huán)境膏體充填技術(shù)相關(guān)研究為深地膏體充填技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在高井深充填管道輸送技術(shù)和多場耦合作用下充填體力學(xué)性能及演化機理的研究方面，目前已取得較多成果，而針對深地高應(yīng)力作用下的充填體變形破壞及其機理還缺乏系統(tǒng)深入研究。

3）深地特殊復(fù)雜環(huán)境對膏體充填技術(shù)的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)，為推動深地資源的安全、綠色、高效開采，應(yīng)注重在深井管輸技術(shù)、深部充填環(huán)境特殊材料、溫度與化學(xué)耦合作用下充填體力學(xué)特征及井下移動式充填技術(shù)和裝備研發(fā)等方面開展系統(tǒng)深入研究。

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Cemented paste backfill paves the way for deep mining

Wu Aixiang1，Li Hong1，Yang Liuhua1，2，Cheng Haiyong1，3

（1.Key Laboratory of Ministry of Education of China for High-efficient Mining and Safety of Metal Mines，

University of Science and Technology Beijing; 2.School of Civil Engineering，Henan Polytechnic University;

3.School of Land Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology）

Abstract：The metallic ore resources in the shallow crust have been gradually exhausted after undergoing continuous large-scale mining activities.In the future，the exploitation of mineral resources will take place in deep underground space.In the deep mining environment，there are many problems，such as high geostress，high depth of shaft，high ground temperature，dynamic disturbance，etc.It is urgent to develop mining technologies and techniques which are suitable for this special complex mining environment.Cemented paste backfill （CPB） technology has the characteristics of filling the mined-out stopes with no bleeding，good roof connection and high strength，and will become a reli-able scheme for safe，green and efficient mining method for deep resources.This paper introduces the basic concept，technological process and technical advantages of the CPB technology，summarizes and analyzes the status and research results of backfilling in deep mining at home and abroad，discusses the technical problems that need to be solved urgently in deep backfilling，and puts forward the prospects of the application of CPB technology in deep underground.In addition，the application of CPB in deep mining is summarized in a practical way with a typical field case，namely the paste backfill system in southeast ore body of Chambishi Copper Mine in Zambia.

Keywords：cemented paste backfill;deep mining;green mining;research status;technological process

收稿日期：2020-08-03; 修回日期：2020-08-25

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（51834001，51574013）

作者簡介：吳愛祥（1963—），男，湖北仙桃人，教授，博士生導(dǎo)師，博士，研究方向為金屬礦安全、高效、綠色開采的理論與技術(shù);先后主持和承擔(dān)了國家科技支撐計劃項目、國家973計劃課題、國家自然科學(xué)基金重點項目及橫向課題等50余項;獲國家科技進(jìn)步獎二等獎4項，省部級科技進(jìn)步獎特/一等獎6項;授權(quán)國家發(fā)明專利20余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，出版中英文專著3部;北京市海淀區(qū)學(xué)院路30號，北京科技大學(xué)金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室，100083;E-mail：wuaixiang@126.com