陕西凤县马蹄沟—庙沟金矿处于华北板块与华南板块之间的唐藏—商丹构造混杂带内。矿区赋矿地层下古生界罗汉寺岩群为一套浅变质、强变形的火山—沉积岩系，经历了多期构造变形、变质作用，使得矿体形态变得更加复杂。采用矿区构造剖面与岩（矿）石切片研究方法，通过野外实地调研及构造分级分类专题研究，对区内多种类型的控矿构造样式及性质等进行了详细研究，结合岩石光薄片观察、岩石化学分析、探矿工程深部揭露和区域构造演化历史分析等方法，划分出四级控矿构造。研究表明：区内存在成矿期前剥离断层，主体控矿构造为近EW向展布的罗汉寺—瓦窑上脆—韧性断层（F9）及其NWW向派生韧—脆性剪切带和断裂破碎带；主控矿构造方向为近EW向和NWW向；矿体向北缓倾，在空间上呈复式褶皱或褶叠层样式，局部受北倾直立片理化带控制，产状较陡；与金矿体关系密切的岩脉为晚三叠世花岗斑岩脉。金成矿主体经受晚印支期脆—韧性剪切变形期热液蚀变富集，并在脆性阶段叠加有剪切带引张破裂及含金石英细脉加富。该矿床成矿类型为晚三叠世脆—韧性剪切带叠加引张破裂热液型金矿。

为了提高老挝爬奔金矿找矿效果，应用原生晕分析得出爬奔金矿含矿流体来源于矿脉南部，同时通过对5条平行矿体雁列式空间分布特征、V-1号主矿体空间分布特征和控矿显微构造进行分析，得出爬奔金矿体具有向南东侧伏的规律。通过研究爬奔金矿V-1号主矿体纵投影图及构造叠加晕特征，发现“前尾晕共存”现象，说明存在多期次成矿活动，矿体剥蚀程度较小，且深部延伸较大，可能存在盲矿体；通过分析前人对爬奔金矿区成矿期流体包裹体的测温结果可知，均一温度变化部分成矿温度大于300 ℃，推测矿床成因可能与岩浆热液有关，含矿流体应与岩浆、大气降水和地表水等均有关联；在深部500 m钻孔中可见含雄黄、雌黄的高品位原生矿石，认为爬奔金矿深部具有寻找硫化物型金矿体及富矿脉的潜力。

镇安西部钨矿集区位于南秦岭构造带，区内出露地层主要为古生代碳酸盐岩，岩浆岩主要为胭脂坝、懒板凳和四海坪花岗岩体。区内断裂发育，为钨矿成矿提供了导矿构造和容矿构造。近EW走向断裂破碎带内出现了典型的矽卡岩型钨矿化，此外NE-NNE走向的石英脉型钨矿化同样发育，二者共同构成了本区的主要钨钼矿化类型。通过对矿集区棋盘沟和核桃坪等典型钨矿床进行野外调查及室内研究，取得以下认识：（1）矿集区内控矿构造为近EW向与NE-NNE向2组不同方向的构造裂隙；（2）根据该区构造背景，矿集区内NE-NNE构造裂隙是晚印支—燕山期构造活动形成的，近EW向构造裂隙则主要是印支期构造活动形成的，相对于燕山期钨钼成矿期近EW向断裂为成矿前构造，而NE-NNE向断裂裂隙属于成矿期构造；（3）矿集区内钨矿化类型以热液石英脉型和矽卡岩型为主，其中石英脉型主要受NE-NNE向断裂及节理裂隙控制，矽卡岩型主要受近EW向断裂破碎带控制。

为确定某银矿的最佳采场结构参数，使该矿开采方案的安全性及经济性最优，构建了Vague-RSM-AFSA模型对采场结构参数进行优化。采用中心复合试验法设计了15个采场结构参数方案，并对各方案进行了数值模拟计算，选取了采场顶板最大沉降位移、间柱最大水平位移、采切比和矿石损失率作为评价指标。基于Vague理论计算了各指标权重及中心复合试验各方案的优越度，采用响应面法（RSM）建立了中心复合试验各方案采场结构参数与优越度的响应面模型，运用人工鱼群算法（AFSA）对优越度响应面模型寻优，得到最佳采场结构参数：采场高度为20 m，采场长度为32.8 m，间柱宽度为16.1 m，方案优越度为0.2631，高于中心复合试验中的最大优越度（0.2271），寻优结果与数值模拟验证结果误差为0.0037，表明Vague-RSM-AFSA模型具有良好的寻优能力及较高的准确性。

某采石场开采形成了浅埋采空区群，且空区群上覆有一条县级公路。为确保上覆公路和采石场的安全运行，对采空区和上覆公路的稳定性进行了综合分析。首先，对采空区现状、工程地质和水文地质进行了调查；通过开展现场点荷载试验和室内岩石力学试验，获得了围岩的基本力学参数；随后，采用Heok-Brown准则及其强度参数的估计法，将岩石力学参数转化为岩体力学参数；接着，基于转换的力学参数，利用FLAC^3D数值模拟软件对采空区和上覆公路进行了模拟分析，并探讨了采空区及行车荷载对上覆公路的影响。研究结果表明：采空区处于稳定状态，对上覆公路影响较小；公路总体稳定，但公路与采空区的相对空间位置引起的地表不均匀沉降带来的局部离层对于公路有一定的危害。根据分析结果，建议充填4#采空区以降低采空区暴露面积，减少采空区分布的不均匀性以减少对公路离层区的影响，对于公路的局部离层区可采取注浆加固。

在保证安全生产的前提下，高效开发已成为城市地下矿山资源开发利用的重要模式。安徽省琅琊山铜矿是典型的城市地下矿山，在其开发利用过程中必须避免因开采引起的地面沉陷和建（构）筑物坍塌等危险事故。以矿山采矿方法优化为目标，提出了上向水平分层充填采矿法、二步骤空场嗣后充填采矿法和上向高分层充填采矿法3种方案，建立了3种方案的矿体三维数值计算模型。对琅琊山铜矿-365 m至-245 m中段，采用FLAC^3D软件模拟沿矿体走向布置采场条件下的采场稳定性，并综合采矿技术经济指标实现了3种方案的熵权法优选。研究结果表明：（1）通过对3种采矿方案的12个监测点变形数据进行分析可知，各监测点地表沉降位移和水平位移受矿体分布规律的影响呈U型分布，变形最大值达到25 mm；（2）计算得到的位移倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.099 mm/m、0.17×10^-3 ·m^-1、0.0248 mm/m，满足安全要求；（3）利用计算得到的变形指标和技术经济指标，在熵权法模型中得到了3种不同方案的综合评价指标值，评判结果表明方案三为最优方案。数值模拟与熵权评价的耦合运用可以对客观数据与模糊评价进行融合处理，从而对不同采矿方法进行了科学、合理的综合评判，为城市地下矿山综合评价提出了新思路与新方向。

三山岛金矿新立矿区是我国唯一一座海底金属矿山，其对开采技术的要求较高，海下开采遇到了严重的安全问题，其中海底移动变形对采矿安全造成重大威胁。金属矿开采所引起的覆岩移动和变形是一个复杂的力学问题，掌握采空区覆岩体采动岩体移动规律和实现对覆岩沉陷的有效预测是新立矿区亟待解决的重要课题。通过对新立矿区井下55线各中段石门巷道顶板位移进行监测，得到了充填法开采倾斜金属矿体的覆岩移动和变形特征。在此基础上，提出了倾斜金属矿体充填采矿法引发覆岩内部移动和变形的悬臂梁机制。最后，通过分析顶板位移监测数据和位移曲线特征，提出了倾斜矿体充填法开采覆岩沉陷预测的轮廓函数方法。该方法由几个指数函数组成，采用该方法得到的沉陷预测曲线与实测结果十分接近，预测准确率都在85%以上。该研究结果对海底矿山的安全生产具有重要的指导意义。

三山岛金矿新立矿区是我国唯一一座海底金属矿山，其对开采技术要求较高，大规模海底开采过程中潜存的安全问题是矿山需解决的首要问题。其中，海底第四系底部黏土隔水层和F1断层泥是阻水的关键部位，这2处隔水层破坏后有可能会造成海水溃入，因此需要探明矿区上覆岩层的地质结构，尤其是黏土隔水层分布情况。经过探索形成了高精度三维地震勘探技术，包括灵活的采集几何，低噪声接收器条件和定量控制等，并在开展新立矿区海底地震勘探中取得了很好的效果。研究表明：在矿区地质勘查中，三维地震勘探方法可在较大深度范围内精细探测浅层与深部的地质结构形态，是一种有效且实用的技术方法；第四系在探测区稳定分布，埋深在8～39 m之间，主要表现为西部和北部偏薄，南东方向地层逐渐变深，其中第四系底部的黏土隔水层厚度变化范围为1～11 m，分布趋势与第四系基本一致，但在F1断裂附近明显变薄，厚度为2.5～5.0 m，并向北西方向逐渐变薄，隔水稳定性变差，对矿床开采具有一定的风险；下覆基岩强、中、弱3层风化带总的厚度变化范围为3～35 m，在F1断裂附近风化带明显变厚，厚度为20～35 m，是矿区主要的透水结构。高精度三维地震技术首次应用于新立矿区的地质结构探测中，为三山岛金矿海底矿区的安全开采设计提供了数据支持。

针对海底金矿涌水危险评价过程中的不确定性及随机性问题，选择工程地质及水文地质中涉及的10个重要因素构建评价指标体系，建立起涌水危险评价的云模型。基于评价结果，对危险区域的涌水量时间序列进行相空间重构，通过G-P算法及自相关法获得了重构相空间参数；分析了涌水量变化的相点距离演变规律，建立了涌水安全预警机制。结合混沌相空间重构，建立了涌水量预测的RBF神经网络模型。研究表明：涌水危险性的云模型评价结果准确可靠；相空间重构揭示了系统的混沌特性，最邻近相点演化将涌水量的内在细微变化特征放大，为涌水安全预警机制的建立提供了依据；混沌RBF神经网络能够实现涌水量的短期精确预测，为井下安全开采提供了技术保障。

针对实际工程中平行与交叉裂隙组合呈N字形裂隙岩体的稳定性问题，以N型组合节理为研究对象，开展了N型节理类岩体试件超声波检测试验和单轴静载试验，结合断裂力学理论，分析其强度特征、破坏特征和超声波波速衰减规律。结果表明：（1）N型组合节理类岩体的裂纹类型依次有翼型裂纹和次生倾斜裂纹，其扩展路径最终均趋向于主应力方向，不同于单节理下的裂纹发展规律；（2）当主节理倾角一定时，主次节理夹角和节理条数对试件的物理性能有一定的影响。各组合节理试件的波速衰减率范围在0.9%～9.6%之间，且15°和90°夹角节理试件的波速衰减最快，而60°夹角节理试件的衰减最慢；（3）组合节理类岩体的本构关系、峰值强度和破坏特征均表现出非线性特征。峰值强度分布规律基本服从M型分布，不同于单节理下的U型分布，其中15°、30°、45°、75°和90°夹角试件，以及完整试件呈准脆性破坏，其他夹角试件呈脆性破坏。

为定量研究砂岩中矿物颗粒在载荷作用下的塑性应变和应力，揭示岩石内部赤铁矿颗粒的变形行为,基于弹塑性力学理论和张量分析，采用X射线CT对砂岩三维结构进行扫描（空间分辨率为4.6 μm），分析岩石内部矿物颗粒的运移规律，并提出了岩石矿物颗粒变形梯度张量计算的方法研究其塑性应变。首先对砂岩矿物颗粒位移进行提取，并采用Non Local Means滤波算法对砂岩三维数字图像去噪；然后基于砂岩三维结构，对不同矿物组分进行分割，通过构造主轴应变的变形张量，计算砂岩矿物颗粒的变形梯度和应力、应变分量。结果表明：该滤波算法对砂岩CT图像和射束硬化现象具有显著改善效果。此外，基于X射线CT的砂岩原位测试结果显示，砂岩内部存在较复杂的变形行为和应力响应，且在断裂带和非断裂区域变形行为有着显著差异；岩石内部颗粒在Z轴方向受到压应力，而在XY平面受到拉伸应力的作用，同时矿物颗粒内部存在较大的塑性应变，且试样内部颗粒的应变和应力要远远大于试样宏观应变和应力。该方法对于揭示岩体内部结构和应力、应变状态演化过程具有重要作用。

对于地下开采，预留光爆层进行二次爆破可以保证巷道掘进面轮廓成形效果,减少围岩损伤。基于地应力、应力波和爆生气体等共同作用理论，对预留光爆层二次爆破进行参数优化。分析预留光爆层厚度对地应力重分布的影响以及二次应力对爆生裂纹扩展的影响，可知二次应力会抑制爆生裂纹扩展，且预留光爆层厚度与二次应力大小呈正相关；分析在不考虑损伤、考虑一次损伤和考虑二次损伤条件下，轴向不耦合系数及炮孔间距大小的变化，可知考虑损伤可以适当增大轴向不耦合系数和炮孔间距。以焦家金矿深部开采工程为背景，对比爆破参数优化前后爆破效果，可知在深部开采时考虑地应力和损伤，能提高半孔率和节约成本。研究结果为地下开采爆破标准化提供了理论依据。

爆区品位估算是露天铀矿山极其重要的日常性工作。为快速、准确地得到品位估算结果，从估算方法选取展开研究，介绍了最近距离法、距离幂次反比法和普通克里格法等品位估算方法的基本原理。以国外某铀矿为例，采用上述估算方法和三维矿业软件开展了爆区品位估算试验，并以普通克里格法的估算结果为标准，对最近距离法和距离幂次反比法的估算结果进行了偏差、统计和图形分析。结果表明：在矿石量和平均品位方面，与普通克里格法所得的估算结果相比，距离幂次反比法的偏差较小，而最近距离法的偏差较大；在估值准确性方面，距离幂次反比法基本接近普通克里格法，且估值精度满足矿山实际生产的要求，可用于爆区估值，而最近距离法的估值精度相对较差，不能用于爆区估值。距离幂次反比法作为爆区品位估算方法，操作过程简单且参数相对确定，在满足估值精度要求的同时可节约建模时间。该研究成果可为类似露天铀矿山进行爆区品位估算提供一定的指导。

随着充填法在地下矿山开采中的应用越来越广，在满足充填体强度要求的情况下，寻找生产成本最低的充填料浆配比对于矿山生产经营十分重要。基于人工神经网络和遗传算法提出了一种新的充填料浆配比优化方法。首先，以水泥质量分数、粉煤灰质量分数和尾砂质量分数3个充填料浆配比参数为优化参数，以充填体强度为优化目标，建立了3-9-1的BP神经网络，并基于遗传算法对BP神经网络进行优化，建立起预测精度更高的GA_BP神经网络。然后，将预测精度更高的GA_BP神经网络作为适应度函数，结合成本计算函数，通过遗传算法进行多目标优化以获取最优的充填料浆配比参数。结果表明：当充填体抗压强度为1.5 MPa时的成本最低，充填料浆配比组合为水泥质量分数为8%，粉煤灰质量分数为2.3%，尾砂质量分数为66.3%，最低成本为29.3元/t，优化结果与实际情况一致。

针对西藏某大型选矿厂在处理高海拔复杂氧化铜浮选精矿时存在品位不合格、回收率不理想的问题，对矿物开展工艺矿物学研究，基于此开展磨矿细度及浮选药剂制度优化试验。工艺矿物学研究表明:原矿铜氧化率为36.80%，其中结合氧化铜占16.59%，铜品位为0.51%，金品位为0.25×10^-6，银品位为14.24×10^-6，矿石中含铜量较高的次生铜矿物砷黝铜矿多与黄铁矿连生或共生，影响到铜精矿的质量和铜的回收率；矿石中含有一定的白云母、长石、石膏和方解石等，在磨矿过程中极易产生泥化现象，影响铜矿物上浮。为此现场在选矿中通过添加大量石灰，利用高碱度和新型药剂T506来抑制黄铁矿的上浮。试验室闭路试验表明：采用现场一粗三扫三精浮选流程，在粗选作业段采用新型抑制剂T506替代部分石灰，并适当增加Na₂S用量，精选作业段在pH=11的基础上适量增加T506用量，可获得精矿铜品位为19.72%，金品位为2.66×10^-6，银品位300.36×10^-6，铜回收率为65.50%，金回收率为18.36%，银回收率为35.92%的试验指标。精矿品位较现场生产条件提高了9.18%，铜选矿作业回收率提高了4.87%。

项目层面风险是我国海外矿山并购的决定性风险因素之一。在现有研究基础上，对海外矿山并购项目层面的主要风险因素进行了识别，将矿床开采技术条件、地质资源条件等反映矿山生产特征的指标纳入评价指标体系中，使得指标体系更具针对性且更完善。构建了一套包括4个一级指标和11个二级指标的风险评价指标体系；利用TFN-RS方法综合了主客观赋权的双重优势以确定各评价指标的组合权重；基于云理论和物元理论，建立了海外矿山并购项目层面风险评价的云物元模型，运用MATLAB编程计算出各个评价指标的风险等级隶属度，提高了风险模糊性和不确定性的评价精度。使用本方法以中国有色矿业集团有限公司并购赞比亚卢安夏铜矿项目为例，进行项目层面风险评价，结果显示：该项目风险等级为“低”，但外部建设条件风险为“一般”，经济效益条件风险为“较低”。该项目的基础设施和工程地质条件不足，是项目层面风险的主要来源。

稀土产业是我国战略性支柱产业，其地位重要性突出，但由于其开发过程中的负外部因素长期存在，严重制约着我国稀土产业链的安全健康发展。现阶段，我国稀土资源开发造成的负外部性主要为生态环境破坏。针对这一负外部性对我国稀土产业链安全产生的威胁，结合反哺理论在其他领域的应用，提出构建我国稀土产业链纵向反哺机制，即稀土产业链上下游企业内部的负外部性共担行为。通过对反哺流程、反哺阶段、反哺方式、负外部性计量和反哺标准等进行探讨，主张重点从资金、技术和人才3个方面建立健全我国稀土矿产资源开发反哺机制。研究认为：政府应当通过政策引导等推进稀土产业链反哺机制的建立而不是起主导作用，稀土上下游企业应当减少对政府治理的依赖性，使影响稀土产业链安全的负外部性内部化解决而不涉及或较少涉及稀土以外的产业，在一定程度上调动稀土上下游关联产业治理生态环境破坏的积极性与能动性，减少稀土产业链负外部性，进而推动我国稀土产业链安全健康发展。

针对大宝山露天多金属矿山矿脉复杂、采空区分布多和配矿要求高等特点，宏大爆破有限公司以大宝山项目部为试点单位，进行了适用于矿山施工企业的数字化矿山建设。以无人机航测、DIMINE软件和卡车调度系统为技术支撑，从露天矿山数据获取、加工处理和数据应用等方面构建了数字化矿山建设框架。构建流程如下：首先采用无人机航测技术获取了矿区范围内详细地形地貌信息和三维模型，清楚地了解了矿山生产现状与危险源分布情况；然后利用DIMINE软件进行生产计划制定、日常技术交底、工程量结算和爆破自动化设计等数字化工作，实现了矿山三维化生产规划设计，保证了资源开采利用的科学性，降低了矿石贫化与损失；同时利用卡车调度系统，进行分采分运与实时调度管理，确保了配矿指令的有效执行。实践表明：相比传统矿山施工企业，宏大爆破有限公司的数字化矿山试点工作从开采规划设计、施工调度和现场监管等方面实现了矿山一体化设计与集成化服务，显著提升了露天矿山采剥精细化施工及管理水平。

为了克服非煤矿山矿井火灾传统应急培训方式效果不佳和部分培训内容难以实现的问题，设计了包含项目基本介绍、事故场景体验、人员角色体验和综合考核评价4个子系统的矿井火灾应急培训系统功能框架。利用3Ds Max三维建模软件和Unity3D游戏引擎建立了矿井火灾虚拟场景，通过C#语言脚本编程和HTC VIVE头显设备实现学员与矿井火灾虚拟场景的交互，从而完成了系统的开发，并对系统进行了评估。评估结果表明，VR培训系统的用户体验指标一般是PPT培训的2~4倍，其中沉浸性是PPT培训的22.5倍，培训效果指标一般是PPT培训的1~2倍，说明基于VR技术的矿井火灾应急培训系统的用户体验和培训效果更好。