原位改性流体化采矿是指在原位对矿体进行物理、化学性态改造，实施矿物的流体化开采的一种新型采矿方法。

伴随着社会持续高速发展，人类赖以发展的煤炭、石油、天然气、金属、非金属矿产等常规地质资源与能源因大规模开发而日益短缺，或易开发的、优质的资源大幅减少，迫切需要开发新型的、非常规的、深层的资源与能源，如干热岩地热、油页岩、煤层气、深层煤炭资源、深层铜金铀、天然气水合物等资源。而这类资源矿体致密、矿物以固态或热能形式赋存、埋藏深度大、能量密度低，传统的固体矿床井工开采方法与流体矿床钻井抽采方法都难以有效开采，原位改性流体化开采方法就是伴随着这类新型的、非常规的资源开发而提出与发展的。因此，它是与传统井工开采、钻井抽采方法并列的一类地质资源与能源开采的方法。

原位改性流体化采矿的雏形，最早可追溯到 1400 多年前中国和欧洲进行的盐的水溶开采。20 世纪 20 年代，苏联开始煤炭地下气化。60 年代中国、美国开始了铜矿、铀矿的原位溶浸开采。80 年代美国最先进行干热岩地热开采等。80年代后期，我带领团队系统地开展了原位改性流体化采矿的基础研究，即演变多孔介质固流热化学耦合方面的试验与理论研究，于 2006 年出版的国家自然科学基金学科发展战略研究报告《矿产资源科学与工程》中最早提出了“固体矿物流体化开采”的新型学科方向。2010 年，太原理工大学矿业工程学科申报并获批了“原位改性采矿”教育部重点实验室，2018 年“国家油页岩开采研发中心”落户太原理工大学。从 2000 年起，我们团队广泛深入地进行了盐矿水溶开采、低渗透储层煤层气改性开采、油页岩原位热解开采、干热岩地热开采、天然气水合物开采等领域的科学与工程研究，并于 2005 年、2014 年先后获盐类矿床控制水溶开采、煤层气改性开采两项国家技术发明二等奖。针对深部煤炭资源开采难题，谢和平院士于 2014 年 6 月在中国工程院国际工程科技大会上提出了“煤炭资源流态化开采”的构想，并于 2017 年在《煤炭学报》发表。

由原位改性流体化采矿的发展脉络可见，它正如一轮喷薄欲出的朝阳，将会在地质资源与能源开发的广泛领域日益引发革命性的技术突破。

原位改性流体化采矿所涉及的工程领域众多，看似“风马牛不相及”，实际上它们具有共同的科学——变形、渗流、传热传质、化学耦合作用的演变多孔介质传输。在国内最早关注这一科学问题的是章梦涛先生，在 1989 年章先生就发表文章专门论述“变形与渗流相互影响的岩石力学问题”，1983～1986 年，我在章先生的指导下进行了固液耦合的硕士论文研究，1989～1992 年在孙钧院士指导下进行了固气耦合的博士论文研究。之后，伴随着科学研究的深入与工程领域的拓展，逐渐深入开展了固流热化学耦合的实验、理论与技术的研究，并于 1994 年、2010 年先后出版了《矿山岩石流体力学》《多孔介质多场耦合作用及其工程响应》两本原位改性流体化采矿基础与应用研究的阶段性成果。近年来深入研究、凝聚而形成了“演变多孔介质传输理论”，初步构建了原位改性流体化采矿的理论体系。

原位改性流体化采矿技术与工程实践不断发展，快速推进着新型的、非常规的地质资源与能源的开发。干热岩地热开发从概念到工业实践，经历 40 余年的发展，逐渐形成了超深钻井与人工储层的水循环换热开采系统，人工储层、天然裂缝与断层储层的工业模式正在多国实际运行，近岩浆囊地热开发已在冰岛实践。30 多年来全世界就一直探寻油页岩的原位开发技术，并已形成了 ICP（壳牌公司的原位转换技术）、MTI（太原理工大学的原位对流加热开采油页岩技术）等几项技术，工业开发指日可待。低渗透储层煤层气开发一直困扰着全世界的科学与技术界，各种原位增透技术、强化解吸技术在持续研发。盐类矿床原位溶浸开采技术在纯硫酸钠、氯化钠矿床广泛使用，而难溶的钙芒硝矿、光卤石矿从井工开采变革为原位改性流体化开采还需时日。砂型铀矿资源的原位溶浸开采经历 60 余年的发展，在我国已有 50%的工业份额，其他类型的铀、镭、钍等放射性矿产资源的原位溶浸开发还待深入研发，其工业实践的那天将会为人类提供大量的洁净能源。优质的便于井工开采的铜、银、金等贵金属资源日益短缺，原位溶浸开采将为人类提供新的可开发的贵金属资源与产品，但地面湿法冶金的实践表明，贵金属资源的原位溶浸开采还会经历漫长历程。天然气水合物的开发是国际能源开发角逐的热点，缺乏封闭空间的深海原位开采的连续实施与可能诱发的水合物大面积释放，一直困扰着世界科学与技术界。

如上所述，原位改性流体化采矿方法有着广泛的工业应用前景，其深刻的科学规律、理论模型、针对具体工业的技术原理和工艺与设备系统的研发，任重而道远，有些需要几代人的研究尚可见成效，但为人类永续发展，其研究再艰难我们也必须不舍不弃。30 年前，我们提出原位改性流体化采矿的构想时，在别人眼中几近空想。20 年前，我们团队开始从事干热岩地热开采、油页岩原位开采研究时，国内难觅知音，在共识性评价体系的当时常受冷落。所幸团队的这种坚守，今天柳暗花明，越来越受到社会各界的广泛关注与支持。本书凝聚了团队成员深入科学与工程研究的大量心血，主要有：段康廉、靳钟铭、胡耀青、杨栋、冯增朝、常宗旭、万志军、张渊、曲方、吕兆兴、康志勤、赵建忠、石定贤、徐素国、郤保平、赵金昌、刘正和、孟巧荣、毛瑞彪等，对他们的付出表示衷心的感谢。本书引用了国内外许多学者发表的论著、观点与图表，对此表示衷心的感谢。

本文摘选自赵阳升、梁卫国、冯子军著《原位改性流体化采矿导论》一书：

《原位改性流体化采矿导论》

ISBN：978-7-03-060731-7

赵阳升、梁卫国、冯子军 著

《原位改性流体化采矿导论》共11 章，系统论述与介绍原位改性流体化采矿这一新兴学科领域的理论、实验、技术与工程的各个方面。本书前4 章介绍原位改性流体化采矿的概念与架构、演变多孔介质传输物性规律与理论模型、原位改性技术原理等核心内容。后7 章详细介绍煤层气、盐矿、油页岩、放射性及有色金属矿产、天然气水合物、低变质煤、干热岩地热等广泛的地质资源与能源原位物理、化学改性的机理，相关工艺与工程实例。书中内容囊括作者及其学术团队30 多年的大量研究成果，也涵盖国内外相关研究的最新进展。

本书可作为地质资源与能源、土木、环境、力学、物理学、化学等工程与科学领域的工程技术人员、研究者、本科生、硕士与博士研究生的重要参考书。