冯妮等：我国深海矿产资源开发的进展

一、法规制定与机制构建进展

1991年，我国正式成为继印度、法国、日本和前苏联之后，第五个国际海底区域先驱投资者，这一里程碑事件标志着我国在国际海底资源勘探和开发领域获得了重要地位。同年，我国成立了大洋矿产资源研究开发协会（简称“大洋协会”），协会以申请国际海底矿区为契机，通过常务理事会的运行机制，有效争取了中央编办、外交部、发展改革委、财政部、科技部等部门对大洋工作的政策指导和资金、能力等方面的支持。协会通过设立专项领导小组等协调机制，依托国家海底新资源工作领导小组、国家深海基地建设领导小组、“蛟龙”号海试（试验性应用）领导小组等，高效组织和实施了一批大洋领域重大任务。在业务开展方面，协会依托理事单位，在多个关键领域如大洋资源勘查技术与资源评价研究、大洋地球科学与环境评价研究、大洋生物基因资源利用研究等，建立了一系列业务平台，同时也加强了中国大洋样品馆和大洋信息系统建设。此外，协会还启动了国家深海基地项目一期工程建设，为大洋事务管理提供了强有力的科学技术支撑。这一系列举措显著提升了我国在国际海底资源开发和管理领域的综合实力。

此外，我国高度重视深海矿产资源开发的国内法制建设，全国人民代表大会常务委员会于2016年2月26日通过了《中华人民共和国深海海底区域资源勘探开发法》。该法律由七章共计二十九条组成，标志着我国首次在法律层面对中国公民、法人或其他组织在国家管辖范围以外海域从事的资源勘探、开发活动进行了规范。这一立法举措对于完善我国海洋法律体系，规范并促进“深海海底区域”资源勘探、开发活动的有序进行，以及保护“深海海底区域”海洋环境的可持续发展，具有里程碑式的意义。

二、海底矿产资源勘探装备研究进展

我国自1983年开始启动海底矿区勘查工作，尤其对东北太平洋的多金属结核矿区开展了多次勘查。1991年，我国成为第一批国际海底矿产资源勘探的“先驱投资者”，此后我国陆续与国际海底管理局先后共签订了5个矿区勘探合同，总面积约为23.5万平方公里，其中多金属结核矿区3块、多金属硫化物矿区1块、富钴铁锰结壳1块，是目前全球拥有国际海底矿区最多的国家。在2000年以前我国海底勘探主要以地质取样为主，2000年以后，我国在深海载人潜水器方面取得快速进展，2012年“蛟龙”号载人深潜器下潜至7062米，创世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。2017年，4500米型的“深海勇士”号载人深潜器正式投入使用，国产自主率超过95%。2020年，“奋斗者”号万米级载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟，创下中国载人深潜10909米新纪录，标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。迄今我国已初步建立全海深潜水器谱系，包括“海斗”“潜龙”“海燕”“海翼”和“海龙”号等系列无人潜水器，基本形成了高清光学、高频声学和多种取样工具等综合探测技术体系。在钻探技术方面，我国已经研制出了适用于富钴结壳资源探测的1.5米和6.0米深海浅钻，适用于多金属硫化物资源探测的20米深海钻机。2021年4月，湖南科技大学研发的我国首台“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机系统，在南海超2000米深水成功下钻231米，刷新了世界深海海底钻机钻探深度的纪录。截至目前，我国已在国际海域开展了80余航次的资源和环境调查，初步具备海底地形地质识别、钻探和深海资源探查能力。为我国国际海域矿产资源勘探开发积累了丰富资料。

三、海底矿产资源开发平台装备研制进展

目前，我国仅有马尾船厂有采矿船船体建造的经验，但该船尚未进行系统总装和海上试验。现阶段国内主要是利用海洋科考船来开展采矿试验，受船型条件限制，试验时间短、全系统集成验证少，验证水深和作业规模仍处于取样规模，全系统协同作业的技术先进性和成熟度验证尚不充分，对于水面平台与水下采集和输送系统协同控制的技术验证尚属空白，在全天候采矿船开发、全流程系统集成、耦合系统性能分析、多系统协同控制等关键技术方面尚待突破。

在相关研究方面，以浮式钻井船（平台）和漂浮式生产储油卸油装置（FPSO）等相关科研项目为基础，我国在水面平台的水动力性能共性技术研究方面积累了一定基础，采用数值计算与模型试验相结合的方法研究了水面平台的运动性能以及在深海海况下的作业能力，同时对立管系统的水动力性能、涡激振动等也取得了一定的研究成果。但是，针对深海采矿系统的水动力分析技术还未能扩展至工程化采矿平台系统，尤其是水面平台-水下悬挂式大深度重载荷耦合系统动力学分析研究还处于空白状态。

四、海底矿产资源开采作业装备研制进展

20世纪90年代开始，我国开始正式开展深海采矿技术研发。大洋协会、长沙矿冶研究院有限责任公司、中南大学、中央民族大学、上海交通大学等单位针对提升泵管装备、长距离管道输送等关键技术进行了陆上试验和仿真研究。“十二五”期间我国开展了多金属结核集矿系统500米海上试验，“十三五”期间开展了1000米级深海采矿工程试验验证，为未来更大水深更高性能采矿系统研制奠定了基础。

具体来说，在2001年，由国内多家科研和工程单位联合研制的多金属结核采矿车及泵管输送系统，在云南抚仙湖成功完成了130米水深的湖泊试验。这一试验初步验证了海底开采工艺及其装备的可行性。随后，在2016年，长沙矿冶研究院完成了300米深度的海上扬矿海试，进一步验证了深海采矿技术的可靠性和实用性。2018年，长沙矿冶研究院研制的“鲲龙500”采矿车在中国南海成功进行了500米深度的海上试验，验证了针对多金属结核的海底矿物水力自适应采集、海底导航定位和控制等关键功能。同年，我国在富钴结壳合同区完成了2 000米水深的富钴结壳综合采集海试。次年，采用深海富钴结壳规模采样装置在南海进行了两次富钴结壳矿石的采集作业，并通过水力式收集系统将破碎后的钴结壳碎块输送到物料仓。2019年，中科院深海所开展了2500米深度的集矿海试，验证了深海集矿系统的稳定性。到了2021年，大洋协会组织开发了我国首套多金属结核中试采矿系统，并成功进行了1300米级深海采矿系统的海上试验。同年，上海交通大学研制的深海采矿车“开拓1号”完成了海底矿石采集与沉积物取样等试验。该试验突破了深水大功率液压、高压电力能源供给、信号传输与智能控制、水压布放回收姿态自动控制等多项关键技术，并在南海成功完成了1300米深度的海试。这些成果为我国深海矿产资源的开发提供了重要技术支持。

2021年8月，大连理工大学联合长沙矿冶院等多家单位研制完成我国首套深海采矿智能化混输装备系统“长远号”，搭载“长和海洋”号科考船在中国南海完成500米级深海多金属结核混输系统研制及海试，验证了技术可行性；2022年，北京先驱高技术开发有限责任公司联合上海交通大学研制的“海龙V-曼塔号”浮游式深海多金属结核原位集矿技术验证平台，采用低扰动取样技术，在西太平洋先驱多金属结核矿区完成了海试，这是国际上首次基于浮游行进方式的多金属结核采集，此次海试开展了6个潜次的试验，试验最大水深5600米，总采集距离超过300米，采集行进速度0.2～0.6米/秒，搭载的小型集矿头集矿能力超过20吨/小时。2024年6月，上海交通大学自主研制的深海重载作业采矿车工程样机“开拓二号”在海试中完成5次着底采矿，最深水深达到4102.8米，成功获得了200多公斤的多金属结壳、多金属结核、海底基岩等各类深海矿产样品，这是国内深海重载作业采矿车首次在4000米以深海底开展深海矿产资源试开采试验。“开拓二号”在国内首创深海复杂海底地形高机动行进深海多矿类复合钻采等深海采矿领域多项技术，展现出了强大的海底矿岩钻进与采集能力，此外“开拓二号”的爬坡和避障能力可以让它在复杂地形环境下实现多方向进行，从而大范围覆盖结壳矿区，提升矿石采收率；此外，该采矿车还搭载了环境监测系统，对海底羽状流生成扩散、水下作业噪声等环境影响情况进行了全面监测与评估。

    下表统计了近20年来我国深海矿产开发的主要进展。

表1 我国深海矿产资源开发主要进展

资料来源：作者根据公开资料整理自制。

五、我国深海采矿环境影响评估和监测技术研究进展

自“十一五”规划实施以来，我国在深海多金属结核区环境参照区的选划方面进行了深入研究，期间对环境参照区的选划原则和标准进行了探讨，并在此基础上提出了适用于合同区的环境参照区选划技术方案。为了科学系统地评估采矿活动对深海环境和生物群落可能产生的影响，2021年我国在南海开展了1000米级多金属结核采矿试验的环境影响评估工作，初步构建了环境影响评价指标体系，并建立了羽状流评估模型，期间还完成了国际上首个深海原位重金属毒理试验，为深海采矿环境影响评价提供了生物标志物。