矿产资源是支撑国民经济发展的重要战略物资，推进深海采矿技术研究，力争突破商业化开采率，可切实保障国家战略资源安全，拓展海洋战略发展新空间。随着高端装备制造、计算机及数据信息技术等新兴产业的快速发展，我国矿产资源需求bwin官方网站量逐年增长。当前陆上矿产资源开发已渐露疲态，矿产资源供应不足，亟待寻求解决办法。而深海蕴藏着丰富的矿产资源，多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物、深海稀土等矿产资源储量丰富，具有巨大的开发利用前景。如果能够实现深海矿产资源的安全、环保、高效商业开采，意味着丰富的海洋矿产资源将战略替代日渐匮乏的陆上矿产资源，满足未来一定时期内人类社会的经济发展需求。表1为主要海底矿产资源估算量、资源分布与特性。
深海采矿最早可以追溯到19世纪60年代，而首次采集到深海多金属结核则是在1873年2月18日由英国“挑战者”号在大西洋水深4360m处海底获得。近年来，由于全球矿产资源的日趋匮乏，海洋矿产开发掀起了新一轮的热潮，美、欧、日等发达国家纷纷将海洋矿产开发列入其国家发展战略和海洋开发规划。根据《联合国海洋法公约》要求，在国际海底区域进行勘探的国家与组织必须向国际海底管理局(International Seabed Authority，简称“ISA”)申请矿区并签订合同，截至2024年1月，ISA已核准勘探矿区合同31份，我国取得5个区块的专属勘探权和优先开采权，总矿区面积达2.35×105km2，合同情况详见表2。
深海采矿的全产业链流程涵盖勘查、采矿、选冶和运输等过程，深海采矿技术与装备体系融合了海底作业、水下输送、动力输配、中央控制和水面支持等全方位系统与装备。实现深海矿产资源的开发需要一个庞杂的采矿系统，按照不同的开发作业模式，采矿系统的总体方案分为拖斗式、连续绳斗式、自动穿梭艇式、管道提升式等类型。4种方案的对比见表3。
经过多年的理论研究和样机试验证明，前3种采矿系统均存在作业可持续性差、工作效率不高、可控性差等缺陷，已逐渐淡出主流研究视野。目前，“海底集矿车+提升泵+提升硬管+水面支持系统”的管道提升式采矿方案是当前主流的采矿方案，该方案可长期连续作业，各系统操作可控，安全稳定性高，最具开采潜力，是国内外研究的重点。基于深海采矿主流方案，深海采矿系统关键系统装备主要由海底集矿系统(即采矿车)、矿物提升系统(即扬矿系统)、水面支持平台(即采矿船)等3部分构成。深海采矿技术研究主要集中在勘探技术、开采与输送技术及环境监测、评估与保护技术等方面，而环保问题依旧是实现商业化的重要阻碍。
深海采矿系统相关技术均在不断研究和完善之中。采集技术方面，主要有水力式、机械式和复合式采集方式，悬浮式和机械精准采集是新的探索方向；海底采矿车行走技术方面，主要有拖曳式和自行式，其中自行式的驱动方式主要有履带式、阿基米德螺旋式等；矿物提升技术方面，主要有水力式提升、气力式提升等，输运管道包括提升硬管、输送软管及相关接头，关键技术在于硬管快速可靠连接和软管快速布放与水下安全对接；环境保护方面，近年来，国内外针对深海采矿的环保技术进行了大量研究，在深海采矿过程中的羽流控制与环境影响评估、海底生态保护与修复技术及环境监测技术等方面取得了一定成果。环保技术作为深海矿产开发的重要组成部分，其发展直接关系到深海资源开发与生态保护之间的平衡，应坚持开发与保护并重的理念。欧美发达国家和地区已掌握了深海矿产开发关键技术和核心装备的制造能力。美国等西方国家已在新一轮深海矿产资源开发热潮中再次实现领跑，如加拿大金属公司(The Metals Company，简称“TMC”)千吨级深海采矿原位试验，快速高效地推动了深海采矿商业化开发进程；比利时海洋全球矿产资源公司(Global Sea Mineral Resources NV，简称“GSR”)也在稳步推进深海多金属结核商业开发。
近年来，我国深海采矿技术研究取得了较大进展，已有一定技术储备。中国五矿集团是国内较早从事深海采矿研究单位，主要有长沙矿冶研究院、长沙矿山研究院；中国大洋矿产资源研究开发协会主持完成南海1000m级采矿系统整体联动海试；中科院深海所、招商局、上海交通大学在海底采矿车方面进行了相关研究及海试；中船集团在深海矿产资源勘探、集矿、提升系统、水面支持平台等核心装备研制方面进行了相关研究工作；大连理工大学主持研制我国首套深海矿产智能混输装备系统并在“长远”号上海试成功；北京先驱公司、中南大学、哈尔滨工程大学、中国海洋大学、沈阳自动化所等高校及科研院所也在深海采矿领域开展了大量研究工作，取得了丰硕成果。但与国外先进水平仍有较大差距，特别是核心装备的设计研发水平较低，水下传感器等关键元器件仍多依赖进口，试验多为原理或比例样机试验，测试验证要求还不全面，设备的安全可靠性、稳定性及应急处理能力还需提升等。未来面向商业化开采需求，我国仍需在总体技术方案、关键系统装备研制、环境影响与修复及设备系统可靠性测试等诸多领域开展深入研究与验证。在此过程中，应着力加强标准规范的引领作用，固化成熟技术和解决问题的方法，总结技术现状与标准体系的互动关系，强化标准体系对深海采矿商业化开发的关键支撑作用，推进产学研用协同开展标准化建设，构建成熟的深海采矿技术标准体系，以推动实现绿色环保、安全可靠、智能高效的深海矿产资源商业化开发。
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”海试现场/新华社
当前全球范围内在深海采矿技术的研究和应用取得了一定成果，但仍面临着一系列问题与挑战。
技术层面，恶劣的深水极端环境条件对深海采矿系统提出了非常严苛的要求。深海矿产资源的分布赋存在海底稀软海床、低温度、巨大水压、强腐蚀性、电磁波传播的严重衰减等环境下，其高效开采需要依托安全、可靠、高性能、耐腐蚀的支持系统与作业装备。同时，海洋的风浪流复杂流场会严重影响采矿装备的构型稳定性和运行效率；深海采矿系统构成复杂、庞大，是人类已知最大的深海作业系统，难度和挑战可想而知 ；部分关键设备的工作机理还未完全掌握，提升泵、输送管等设备的可靠性还有待提高；水下采矿车等设备的多源信息数据融合及协同作业难度大，水下设备的实时精准定位、导航及协同配合技术还需深入研究。以上技术层面的问题均严重制约着采矿作业效率，增加了系统潜在的安全风险。
环保层面，环境保护的挑战始终存在。深海生态系统极为脆弱，对外界的扰动极为敏感，国际学者及社会公众对采矿活动中的羽流、噪声等对海底生态、生物多样性造成的不可逆破坏普遍持有过份担忧态度。2024年7月，英国《自然地球科学》发表海底多金属结核可能bwin官方网站产生“暗氧”的论文，对长期以来关于地球生命起源的假设提出了质疑，引发了激烈的科学辩论和对深海采矿风险新的担忧。同时，羽流迁移扩散的空间尺度差异使实验室模拟与实际监测存在显著偏差，无法完全准确预测羽流对生态的影响，且羽流的扩散速度、沉积物黏性以及生物毒性等因素复杂交互，进一步加剧了评估难度。
经济层面，成本是深海采矿商业化面临的又一大挑战。据估算，一套完整的深海采矿系统的造价至少为50亿人民币，而后续维护成本占每年总成本的30%以上。深海采矿系统装备造价昂贵，全面海试更是耗资巨大，对产能规模、投资回报、经济风险等的评估要求较高。根据《联合国海洋法公约》将海底矿产资源视为“全人类的共同继承遗产”，要求开采企业必须上缴一部分利润进行分配。目前ISA《“区域”内矿产资源开发规章》(《开发规章》)草案议定的征收税费比例是3%～12%，而非洲国家要求征收比例要达到40%，这部分成本也非常可观。
法规标准层面，国际规则与标准的不确定性也构成挑战，相关技术标准非常缺乏。《开发规章》尚未最终通过，制度上的悬而未决使各国在激烈竞争中面临法规约束不足或实施模糊的问题，国际上对国际海底矿产资源开发可能带来的环境影响愈发关注，欧盟等国家及社会公众主张暂停国际海底采矿的呼声也日渐高涨，进一步迟滞《开发规章》的推出。目前ISA亟待解决的议题繁杂多变，涵盖生产许可、环境影响评估及风险预防原则等内容，这些制度的不明晰性进一步增加了深海采矿的法律风险。
深海采矿行业涉及矿产资源开发、环境保护、国际外交、政治及经济等多个领域，必须建立统一的国际法规和标准框架，以保证采矿作业的合法性、可持续性及环境友好性。作为全人类的共同继承财产，国际海底矿产资源的商业开发利用将受到国际法律制度体系的规范。《联合国海洋法公约》是国际海洋活动的法律基础。深海采矿的国际标准框架核心是《联合国海洋法公约》，辅以ISA制定的《开发规章》等一系列规章、各大船级社协会相关规范指南及相关国际标准等构成。ISA作为联合国根据《联合国海洋法公约》设立的管理国际海底区域内活动的国际组织，在深海采矿的行业发展中发挥着重要作用。国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)正在推动深海采矿相关技术标准的制订工作，旨在通过技术规范来降低矿产资源开发对深海环境的不利影响。然而，受到各种现实、复杂的因素影响，国际法规标准框架内仍然存在很多悬而未决的争议问题，仅ISA的《开发规章》出台就有近2000项争议点待讨论，如批准程序、环境保护和利润分配等，更涉及“是否要开采海底矿产”这一原则性问题，这很大程度上阻碍着深海采矿的发展。
不同国家深海采矿的立法也是国际深海采矿法规体系建设中的重要组成部分。世界各国陆续针对深海资源开发领域制定了相关法律，如美国、日本、欧盟国家等均在各自国内法律框架下对深海开发进行了不同程度的立法支持，通过一系列政策文件积极推进海洋采矿。我国于2016年5月正式实施《中华人民共和国深海海底区域资源勘探开发法》，是我国首部规范中国公民、法人或者其他组织在国家管辖范围以外海域从事资源勘探、开发相关活动的法律。
虽然国际法规标准框架正在日趋完善，但实施过程中仍然面临着诸多问题。一方面，由于海洋生态系统的复杂性、多样性，现有法规框架和技术标准大多停留在理论层面，缺乏全面适用的实践应用案例支撑；另一方面，受限于各国经济利益和技术储备存在差距，在实施深海资源合作开发时，常因利益冲突而导致谈判受阻。国际法律标准框架在深海采矿中的作用毋庸置疑，在维护全球公正原则与人类共同利益中发挥着重要作用，未来仍需强化国际合作，深入优化环保、经济及技术领域的相关规则，通过理论研究、现场试验及工程实践等多种手段解决难点问题。
国内标准方面，目前深海采矿装备技术方面的工业标准还比较缺乏，在具体应用中一般参照ISO、IEC、API、GB等成熟的工业标准和各大船级社的规范指南。具体来说，2020年，美国船级社(ABS)发布了海工行业首个海底采矿指南《Guide for Subsea Mining》；2022年，中国船级社(CCS)推出了国内首部深海采矿设施技术指导性文件《深海采矿设施指南》，该指南主要用于深海采矿设施的入级检验；2023年，中国海事局发布《海上移动式平台检验规则》(2023)和《海上移动式平台技术规则 》(2023)，在技术规则的第7篇对海上移动式采矿平台做出规定，意味着海上移动式采矿平台可以依照海事局的技术规则获得法定证书；同在2023年，CCS发布《海上移动平台入级规范》(2023)，并对采矿平台给出了“Mining Unit”的附加标志，意味着海上移动式采矿平台可以按照中国船级社要求获得入级证书；国标《深海矿产资源开采系统技术指南》正在制订中，由北京先驱公司牵头起草，该标准由团标《海底多金属结核采矿系统技术指南》发展而来，提出采矿系统的绿色、经济、可靠性、智能、安全五个准则，即“GERIS”准则。国内深海采矿标准清单见表4。
就深海采矿技术装备规模和复杂程度而言，国内标准在数量、类型上比较缺乏，在级别、深度和广度上也有较大提升空间。今后，应结合我国深海采矿行业发展，重点在深海采矿系统及关键装备研制、环境保护及修复、安全风险评估、数字化及智能控制等方面发力，不断研发高水平高质量标准。
传统深海油气资源开发与新兴深海采矿有一定的相似性，其工程技术、管理和开发模式等对深海矿产资源的商业化开发有一定的借鉴意义。但不同的是，深海油气资源的商业化开发已历经几十年长期的演变与发展，而深海采矿还处于前景探索阶段，缺少实际开采经验，距离商业化开发还有很长的路要走，整体技术成熟度还未达到建立起成熟技术标准体系的程度，也缺少深海采矿技术标准体系框架结构的顶层设计。我国有关深海采矿的标准覆盖面和数量严重不足，尚不能为深海采矿提供有效支撑，因此我国深海矿产资源开发标准化工作迫切需要加大力度、全面推进。
随着我国深海采矿技术的不断发展，正逐步迈向产业化。作为技术研发与产业化的桥梁，标准必须跟上产业的发展水平，发挥对产业发展的技术支撑作用。应加快整合和集成深海矿产资源开发的技术标准与规范，通过内在联系而彼此衔接，建立深海矿产资源开发标准体系，形成有价值、有效率的整体，明确未来产业发展需要制定的标准数量、类型和级别，为更好地科学、合理、系统制定相关标准提供依据和指导，是推动深海采矿规模化、产业化发展的重要基础工作。
深海采矿技术标准体系的构建应遵循科学性、适用性、系统性的原则。技术标准体系框架可以按照深海矿产资源类型来设计，这样虽然有助于指导不同类型的深海矿产资源开发，但由于不同矿种的开发流程较为相似，会造成各个分体系明细表中交叉重复内容过多。因此，按照深海采矿流程进行框架的设计更为合理。基于以上分析，提出了适合我国矿区需求的深海采矿技术标准体系框架，如下图所示。
该框架将深海采矿技术标准体系自上而下划分为3个层次。第一层次是基础通用标准；第二层次是第一层次的下位类，即门类标准；第三层次是第二层次的下位类，即组类标准。第二层次划分为4个门类：勘查、采矿、配套和装备。各门类又细分为若干组类。当然，现阶段受限于深海采矿的现有技术积累不足、对标准类别及层次细分认识不够等原因，该框架可能并不尽全面，在体现定位的前瞻性、内容的先进性、标准组成的系统性等方面尚存在一定不足。在现阶段的能力范围内，尽可能适应目前技术现状并满足相关需求，后续应用中应坚持问题导向，不断优化、迭代，进而形成相对完善的框架。
2025年，政府工作报告中首次将“深海科技”列为战略性新兴产业重点领域，标志着深海科技正式上升为国家战略。从“十四五”规划对海洋强国的布局，到“深海法”对资源勘探的规范，政策端持续为深海探测、装备制造和通信网络等全产业链提供支撑。应尽快将深海采矿的顶层战略予以落地，制定相应的实施支持计划，如我国海上油气行业的“七年行动计划”、海上养殖“蓝色粮仓计划”、造船行业“造船强国计划”等。在“海洋强国”战略的框架下，做好规划部署，将技术发展与国家安全战略、海洋经济战略统筹协调。
深海矿产资源的开发面临着复杂的海洋环境和极端作业条件，对技术的要求极为严苛。当前的技术研究仍面临着很多瓶颈限制，这也为今后指明了重点研究攻关方向。制定技术路线图，如采矿车研发应开展适用多矿种的复合式高效采集技术、海底稀软底质下重载大尺寸采矿车的平衡控制和稳健行走技术、适应海底复杂环境的路径规划行驶与智能避障技术等研究；采矿船的设计需要突破多系统总体布置及稳性优化、多能互补的能源供给、应对极端海况的应急解脱避险、高海况条件下船间矿物稳定输送等技术难点；深海信息技术需解决水下通信延迟与信号衰减问题，声呐与光纤融合技术成为主流；特种材料方面，如采矿车需解决钛合金结构材料在高压下的蠕变效应问题，改进钛合金的熔炼、锻造及焊接等制造工艺，提升装备的安全性能等。
深海矿产资源开发应依托我国业界的政策研究、技术标准研发和工程实践，系统做好标准研究，针对深海采矿系统及装备应从勘探、采集、输送、净化处理等工艺流程出发，进一步梳理细化做好标准体系的策划研究；同时，应紧密结合技术发展水平，研制重点和急需标准，及时将成熟的技术上升为标准。根据我国深海矿产资源开发技术现状及发展趋势，应重点在基础通用标准、采集、输送等加快标准制修订步伐，做好技术标准创新性开发和高质量研究。
借鉴我国船舶与海工行业积极融入国际海事组织(IMO)、国际船级社协会(IACS)体系中增强话语权的成熟经验，深海矿产资源开发也需要依托我国业界的政策研究、技术标准研发和工程实践，密切联系国际深海矿产资源开发技术进展，关注国际标准动向，合理发挥拿来主义，积极采用国际标准，保证我国的深海矿产资源开发技术研发和产业发展与国际接轨，增强我国在深海采矿领域国际标准、行业规范的影响力，通过国际间的合作与交流，不断提升我国深海采矿技术装备的国际市场竞争力。
通过对深海采矿技术发展现状分析和标准体系构建研究，初步形成了理论与实践结合的技术标准体系框架。但现阶段受限于深海采矿的现有技术积累不足、对标准类别及层次细分认识不够等原因，目前提出的标准框架尚存在未经工程实践验证、关键技术对外依赖度高、国际法规进程缓慢可能制约商业化进程等局限性。下一步研究应进一步整合技术、标准及政策层面的多方资源协同发展，积极开展深海采矿技术标准体系建设，为我国实现深海矿产资源的商业化开采奠定坚实基础。