矿产资源最优开采研究对资源的优化配置和社会可持续发展至关重要。经典的Hotelling模型是研究矿产资源最优开采的主要工具,但是Hotelling法则在现实中并不总是成立,一个主要原因是模型中没有考虑矿产资源开采中的环境外部性及后备替代问题。本文建立的相关数学模型,利用动态最优化方法系统地研究了在环境约束及后备替代条件下矿产资源最优开采路径,对Hotelling模型进行拓展。结果发现:不考虑环境约束、矿产资源储量较少时,资源价格路径遵循Hotelling法则,在高于后备替代价格后退出市场,并且矿产资源成本、后备替代成本等因素都会对替代节点产生影响。考虑环境因素时,若污染未达阈值,资源储量较少时,价格的变化体现了环境外部性和稀缺性,变化率高于贴现率;当污染达到阈值,并且资源储量较丰富时,价格先保持不变,体现能源消费总量控制,然后由于稀缺性促使价格上升,遵循Hotelling法则;当污染达到阈值、存在资源进口时,价格的变化与资源出口国贴现率密切相关。