我国采煤沉陷及其控制研究现状与展望

深部开采已经是我国煤炭资源开采目前或将要面临的问题之一。同时,“三下”压煤的亟待开采和与环境相协调的煤炭开采技术的研究,也是煤炭行业可持续发展和保护地表环境必须的研究课题。通过论述分析采煤沉陷现状、控制采动覆岩方法、采煤沉陷相关理论研究,可以得出,我国采煤沉陷分布广泛、涉及面广、影响严重,采动覆岩控制的方法和理论,仍然存在与矿业发展不协调或有待改善的地方。“三下”压煤的全煤层开采研究、覆岩移动规律细化数值模拟、充填开采工艺设计及地表移动预计程序的更新或开发等方面,将是现阶段开采沉陷学科深入研究的重点。最后展望了符合绿色开采理念的采煤方法或煤炭技术途径。     

保水采煤面临的科学问题

保水采煤理念是基于榆神府矿区开发初期采煤引起的潜水位下降、植被退化而提出的。经过多年理论研究和工程实践,已初步建立了保水采煤技术体系,有效指导了生态脆弱矿区煤炭资源开采和生态环境保护。在国家关于生态文明建设标准日益提高的格局下,我国西部干旱半干旱地区煤水资源共生区生态环境保护面临历史考验。首先综述了保水采煤技术取得的成果,认为地质条件探查、岩层移动、保水采煤方法等方面的研究基本解决了单煤层开采中存在的突出问题,而生态脆弱矿区水与生态约束和生态修复与重构方面的研究滞后。其次探讨了保水采煤领域中5个紧密相关的科学问题,包括矿区依赖地下水的植被对煤层开采的约束程度的识别、量化及监测,大采高和重复采动条件下导水裂隙带高度探测与预测方法,有效隔水层厚度的量化与评价,大采高和重复采动条件下采动岩层(覆岩)控制及矿山生态环境影响机制、矿山生态损害监测与评价、矿山土地复垦与生态重建技术、生态修复策略及效果评价等。在新形势下,矿区生态环境保护的责任和任务重大,有待于投入更多研究来支撑我国西部矿山保水采煤理论与技术的突破,促进绿色矿区建设。     

我国淮河流域煤炭安全绿色开采

针对淮河流域煤炭开采条件复杂、井下灾害严重等问题,开展了松软低透气性煤层群煤与瓦斯共采、深厚表土层千米深井现代化矿井井群建设、淮河流域"三下"采煤及特殊开采、深井软岩巷道围岩控制、矿井多源水害防治、煤炭安全绿色开采地质保障等理论与技术研究,形成了一套煤炭安全绿色开采技术体系;认为要实现煤炭安全绿色发展,需科学确定开采下限,查清"绿色煤炭资源储量",建立"全物质循环经济"理念,利用"三位一体"研发手段,加强基础科学研究,为安全绿色开采提供理论技术保障。     

西部煤炭高强度开采下地质灾害防治理论与方法研究进展

基于国家重点基础研究发展计划（973）项目：西部煤炭高强度开采下地质灾害防治理论与环境保护基础研究,从地质环境条件、地质灾害形成机理、预测评价方法和灾害防治理论等4个方面,开展了西部煤炭高强度开采下地质灾害防治的总体研究思路和相关研究。通过西部富煤区域侏罗-白垩系构造地质及水文地质的研究,揭示了富煤区域地层结构及水沙动力学特征;基于采动岩体力学行为研究,揭示了大面积顶板切落、突水溃沙等地质灾害的发生机理,形成了防治重大地质灾害与环境损伤的采煤理论和方法。该研究将地质灾害防治和生态环境保护进行有机的结合,从源头解决制约我国西部煤炭开采的关键问题,可为我国西部煤炭资源长期大规模安全高效绿色开采奠定理论基础。     

矸石(固体废物)直接充填采煤技术发展现状

总结了矸石直接充填采煤的技术框架,系统地介绍了综采矸石充填技术、普采矸石充填技术和掘巷充填技术的充填开采系统布置、关键设备及充填开采工艺;研发了矸石直接充填采煤技术中矸石自地表向井下运输的大垂深投料系统,并对其进行了优化设计;以综采矸石充填技术为例,分析矸石直接充填开采矿压规律的等价采高模型,得到了充填综采采场所需支护强度,以及充填综采与传统综采支护强度修正系数η,并对充填开采后的地表沉陷进行了预计和实测分析,得出了充填开采较传统综采采场矿压显现减弱、地表变形等级仅为轻微的结论;从实现煤炭资源绿色开采应重视的基础科学研究、重点技术攻关等方面对今后矸石(固体废物)直接充填采煤技术相关研究进行了展望.     

采煤沉陷区损害防治对策与技术发展方向

煤矿采动损害防治与沉陷区治理是我国煤矿区亟待解决的技术难题。客观评价了煤炭开采社会贡献和存在的采动负面效应；较全面地梳理总结了采煤沉陷区治理国家部委政策鼓励、资金支持和技术研发方面取得的进展；归纳了我国东北平原资源枯竭矿区、西部生态脆弱区、中东部平原高潜水位区和西南山区、丘陵岩溶区4种不同区域类型采煤沉陷区采动沉陷损害特征和存量、增量变化情况；提出存量科学治理和增量预防控制的采煤沉陷区防治重点；基于岩层移动控制关口前移、煤矿区采动沉陷预防与损害治理并重理念，提出实现绿色开采采动沉陷损害防治的采前优化设计、采中损害控制和采后科学治理三原则对策；针对采煤沉陷区存量与增量特征，提出东北、西部、中东部与西南采煤沉陷区存量治理关键技术和采煤沉陷区建筑复垦关键技术、增量控制关键技术共6方面治理关键技术发展方向；针对采煤沉陷区综合治理中的不足，提出开展全国范围采煤沉陷区现状调查评估和制定综合治理中长期专项规划，完善采煤沉陷区综合治理利用标准体系，构建新时期采煤沉陷区“源头防治-过程控制-综合利用-全程监测”一体化治理新模式，加大采煤沉陷区综合治理政策和资金支持力度等沉陷区综合治理建议，为我国煤矿采动...     

岩层控制与煤炭科学开采 ——记钱鸣高院士的学术思想和科研成就

全面总结了钱鸣高院士在岩层控制与煤炭科学开采领域的学术思想和科研成就,主要包括:采场上覆岩层活动规律与"砌体梁"结构力学模型、采场支护整体力学模型、岩层控制的关键层理论、煤炭资源的绿色开采与科学开采等方面。"砌体梁"结构模型是迄今解释采场矿山压力最完善的力学模型,是对传统定性假说的重大突破,是钱鸣高院士学术思想的基础。以此为基础,他带领团队创立了一套比较完整的煤矿采动岩层控制理论与技术体系,科学地解释了采动岩层破断运动过程中的矿压显现、裂隙演化、应力场变化和地表沉陷等一系列采动岩体活动规律,建立了定量分析的力学模型和设计方法,形成了相应的控制技术。由此发展到绿色开采和科学采矿,对学科的发展产生了深远影响,在推动我国煤炭科技的发展和实现科学开采方面作出了重大的历史性贡献。     

南屯煤矿公路桥下采煤方案研究

邹济公路跨矿区铁路桥压占了南屯煤矿大量3下煤层资源.为了保障公路桥的安全运行,同时实现尽量多地采出煤炭资源,本文针对公路桥下南屯煤矿73下21工作面开采方案进行研究,对比分析了工作面全采、刀把形和凹字型布置三种采煤方案对桥梁的采动影响预测研究.结果表明,采用凹字型工作面采煤方案既可保证公路桥免受采动影响,又可最大限度的开采煤炭资源.     

深部采动响应与灾害防控研究进展

掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演化规律和多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合致灾机理。最后,基于上述采动响应特征和多场耦合规律及致灾机理,从透明矿山及地质保障关键技术、灾害风险判识与监控预警关键技术和典型动力灾害防控关键技术3个方面讨论了深部采动灾害防控方法。未来应继续加大对深部开采基础研究支持力度,大力支持自主创新重大仪器及科学装置研究,重点开展深部煤炭开采应用基础理论和关键技术研究,依靠科技创新突破制约我国深部煤炭开采的理论与技术瓶颈。加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理分析,实现深地资源地质精准勘探和三维地质可视化,建立深部采动灾害风险判识及合理性评价模型,以及开展多参量灾害预警与防控技术和装备研究,实现对灾害的有效预警和精准防控,综合形成深部煤矿灾害防控理论与技术标准体系。同时,在充分认清深部各种灾害特征、治理能力极限和技术经济可行性的基础上,科学确定开采下限。最终有效解决深部煤炭开采面临的科学问题和重大技术难题,促进深部煤炭安全高效开采。     

资源与环境协调(绿色)开采及其技术体系

煤炭资源开采对环境的影响问题，是国际上广泛关注的焦点问题，更是影响中国社会与经济发展战略的重要问题之一．从国家对煤炭工业发展要求出发，阐述了研究煤炭资源绿色开采的必要性和意义，对煤炭资源绿色开采的内涵作了进一步的阐述．在论述煤炭资源绿色开采技术体系框架的同时，对保水开采、煤与瓦斯共采、条带开采与充填开采、井下矸石处理、煤炭地下气化等主要的关键问题与研究现状作了深入的分析，提出了进一步研究与发展的建议．     

煤炭开采新理念——科学开采与科学产能

针对我国煤炭资源开采的现状及存在的问题,提出了煤炭资源“科学开采”和“科学产能”的概念和内涵。科学开采是指在科学发展观引领的与地质、生态环境相协调前提下最大限度地获取自然资源,在不断克服复杂地质条件和工程环境带来的安全隐患前提下进行的安全、高效、绿色、经济、社会协调的可持续开采;科学产能是指在具有保证一定时期内持续开发的储量前提下,用安全、 高效、环境友好的方法将煤炭资源最大限度采出的生产能力,主要包括3方面的要求：安全开采、绿色开采和高效开采。在此基础上提出了生产安全度、生产绿色度、生产机械化程度的煤炭科学产能评价指标体系与标准,并对我国五大产煤区及全国和发达国家进行了科学产能分析对比。结果表明：2010年我国煤炭产能得分平均为42.58分,按科学产能标准得分在70分以上的煤炭产量为10.78亿t,仅占全国煤炭总产量的33.27%;而美国、澳大利亚、英国、德国等世界先进产煤国的煤炭科学产能得分均在90分以上,我国与世界先进水平差距较大,应当全面推行科学开采和科学产能的理念,坚持煤炭科学开采,全面提升我国煤炭开采的科学化水平。     

纳林庙煤矿二号井6-2~#煤层合理采煤方法研究

针对6-2#煤层的赋存条件,结合国内外厚煤层开采技术发展现状,通过顶煤的冒放性分析、综放开采专家系统评价和类似条件开采对比,分别对分层开采、综放及大采高整层开采的适应性进行了分析比较,研究认为采用大采高综采更有利于矿井高产高效,实现一井一面、年产3.0M t的生产目标。     

煤矿“采选充+X”绿色化开采技术体系与工程实践

煤炭接续资源多在深部和优质资源多在西部并存的现状使得深部与西部开采成为煤炭资源开发的新常态,绿色矿山建设、绿色矿业发展与绿色化开采推进已势在必行。本文提出了煤炭资源“采选充+X”绿色化开采技术构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选、矸石充填与“岩层移动主动控制、沿空留巷、瓦斯抽采、灾害防治、保水开采”一体化生产系统,形成了煤炭“采选充+X”(控、留、抽、防、保)协同生产模式;明确了“采选充+X”绿色化开采技术的内涵与技术框架,阐述了“采选充+X”的四代演化历程,分析了其践行绿色化的技术优势,给出了科学化的工程设计方法;阐述了5类典型“采选充+X”技术对应的技术原理、工程需求、设计流程与方法、关键技术及工艺装备等。工程实践分别证明了采选充+控、采选充+留、采选充+抽等“采选充+X”技术具有的显著技术优势与工程示范效应。未来“采选充+X”绿色化开采将延伸采选充+处、采选充+智、采选充+调、采选充+协等技术模式。整体形成的“采选充+X”技术体系,可为实现煤炭及伴生资源绿色化开采提供有力的技术支持。     

论科学采矿

针对我国煤炭产业现状与产业特点,提出了科学采矿的理念,全面阐述了科学采矿的内涵以及实现科学采矿对煤炭成本与价格及国民经济的影响.科学采矿是指实现既能最大限度地高效采出煤炭资源而又保证安全和保护环境的开采技术,科学采矿主要包括机械化高效开采、绿色开采、安全开采及提高资源回采率等方面.为了使煤炭开采业健康发展必须实现科学采矿.要实现科学采矿,必然要求实行煤炭完全成本化,即煤炭成本应包括生产成本、安全成本、环境成本、资源成本、发展成本等方面.煤炭完全成本化将对煤炭价格与市场及国民经济产生重大影响.     

深部煤炭资源采选充绿色化开采理论与技术

深部煤炭资源开采已势在必行,但面临更加复杂的开采环境、更加危险的开采扰动诱导潜在灾变过程。结合深部煤炭开采“四高一扰动”的挑战与充填开采在岩层控制等方面的技术优势,总结分析了深部充填开采面临的五大技术难题,提出深部煤炭资源采选充绿色化开采构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选与矸石就地充填一体化生产系统,形成深部煤炭采选抽充防协同生产模式,实现深部煤炭及伴生资源的安全高效及绿色开采。该构想的初步技术体系已基本形成,并在平煤集团十二矿、开滦集团唐山矿等深部矿井建立了示范工程或基地。后续将继续深入开展深部充填开采岩层控制等6个基础理论方面的研究工作,创新采选充绿色化系统布置、自动化充填、物料大流量输送、煤矸智能分选等7项关键技术,形成深部煤炭资源采选充绿色化开采的系列理论与技术体系,为实现深部资源绿色化开采提供可靠基础。     

煤矿设计科学产能形成机制探讨

设计阶段是科学确定煤矿生产能力的重要关口,从根本上影响或决定着矿井的生产规模、安全保障及对生态环境的影响程度。现行的煤矿设计生产能力计算时仅以储量备用系数进行调节,具有一定的随意性和盲目性。在科学采矿与科学产能研究成果的基础上,提出了煤矿设计科学产能指数的概念。以煤炭资源勘探程度、资源禀赋条件、开采机械化水平、绿色开采措施、资源采出率等为基础,构建了煤矿设计科学产能指数评价指标体系和计算模型,研究了煤矿设计科学产能的计算方法,开发了用于煤矿设计阶段的煤炭科学产能计算系统软件。     

煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

我国绿色煤炭资源量有限,实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路,其中地质保障技术体系是重要的基础。从煤炭开采基础地质及其勘探、综合地球物理探测、地质钻探和矿井地质信息技术平台等方面,系统地分析了我国矿井地质保障技术体系的现状,提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障技术的发展趋势和方向。通过大数据、云计算、互联网等技术平台,采用地质调查、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参数信息,构筑基于天空、地面、井孔、地下、采煤工作面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模型的保障技术体系,为煤炭精准智能开采提供所需的透明地质条件;研发三维和四维地球物理精细探测新方法、新技术,研制震、电、磁、核、声、光等物理参数主、被动源综合探测与成像智能化仪器设备,实现对开采地质条件的精准判识;发展由探测到监测,以及与掘进机械、采煤机械等一体化的监控预报识别体系,对影响开采的多灾源地质因素进行智能预测及监控,不断建设和完善煤炭资源综合开发保障技术体系;结合移动智能终端APP,逐步完成煤炭资源开发过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管,实现高度信息化和智慧化,切实保障矿井安全高效生产;通过进一步加强高素质复合型地质专业技术人才培养,开展大尺度模拟实验和技术攻关,做到创新发展和技术引领,着力推进煤炭资源开发利用的新发展。     

绿色开采是煤矿实现可持续发展的重要途径

分析了煤矿开采所产生的环境问题.包括:水资源污染、对土地资源的破坏、大气污染等.探讨了绿色开采的主要途径和重要意义,旨在说明推广发展绿色开采技术,使煤矿企业生产朝着技术含量高、经济效益好、环境污染少、资源得到充分利用的方向发展,真正实现煤矿的可持续发展.     

煤炭资源生态开采关键技术研究及应用

 为进一步提高翟镇煤矿绿色开采技术水平,本文基于翟镇煤矿的煤炭资源绿色开采实践,阐述了翟镇煤矿煤炭资源生态开采的关键技术及应用效果,论证了实现矿井矸石不升井、资源不浪费、矿井不产尘、污水不外排、煤炭不落地、地表不下沉的方法,提出了一条煤炭企业建设安全高效集约型、生态友好型、绿色循环型矿区的发展之路,具有很高的推广价值。     

基于计算机技术的煤矿绿色开采

国民经济调查显示,我国煤矿生产产量每年都在以不同的幅度上升,煤矿经济在社会市场中占据了重要的地位。科学发展观提出之后,国家对于煤矿生产提出了绿色环保的理念,以保证现有的煤矿资源能得到充分利用。煤矿生产废水是破坏环境的一大因素,针对这一点,文章分析了基于计算机技术的煤矿绿色开采技术的有效运用。