煤炭深部原位流态化开采的理论与技术体系

向地球深部要资源已成为国家战略。然而,现有的煤炭开采理论、技术及方法难以解决深部开采遇到的技术难题与环境污染问题,对煤炭开发与利用方式进行变革已势在必行。以煤炭技术变革为导向,以解决2 000 m以深煤炭资源开发的瓶颈难题为目标,系统阐述了煤炭深部原位开采的科学技术构想,提出了深部原位流态化开采的采动岩体力学理论、深部原位流态化开采的"三场"可视化理论、深部原位流态化开采的原位转化多物理场耦合理论、深部原位流态化开采的原位开采设计、转化与输运理论、深部原位流态化开采的地质保障技术、深部原位流态化开采的精准探测与导航技术、深部原位流态化开采的智能开拓布局技术、深部原位智能化洗选技术、深部原位采选充电气热一体化的流态化开采技术、深部原位无人化智能输送与提升技术、深部原位能量诱导物理破碎流态化开采技术、深部原位化学转化流态化开采技术、深部原位生物降解流态化开采技术、深部原位煤粉爆燃发电关键技术等。明确了煤炭深部原位流态化开采的战略路线,构建了煤炭深部原位流态化开采的理论与技术体系。     

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。     

对我国金属矿床深部开采技术的探讨及展望

阐述了对我国金属矿床深部开采进行研究的必要性和迫切性；介绍了对金属矿床深部开采需要研究的主要内容，即采矿方法选择及优化、深部开采中岩层控制理论及技术、深部开采环境控制技术、空区处理及无废料开采技术、深井通风、降温、防毒、防水等技术。深部矿体开采技术是一项综合技术，是一项系统工程项目，需由国家组织攻关。     

“十一五”国家科技支撑计划“特大型矿床深部开采综合技术研究”课题在金川启动

2009年4月23日,“十一五”国家科技支撑计划——“特大型矿床深部开采综合技术研究”课题在金川集团公司启动。“特大型矿床深部开采综合技术研究”课题由长沙矿山研究院、国家金属采矿工程技术研究中心、北京科技大学等单位参加研究。由于该课题立足于我国深井开采现实,结合金川二矿区深部开采的实际情况,开发特大型矿床深部开采综合配套技术,     

村庄下深部压煤开采的技术途径探讨

开采的深部化使村庄下压煤量增大,传统的开采与保护技术不能适应深部开采条件：另一方面,深部开采又是阶段性的非充分开采,地表移动变形相对较小,有利于地面房屋的保护．文中通过分析村庄下采煤传统方法的适应性,讨论了立足井下开采技术来提高煤柱采出率的村庄下深部压煤开采技术途径．     

峰峰矿区深部煤层开采水害问题及防治对策

为了解决峰峰矿区深部煤层开采奥灰突水问题,分析峰峰矿区深部煤层开采的地质和水文地质条件及面临的水害问题,指出深部煤层开采奥灰突水的途径和特点及目前防治水技术存在的不足之处;对深部煤层开采奥灰突水机理进行了研究;提出全面探查、区域治理、煤层底板注浆加固、分区隔离开采、增加矿井排水能力等深部煤层开采防治水技术途径。实践证明:煤层底板构造全面探查、区域治理是最有效的防治深部煤层开采奥灰突水的技术。     

深部资源开采创新成效分析与思考

深部开采是矿产资源开采的必然趋势,提升深部资源开采能力是我国实现“向地球深部要资源”的关键所在,“十三五”国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项的设立是解决我国深部资源勘查开采领域技术瓶颈问题的重要举措。简述了深部资源开采亟需重点攻克的瓶颈问题,梳理了“深地资源勘查开采”重点专项在深部岩体力学基础理论、深部建井与提升、深部开采、深部灾害防控等方面的重点任务布局和创新成效,并就后续攻关重点方向进行了展望。此外,就相关重点研发计划项目的管理成效与经验进行了总结,全方位呈现了国家重点研发计划视角下深部资源开采创新成效,同时在项目布局与支持模式等方面提出了建议。     

近海黄金矿床深部开采科技难题及研究展望

深地资源勘探开发是当前国家和学术界关注的重大科技问题。本研究在全面总结深部开采科技难题和山东黄金集团浅部已有技术积累的基础上,以三山岛金矿近海开采为切入点,系统分析了2 000 m以浅深部开采应解决的深部岩体力学与地应力环境及数据库构建、安全及高效开采、2 000 m深井开凿与提升、深部降温、深部绿色充填工艺技术等关键问题,并对未来应开展的基础理论和相应的应用技术研究作出了展望,旨在为山东黄金深部开采提供指引。     

煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构

煤矿进入深部开采后,煤岩体物性、应力、瓦斯等因素发生显著改变,开采覆岩扰动范围及动静载荷显著增大,矿井群联动致灾效应与大型地质体控制效应显现,冲击地压、煤与瓦斯突出灾害并存甚至相互转化,煤矿深部开采煤岩动力灾害防控已成为当前亟待解决的问题。针对我国煤矿深部煤岩动力灾害孕灾条件复杂且尚不清楚,相互转化机制不清,快速探测手段、科学有效的防控技术与装备缺乏的现状,凝练了深部开采煤岩动力灾害防控的关键科学技术问题,提出了多尺度分源防控深部煤岩动力灾害的思想,确定了深部开采煤岩动力灾害防控技术的攻关方向,构建了煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构,最终将形成我国煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术体系,为我国煤矿深部开采冲击地压、煤与瓦斯突出和复合煤岩动力灾害有效防控提供理论支撑和技术途径。     

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。