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深部煤炭资源开采现状与技术挑战一、本文概述随着全球能源需求的不断增长，煤炭作为主要的能源来源之一，其开采和利用一直受到广泛关注。
特别是在中国，作为煤炭生产和消费大国，深部煤炭资源的开采显得尤为重要。
本文旨在全面概述深部煤炭资源的开采现状以及面临的技术挑战，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
文章首先界定了深部煤炭资源的概念，明确了研究范围，并简要介绍了中国深部煤炭资源的分布特点。
接着，文章详细分析了当前深部煤炭资源开采的主要技术方法，包括采煤方法、巷道布置、通风与排水等，并对这些技术的优缺点进行了评价。
在此基础上，文章深入探讨了深部煤炭开采面临的主要技术挑战，如高地应力、高温高压、瓦斯突出等问题，并提出了相应的解决方案和技术创新方向。
通过本文的阐述，旨在让读者对深部煤炭资源的开采现状和技术挑战有更加全面和深入的了解，同时也希望能够激发更多学者和从业者投入到这一领域的研究和实践中，共同推动深部煤炭资源开采技术的创新与发展。
二、深部煤炭资源开采现状随着全球能源需求的持续增长和浅部煤炭资源的逐渐枯竭，深部煤炭资源的开采已成为煤炭行业的重要发展趋势。
当前，深部煤炭资源的开采主要集中在地下数百米至数千米的深度范围内。
在这一区域内，煤炭资源储量丰富，但开采难度和技术要求也相应提高。
开采深度不断增加。
随着浅部资源的减少，煤炭开采逐渐转向地下更深处。
这使得开采环境更加复杂，对技术和设备的要求也更高。
开采条件更加恶劣。
深部开采面临着高温、高压、高瓦斯、高地应力等多重挑战。
这些恶劣条件不仅增加了开采难度，也对作业人员的安全构成了严重威胁。
再次，开采技术不断创新。
为了应对深部开采的种种挑战，煤炭行业不断探索和创新开采技术。
目前，已经形成了一系列适应深部开采的技术体系，包括高效钻进技术、智能采矿技术、瓦斯抽采技术等。
安全生产要求更加严格。
深部开采的安全风险较大，因此对安全生产的要求也更为严格。
企业和政府部门都加强了对深部开采的安全监管，通过制定严格的安全标准和监管措施，确保生产过程中的安全。
深部矿井开采技术问题摘要:本文根据我国主要深部矿区30余对矿井的实地调查、部分井下观测和25个矿务局的函调材料,对我国煤矿深部开采的基本状况及其在开采中遇到的巷道维护、冲击地压、瓦斯突出及地热等主要问题作了总结和剖析,并就今后煤矿深部开技术问题提出了几点看法和建议。
1煤矿深部开采的现状及趋势深井开采技术是当今世界主要深井开采国家(如德国、原苏联、波兰等)十分关注的问题之一。
随着我国煤矿开采规模的扩大,开采深度的逐渐增加,深部开采中遇到的各种技术问题日益增多,对当前的煤矿生产和今后矿井建设的影响日趋严重。
因此,研究深部开采问题,对安全、经济、合理地开发深部煤炭资源无疑有特别重要的意义。
我国是世界第一产煤大国,1997年原煤产量13.3亿吨。
全国主要国有矿区90多个,井工开采的生产矿井588对(1996年统计)。
据不完全统计,采深超过800m的深井19对,其中开滦矿务局赵各庄、沈阳矿务局彩屯矿采深超过1000m,新汶矿务局孙村矿、华丰矿、长广七矿采深超过800m。
“八五”期间新打深井65个,平均深度588m,其中700~800m的井筒28个,800~1000m的井筒13个,1000m以上井有12个。
据煤炭资源开发和资源保护研究指出,在我国预测总储量中73.2%埋深在1000m 以下,浅部储量较少。
因此,深井开采技术不仅是目前一些深矿井面临的问题,而且从长远看,它将是我国今后进一步开发利用深部煤炭资源的带有战略意义的问题。
2深井开采的主要技术问题2·1矿压显现加剧,巷道维护困难随着矿井采深的不断增加,一方面,巷道断面必需加大,据对开滦矿区统计,近10年间采深平均增加100m,岩石巷道断面平均增加8.1%,煤、半煤岩巷平均增加32%;另一方面,地压增大,在深部高应力作用下,围岩移动更为剧烈,巷道产生变形破坏更为严重。
在调查的超过700m的深井中,巷道矿压问题普遍严重,底鼓成为常见的地压现象,特别在采准巷道中尤其严重。
浅析我国煤矿开采技术的现状及发展趋势1. 引言1.1 煤矿开采技术的重要性煤矿开采技术是煤矿生产中至关重要的环节，直接影响着煤炭资源的有效开采和利用。
煤矿是我国主要的能源资源之一，煤炭在我国能源结构中占有重要地位，因此煤矿开采技术的发展对我国能源安全具有重要意义。
煤矿开采技术的发展可以提高煤炭资源的开采率和利用效率，降低开采成本，确保煤炭资源的可持续供应。
随着煤炭需求的不断增长，有效开发利用煤炭资源对于保障我国能源供应具有重要意义。
科学合理的煤矿开采技术可以提高生产效率，减少劳动强度，改善劳动条件，保障矿工的安全和健康。
煤矿开采作业环境复杂，矿井深度较大，遇到瓦斯、煤尘等安全风险，因此煤矿开采技术的不断改进对于提高矿工工作安全具有重要意义。
煤矿开采技术的重要性体现在提高资源利用效率、保障能源供应、提高生产效率和保障矿工安全等方面。
随着我国煤炭产业的快速发展，加大技术创新力度，积极引进和消化国际先进技术，不断提高煤矿开采技术水平，是我国煤炭产业健康发展的关键之一。
1.2 煤矿开采技术的现状煤矿开采技术的现状是我国煤矿行业发展的重要组成部分，也是保障煤炭资源有效开采和利用的基础。
目前，我国煤矿开采技术水平整体较高，已经形成了一套比较完善的开采体系。
在传统煤矿开采技术方面，我国煤矿采用的传统开采方法主要包括露天开采和井下开采。
露天开采主要适用于大型煤矿，采用大型机械设备进行开采，效率高、成本低，但对环境污染较为严重；井下开采则是在地下进行开采作业，存在一定的安全风险和难度，但可以有效避免露天开采带来的环境问题。
现代煤矿开采技术的不断发展也对煤矿行业产生了积极影响。
随着科技的进步，我国煤矿逐渐引入了智能化设备和人工智能技术，提高了煤矿开采的自动化水平，减少了人力成本和安全风险。
环保技术在煤矿开采中的应用也日益受到重视，绿色矿山建设和循环利用成为煤矿开采的新方向。
我国煤矿开采技术在不断创新和完善中发展，趋向智能化、环保化的方向。
关于煤矿安全开采深度的探讨煤矿是煤炭资源的重要开采地，但在煤矿开采过程中，安全问题一直是人们关注的焦点。
随着煤矿采空区蔓延，深部煤矿的开采深度也逐渐增加，这给煤矿开采带来了新的挑战。
本文将从煤矿安全开采深度的探讨展开讨论。
一、煤矿开采深度的现状随着我国经济的快速发展和工业化进程，对能源的需求越来越大。
煤炭作为我国主要的能源资源之一，被广泛应用于电力、钢铁、化工等行业。
目前我国煤炭资源的主要开采区域已逐渐向深部煤矿转移。
据统计，目前我国煤矿开采深度已经超过1000米，部分煤矿甚至超过2000米。
中深部煤层的开采，为我国煤矿资源的高效利用提供了新的契机，但也为煤矿安全带来了新的挑战。
二、深部煤矿开采安全存在的问题1.地质条件复杂：随着开采深度的增加，地质条件变得越发复杂，地应力、地温、岩层构造等因素都对煤矿开采安全产生了影响。
尤其是深部煤层存在地应力大、瓦斯、倾水等危险因素，对煤矿生产安全构成了严峻威胁。
2.矿用设备的技术要求高：深部煤矿开采需要大型、高效、自动化的矿用设备，而目前我国矿用设备的技术水平还有待提高，这给深部煤矿开采带来了一定的技术压力。
3.煤矿防治技术需提升：煤矿防治技术是保障煤矿安全的重要手段，而目前我国对深部煤矿的防治技术研究还不够深入，制约了煤矿开采深度的进一步增加。
1.加强地质勘察和预测：通过深入的地质勘察和预测，科学评估煤矿开采深度的可行性和安全性，为合理布局和合理开采提供依据。
2.研发先进的矿用设备：加大矿用设备的研发投入，提高设备的自动化、智能化和安全性能，确保深部煤矿的安全开采。
3.加强煤层地质灾害防治技术研究：加强煤矿安全防治技术的研究和应用，提高煤炭资源开采的安全性、高效性和可持续性发展。
四、结语煤矿开采深度的提高是我国煤矿资源高效利用和煤炭产业可持续发展的必然趋势，但安全始终是煤矿开采的首要问题。
要实现深部煤矿的安全开采，需要各方共同努力，加强技术创新和规范管理，不断提高我国煤矿安全生产水平，为实现煤炭资源的可持续利用做出贡献。
我国煤矿深部开采现状及灾害防治的研究285理论前沿与综合论坛煤炭资源是维持火电厂等各行业发展的主要资源，在无新能源代替的情况下，维持资源的开采量，是确保社会能够正常运行的主要途径。
煤矿深部开采的特点在于矿井的深度较大。
如安全措施未有效落实，地热等各灾害很容易发生，对施工人员安全性的提升不利。
加强对各类型灾害的防治，能够有效解决上述问题。
1.煤矿深部开采现状调查显示，目前我国煤矿深部开采区域，主要集中在东北三省、安徽、河北及江苏等地。
以山东省为例，截至到2015年，该区域采深在800--1000m 的矿井，共10个、采集深度在1000--1200m 之间的矿井，数量为10个。
采集深度在1200m 以上的矿井数量为11个[1]。
目前，各地区的深部开采矿井数量仍呈不断上升的趋势。
可见，我国煤矿深部开采技术已经得到了一定程度的提升。
但受多种因素的限制，煤矿深部开采过程中，地热等各灾害仍时有发生。
2.煤矿深部开采的常见灾害煤矿深部开采常见的灾害，包括地热灾害、瓦斯灾害、冲击地压3种，3者的成因及表现各不相同：2.1地热灾害地热灾害为煤矿深部开采过程中的常见灾害之一，主要表现为垂向地温随开采深度的增加而提升。
开采过程中，如发现上述规律，则表明该区域可能存在地热灾害。
导致地热灾害出现的原因，与煤矿开采区域的莫霍面分布特征及重力场特征有关。
以前者为例，莫霍面是反映地壳深部变化特点的主要指标，当莫霍面的深度达到36--37kg 之间时，莫霍面极容易隆起。
加之居里面的共同作用，地热灾害即可发生。
除此之外，区域的地质构造异常及热储盖层异常，同样容易引发地热灾害。
2.2瓦斯灾害煤矿深部开采工程中，矿井的平均深度均高于1000m。
在此深度下，如地温未达到50℃，泥炭通常会以褐煤的形式存在。
受生物及化学作用的影响，甲烷及乙烷等较容易产生。
焦煤时期，甲烷的产生量最高，煤层的瓦斯压力显著增加。
如煤矿的开采深度过大，遭遇瓦斯，巷道变形等瓦斯灾害的发生几率较高[2]。
煤矿地下开采工艺的现状分析及发展趋势煤炭是世界上最重要的能源资源之一，而煤矿地下开采技术一直是煤炭工业的核心技术之一。
通过对煤矿地下开采工艺的现状分析及发展趋势的研究，能够帮助我们更好地了解煤矿地下开采的技术水平和未来发展方向，以及帮助煤炭企业更好地应对资源枯竭和环保压力，推动煤矿地下开采技术的创新和发展。
煤矿地下开采工艺是指利用巷道、井巷等方式在煤矿内部采取煤炭，主要包括采煤工艺、支护工艺、通风工艺等。
目前，国内外煤矿地下开采工艺的现状主要体现在以下几个方面。
1. 采煤工艺目前，煤矿地下采煤主要有机械化采煤和人工采煤两种方式。
机械化采煤采用煤矿设备进行采煤作业，主要包括煤矿掘进机、煤矿综采机等设备。
人工采煤采用人工进行采煤作业，操作煤体局部崩落或者使用爆破等方式进行采煤。
机械化采煤相对于人工采煤具有效率高、安全性好等优点，逐渐成为煤矿地下开采的主要方式。
2. 支护工艺支护工艺是确保煤矿地下采煤安全的重要环节，目前主要采用的支护方式包括采空区支护、巷道支护、煤柱支护等。
采空区支护是指对采空区进行支护，主要包括落煤法、矿山压裂法等。
巷道支护是指对煤矿巷道进行支护，主要包括钢支架、木支架等。
煤柱支护是指通过对煤柱进行支护，确保地表不会塌陷。
3. 通风工艺通风工艺是保证煤矿地下采煤作业安全、提高矿井工作环境质量的重要手段。
目前，主要的煤矿通风方式包括自然通风和人工通风两种方式。
自然通风是指通过煤矿自身的地质条件实现通风，人工通风是指通过通风机等设备实现通风。
在通风工艺中，还需要考虑瓦斯抽采、尾气处理等问题，以确保煤矿地下环境的安全。
二、煤矿地下开采工艺的发展趋势面对煤炭资源的枯竭和环保压力，煤矿地下开采工艺的发展趋势主要体现在以下几个方面。
1. 机械化采煤技术的发展随着矿产资源的日益枯竭，传统的人工采煤已经无法满足煤炭需求，机械化采煤技术将成为未来的发展趋势。
未来，煤矿地下采煤将更加自动化、智能化，采用更多的机械设备进行作业，如自动掘进机、无人驾驶采煤机等。
古城煤矿建管处千米钻机（澳钻）使用情况古城煤矿建管处配备1台VLD-1000千米钻机，钻机自2013年4月下井至今，累计施工进尺为3762米，其中煤孔进尺为858米，岩孔进尺为2904米。
一、钻机使用情况第一阶段：千米钻机长钻孔模块化预抽为了有效利用千米钻机施工深孔的优势，我处分别在东翼6#贯（东进正头）、东翼7#贯（1、2回风之间）布臵长距离掘前预抽钻孔，东辅15#钻场布臵长距离采前预抽钻孔，实现工作面消突、降低煤层瓦斯含量。
掘前预抽2013年5月份东翼6#贯（东进正头）钻场设计7个钻孔，每个钻孔设计深度500米，其目标是预抽采区大巷（东辅、东进、东1回、东2回）。
由于施工1#孔时塌孔、喷孔现象严重，对设计进行了调整，目标是预抽采东翼进风大巷。
6#贯千米钻机钻孔参数表1#钻孔施工12m塌孔、喷孔严重；2#钻孔调整开孔高度和倾角施工18m塌孔、喷孔，返出大量大块煤渣，出现轻微压钻现象；4#钻孔施工21m塌孔、喷孔严重；针对1#、2#、4#钻孔施工情况，调整3#、5#、6#、7#钻孔施工方案，钻孔由沿全煤施工变为沿顶板煤岩结合处施工。
3#钻孔（主孔）施工375m塌孔严重、返水返渣不畅。
5#、6#、7#塌孔、压钻、喷孔严重。
2013年11月份东翼7#贯（1、2回风之间）钻场设计7个钻孔，每个钻孔设计深度500米，目标是预抽采区大巷（东辅、东进、东胶、东1回、东2回）。
7#贯千米钻机钻孔参数表由于煤层走向为下山，不利于返水返渣，煤质酥软（f为0.45），钻孔施工塌孔、压钻、喷孔现象严重、返水返渣不畅，钻孔均未施工至设计深度。
采前预抽2014年7月东辅15#钻场设计5个钻孔，钻孔设计深度500m，预抽N1303工作面瓦斯，实施采前预抽。
东辅15#钻场千米钻机钻孔参数表由于塌孔、压钻、喷孔现象严重、返水返渣不畅，钻孔均未达到设计深度。
鉴于长时间施工不成孔，我处积极协调厂家外籍钻工配合施工。
外籍钻工马克施工4#孔（主孔）至96m处，发现孔内压力异常，退钻发现Mecca非磁性装臵钻杆公扣断裂，打捞15天未打捞成功。
井下深部开采存在的问题及对策1我国煤矿深部开采的现状煤矿深部开采问题一直是世界各发展中国家关注的问题。
在世界主要采煤国家中，都领先进入深部开采，而且快速发展。
我国的主要国有煤矿中，采深大于800m的大约占总数的13%，它们主要分布在我国的北京、沈阳、徐州等东部地区，这些矿区的开采时间都比较长。
其中，在开采深度超过1000m以上的还有几个。
2煤矿深部开采存在的问题2.1地表沉陷预测和控制问题2.2矿井的生产维护费用高在煤矿深度开采中，岩体塑性大和原岩应力大导致矿压明显强烈。
随着采深程度的延伸，覆石自重压力会越加增大，构造压力也会越来越增强，导致围岩会严重变形，巷道和采场失去平衡，顶板管理起来有相当的难度。
巷道维护受到阻碍，影响了深部开采生产技术的效果，也导致经济效益下滑。
这些问题主要可以归纳为两种：一方面是加大巷道断面；另一方面，随着地压增大，受到深部高应力的影响，围岩移动更加强烈，巷道会严重变形。
尤其是在超过七百米的深度开采，巷道矿压问题严重存在，会产生底鼓地压现象，巷道失修问题的比例也逐渐增长，相应的要采取一系列措施，如增加设备，加强支护等。
同时，井下需要维修的巷道长度增加，到工作地点的距离和时间增加，提升高度大、时间长，主副井提升系统、排水系统等环节增加，通风系统趋于复杂。
这些都导致煤炭生产成本增加，吨煤成本生产费用提高，经济效益迅速下降。
2.3地温升高这里所说的地温指的是矿井下岩层的温度。
正常情况下，随着深度的加深，气温也逐渐升高。
地下温度的高低对采掘工作面的环境温度起着决定性的作用，也可以叫矿井温度。
随着矿井深度的变化，里面空气所受的压力也跟着改变。
在风流沿着巷往下流动时，里面的空气压力值就会增大。
那么，在这种状态下，空气的压缩就会产生吸热，矿井的温度也就会随着上升。
随着矿井深部的延伸，施工人员所受到的井下环境也逐渐恶劣，井下岩层的温度也会上升到高达几十摄氏度，井下温度达到如此高的程度，会严重影响施工人员的健康，从而引发各种疾病，还让他们不能专心作业，导致安全事故频频发生，有很多的矿井就因此而停产关闭。
环球市场/施工技术-190-我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析刘全福 刘 坤 孔 伟山东义能煤矿有限公司摘要：我国煤炭预测总储量中73.2%埋深在1000m 以下，浅部储量较少。
目前，我国东部煤矿正以每10年100~250m 的速度发展，预计在未来20a，很多煤矿的开采深度将达1000~1500m。
随着开采深度的增加，岩层与地表移动问题十分复杂，也带来了新的地表沉陷预测与控制问题。
同时，深部开采中遇到的“三下采煤”、保护煤柱留设、矿压、地热、瓦斯等主要技术问题日益增多，对当前的煤矿生产和今后矿井建设的影响日趋严重，需要对其进行深入系统的 研究。
下面文中将会对相关问题进行阐述，仅供参考。
关键词：煤矿工程；深部开采；灾害伴随着煤矿采掘机械化、开采规模、开采强度和深度的加大，煤矿地质灾害防治问题显得尤为突出，更为重要的是一个大型、高度机械化的煤矿如发生矿井地质灾害其社会影响和经济损失将是巨大的。
煤矿矿井地质灾害复杂多样，在煤炭开采过程中，断层、陷落柱、含水层(体)、岩浆岩、采空区、煤层结构变化等是不可忽视的灾害性地质异常体，它们破坏了煤层的连续性，严重降低机械化采煤的效率，甚至可以引发透水，瓦斯突出等事故，给煤矿的安全生产带来威胁。
1 国内外煤矿深部开采的现状煤矿深部开采是世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题。
在世界主要采煤国家中，德国、英国、波兰、俄罗斯、日本等国家采矿业较为发达，煤矿开采深度每年以8~16m 的速度增加，率先进入了矿井的深部开采。
国外部分煤矿深部开采现状见表1。
表1 国外煤矿深部开采现状我国的国有重点煤矿中，采深大于700m 的有75多处，约占我国煤矿开采总数的12.5%，分布在开滦、北京、鸡西、沈阳、抚顺、新汶、徐州和长广等开采历史较长的东部矿区。
在采深超过1000m 的矿井中，有沈阳彩屯矿(1199m)，开滦赵各庄矿(1160m)，新汶孙村矿(1055m)，北票冠山矿(1059m)和北京门头沟矿(1008m)。
第２０卷第７期 ２０１１年７月中 国 矿 业ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．７Ｊｕｌ． ２０１１ 矿业纵横 千米以上深矿井开采研究现状与进展胡社荣，彭纪超，黄 灿，陈培科，李 蒙（中国矿业大学（北京），北京１０００８３） 摘 要：要借鉴国外深部矿产开采的理论与技术措施的经验，厘清国外深部开采矿山（井）的基本情况应该是首要的问题；同样，研究中国大陆的深部矿产开采也是一样。
通过国外超千米金属矿山和一些国家的煤矿开采情况的梳理，基本厘清了２０世纪８０年代初，联邦德国煤矿开采深度已达１４４３ｍ；８０年代中期，国外开采深度超千米的金属矿山至少有７９座；到９０年代，已达８０多座；目前为百座以上。
１９７７年，我国赵各庄煤矿开拓水平深度达１０５６．７ｍ；１９９０年，开采深度达１０５６．８ｍ，开拓深度达１１５４．５ｍ。
目前，山东省新汶孙村矿开采深度达１３５０ｍ；国内开采深度超千米的矿井至少１７座。
这些深矿井主要分布于大兴安岭－太行山以东，秦岭－大别山以北地区。
这一研究，对于我国２１世纪以来关于深部资源勘探与开采的设题研究的进一步决策，具有很重要的意义。
关键词：超千米深井；孙村矿；中国东部 中图分类号：ＴＤ８５３．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４－４０５１（２０１１）０７－０１０５－０６Ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｏｖｅｒ ａ ｋｉｌｏｍｅｔｅｒＨＵ Ｓｈｅ－ｒｏｎｇ，ＰＥＮＧ Ｊｉ－ｃｈａｏ，ＨＵＡＮＧ Ｃａｎ，ＣＨＥＮ Ｐｅ－ｉｋｅ，ＬＩ Ｍｅｎｇ（Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ａ ｍａｔｔｅｒ ｏｆ ｐｒｉｍｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｔｏ ｍａｋｅ ｃｌｅａｒ ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｂａｓｉｃ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｎ Ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｏｆｍｉｎｅ ｇｅｏｌｏｇｙ ｈａｚａｒｄ ｉｎ ｍｉｎｉｇ ｃｏａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｄｅｐｔｈ ｏｖｅｒ ｔｈｏｕｓａｎｄ ｍｅｔｒｅｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｕｓｅｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｏｏ，ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｃｏａｌ ａｎｄ ｍｅｔａｌｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｅｘｔｒａ－ｄｅｅｐ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ｃｌａｒｉｆｉｅｄ，ｉｅ，ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｅｄ ７９ｍｅｔａｌ ｍｉｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ８０ｓ，ｏｖｅｒ ８０ｍｅｔａｌ ｍｉｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ９０ｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｏｖｅｒ １０００ｍ，ａｎｄ ｏｖｅｒ １１４ｍｅｔａｌ ｍｉｎｅｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｏｖｅｒ １４５０ｍｅｔｒｅｓ ｉｎ ２１ｓｔ Ｃｅｎｔｕｒｙ，ａｂｒｏａｄ．Ｔｈｅ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｚｈａｏｇｅｚｈｕａｎｇ ｃｏａｌｍｉｎｅ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｉｓ １０５６．７ｍｉｎ １９７７，１１５４．５ｍｉｎ １９９０．Ｔｈｅ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｃｏａｌ ｉｓ １０５６．８ｍｉｎＺｈａｏｇｅｚｈｕａｎｇ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ，ａｎｄ １３５０ｍｉｎ Ｓｕｎｃｕｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｏｆ Ｓａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｉｎ １９９０．Ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｅｄ １７ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ ｏｖｅｒ １０００ｍａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ａｒｒａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｓｔ ｏｆ ｄａｘｉｎｇａｎｌｉｎｇ－Ｔａｉｈａｎｇ ｍｏｕｎｔａｉｎ－ｘｕｅｆｅｎｇｍｏｕｎｔａｉｎ，ｉｎ Ｃｈｉｎａ．ｔｈａｔ ｉｓ ｂａｓｅ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｒｅ－ｓｏｕｒｃｅｓ ｓｉｎｃｅ ２１ｓｔ Ｃｅｎｔｕｒｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｈｉｇｈｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｉｎｅ ｏｖｅｒ １０００ｍ；ｓｕｎｃｕｎ ｍｉｎｅ；ｅａｓｔｅｒｎ ｐａｒｔ ｉｎ Ｃｈｉｎａ收稿日期：２０１１－０１－１２ ２０世纪６０年代，吉林省磐石市石嘴子铜矿的开采深度已近千米（９５０ｍ）。
井下深部开采存在的问题及对策作者：周玉龙来源：《科技传播》2012年第17期目前我国煤矿开采的总局势浅度的储存量偏少，而在1000m以下的深度总储量占得比较多，据资料调查，深度的储藏量约占总量的70%多。
而且，在我国东部，煤矿深度以快速速度增长，预计在未来几十年，大部分的煤矿深度将延伸到1000m～1500m之间。
那么，随着开采深度的延伸，由于地表和岩层移动的问题相当复杂，随之新的地表沉陷预测和控制问题也出现了。
另外，在煤矿深部开采中，关于在河流下、建筑物下和铁路下遇到的问题以及矿压、保护煤柱留设、瓦斯、地热等多种技术难题也日趋渐多，严重影响着煤矿生产和矿井建设的发展。
1 我国煤矿深部开采的现状煤矿深部开采问题一直是世界各发展中国家关注的问题。
在世界主要采煤国家中，都领先进入深部开采，而且快速发展。
我国的主要国有煤矿中，采深大于800m的大约占总数的13%，它们主要分布在我国的北京、沈阳、徐州等东部地区，这些矿区的开采时间都比较长。
其中，在开采深度超过1000m以上的还有几个。
2 煤矿深部开采存在的问题2.1地表沉陷预测和控制问题在对矿区进行地表沉陷预测和控制设计所用的参数，我国大部分地区都采用深度小于300m的观测站资料，如果按照比较严格的要求，这些参数资料都只适合在开采深度小于300m 的地表沉陷预测和控制。
那么，在《“三下采煤”和主要的井巷煤柱留设及压煤开采规程》中给予的移动角，一般都是达到深部开采条件下的实测值。
在同个矿区，给出的移动角值都是固定的。
但经过实践证明，在具备深度开采条件下，移动角值是否固定无法提供科学依据。
在当前有限的条件下，在深部开采适合条件下采用实测求取岩层移动角的这种方法并不简单。
另外，很多重复建立地表移动观测站实测求取岩石移动角的方法因为所需要的时间相当长，很多都中途而废，导致大量浪费人力财力物力。
2.2 矿井的生产维护费用高在煤矿深度开采中，岩体塑性大和原岩应力大导致矿压明显强烈。
煤矿深部开采面临的主要技术问题及对策摘要：随着我国经济的持续高速发展，对能源的需要也不断加大，我国煤炭产业在近几年的产量也成倍增加。
但不可否认的一点是我国煤矿开采特别是深部开采面临着许多技术难题，导致我国煤炭开采效率一直低下，而且矿难频发。
针对这些问题，笔者根据自己的切身经验，并认真分析了煤炭深部开采所面临的一些问题，提出了自己的一些对策和建议。
关键词：煤矿，深部开采，技术问题，对策近年来，我国经济持续高速发展，国家对能源的需求十分旺盛，我国煤炭产业的产量在最近几年也是成倍增加，这些都直接导致煤矿矿井开采深度不断加大，特别是部分老矿井，由于浅部的煤矿已经采集完毕，仅剩较深的煤矿资源，这给开采带来了难题。
不仅是煤矿资源开采的成本大大增加，而且随着开采深度的加大，采矿的环境也变的十分恶劣，给煤矿的安全生产带来了极大的挑战。
因此系统的研究煤矿深部开采的技术难题，并提出科学的对策，具有十分重要的意义。
一、煤矿深部开采面临的技术难题(一) 巷道周围的岩石变形1、随着矿井深度的加大，地应力也明显增加，矿井巷道的应力也有提升，在浅部开采时表现坚硬的岩石，在深部由于应力作用表现出软化和扩容等特征，坚硬的岩石变成了“软岩”，此外由于岩体的强度不够，很容易被破坏，据相关统计，煤矿深部矿井巷道的返修率高达85%左右，这不仅加大了矿井巷道的维护维修成本，同时还为矿井的生产埋下了重大安全隐患。
2、岩性影响矿井巷道的稳定性。
在矿井浅部，岩石岩性的差距不大，因此在选择巷道位置时，主要因素不是岩性，在同一个矿井巷道中，可利用相同的支撑方式就可以较长时间保证巷道完整；但是，到了矿井深部，这种情况就发生变化了，同一深度不同位置岩性也会有较大的差异，此时岩性要作为矿井巷道选择时的重要因素，对于同一矿井巷道岩性不同的区域需要采取不同的支撑方法，这为矿井巷道的支撑维护提出了更大的挑战，也使成本大大提高。
3、矿井巷道挖掘后发生变形。
在煤矿深部巷道挖掘时，巷道很难稳定，容易出现变形，此外当支撑措施不合理时，其变形程度可能会导致巷道完全封闭。
煤矿千米深井开采技术现状1 国内外深井开采现状在我国已探明的煤炭资源中，约占50%的煤炭埋深超过千米。
随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，我国煤炭开采逐步转向深部，煤矿开采深度以8～12m/年的速度增加。
如何能够安全、高效、低成本地开采深部煤炭资源，将其转换为经济建设有力的能源保障，成为目前我国煤炭行业亟需寻求突破的重大技术难题。
1.1 国外深井开采现状煤矿深部开采是世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题。
在世界主要采煤国家中，美国、澳大利亚、德国、英国、波兰、俄罗斯等国家采矿业较为发达，原西德和前苏联较早进入深部开采。
在20世纪60年代初，原西德埃森北部煤田中的巴尔巴拉矿的开采深度就已经超过1000 m，达到1200m；从1960~1990年，原西德煤矿的平均开采深度从730m 增加到900m 以上，最大开采深度从1200m 增大到1500m，并且以每年约10m 的速度递增。
前苏联在解体前的20年中，煤矿的开采深度以每年10~12m左右的速度递增。
在俄罗斯，仅顿巴斯矿区就有30个矿井的开采深度达到1200~1350m，波兰的煤矿开采深度已达1200 m，日本和英国的煤矿开采深度曾分别达到1125 m 和1100m。
1.2 国内深井开采现状近年，我国经济持续高速稳定发展，能源需求旺盛，煤炭产量大幅度增加，2012年生产原煤36.5亿t。
矿井开采延深速度加快，一大批矿井快速进入深部开采阶段。
东北及中东部地区的多数矿区开采历史长，开采深度相对较大。
预计在未来20年，很多煤矿的开采深度将达1000~1500m。
如现在新汶矿区平均最大回采深度达到1032m。
图我国煤矿千米深井分布图据国家煤矿安全监察局初步统计，我国已有平顶山、淮南和峰峰等43个矿区的300多座矿井开采深度超过600m，逐步进入深部开采的范畴，其中开滦、北票、新汶、沈阳、长广、鸡西、抚顺、阜新和徐州等近200处矿井开采深度超过800m，而开采深度超过1000m 的矿井全国有47处。
其中山东省就有21处。
目前，全国最深的矿井是新汶孙村煤矿，其开采深度已达到1501m。
此外，采用斜井开拓的华能核桃峪矿井（位于甘肃华亭），主斜井长度5875m，垂深975m。
我国千米深井井深集中在1000~1299m的矿井约占91.48%，平均深度为1086m。
煤矿进入深部开采后，岩层压力大、涌水量大、地温高等现象普遍存在，为矿井围岩控制、突涌水治理、防灭火、热害治理等带来了新挑战，特别是随着矿井开采强度及生产规模的不断加大，矿井生产所面临的技术难题更为严峻，对当前的煤矿生产和今后矿井建设的影响日趋严重。
2 我国深部煤层赋存情况据有关预测，目前我国垂深2000 m 以内煤炭资源总量为5.57万亿t，其中埋深在1000m以深的资源量为2.64万亿t，占到煤炭资源总量的49%。
图我国煤炭资源分布图我国千米深井集中分布在华北、华东和东北地区。
在山东、河南、安徽及江苏等华东地区的千米深井占全国的80.85%，其中又以山东最多，占44.68%。
我国千米矿井的产量为30~1200万吨不等，平均产量为205.66万吨。
其中产量最大的矿井为安徽省淮南矿业集团顾桥矿，为1230万吨。
产量集中在100~200万吨的矿井约占44.68%。
我国千米深井平均剩余服务年限为33.73年，河北省开滦集团赵各庄煤矿剩余服务年限仅有4年，而安徽省淮南矿业集团顾桥矿剩余服务年限则高达85年，剩余服务年限在40年以下的矿井占63.83%，与国内外煤田赋存特征比较，千米深井集中分布的我国东部煤矿区具有新生界覆盖层厚、煤层埋藏深、基底为奥陶系承压含水层的特点，属华北石炭~二叠系含煤区，煤层厚度稳定。
其中二迭系山西组、石盒子组为主要含煤地层，煤质优良（主要开采煤层含硫量多在1%以下），单层厚度一般为2~6 m，主采煤层的总厚度占可采煤层总厚度的70%左右，由于该时期煤层受到印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动及新构造运动的影响，煤层赋存的地质条件极为复杂，煤层倾角变化大（0~90°），褶皱断层非常发育，比如淮南矿区开采范围内已探明的落差5m以上断层1900余条，平均每平方千米1.1条。
煤层瓦斯含量大，超过半数为高瓦斯矿井，由于大多数矿区瓦斯储层具有低压力、低渗透率、低饱和度及非均质性强的“三低一强”的特性，抽采极为困难。
由于石炭二叠纪煤田下部煤层底部为奥陶纪灰岩，基底岩层岩溶构造发育，底部煤层常常受到其基底岩溶水的威胁，仅河北、山东、安徽及渭北等地，矿井占用储量384.5亿吨，而受水威胁的煤炭储量高达149.7亿吨，占39%。
东部地区煤层埋藏较深及构造运动活跃，导致部分地区矿井具有强的冲击地压灾害。
我国东部地区煤炭储量近千亿吨，随着开采深度的增加，深井开采遇到的煤与瓦斯突出威胁增加问题、软岩支护问题、采空侧小煤柱地压问题及地温问题日趋严重。
3 深部开采环境及面临的技术挑战与浅部开采相比，深部开采不仅大大地提高采矿成本，而且随着深度的增加，采矿环境正在逐步恶化，对深部煤炭资源的安全高效开采造成了巨大威胁，深部“五高两扰动”的复杂地质力学环境，使得工程灾害事故在程度上加剧，频度上提高。
已有的开采实践表明，深部开采面临着七大问题：高温热害问题、冲击地压问题、煤与瓦斯突出问题、突水问题、软岩大变形问题、煤层自燃问题、生产成本提高问题。
3.1 工作面环境温度的热害问题一般情况下，地温随深度增加而呈线性增加，根据实测，新汶矿区矿井地温梯度一般为2.22~2.70℃/100m。
地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井温度。
矿井深度的变化，使空气受到的压力状态也随之而改变。
当风流沿井巷向下流动时，空气的压力值增大。
空气的压缩会出现放热（或吸热），从而使矿井温度升高。
随着矿井向深部开采，井下作业环境条件恶化，岩层温度将达到摄氏几十度的高温。
在国外，南非西部矿井在深度3300 m 处气温达到50 ℃，日本丰羽铅锌矿由于受热水影响，在深度500 m 处气温高达80 ℃，俄罗斯千米平均地温为30~40℃，个别达52℃；南非某金矿3000 m时地温达70℃；中国孙村煤矿-800水平部分工作面温度高达30~33℃，巨野矿区龙固矿井-850水平所有工作面温度高达34~36℃，平煤集团五矿采深800~900 m 岩温达到34.5℃，平均地温梯度3.7℃/100 m，地温高并伴有热水涌出，在标高-450 m处的岩温为42℃，-650 m处的岩温高达50℃。
采掘工作面气温全年都超过28℃，夏季一般为31~34℃，个别高达35℃，空气相对湿度94%~100%；平煤集团六矿采深800~900 m时岩温达到35.5℃，平均地温梯度3.1℃/100 m，已严重影响了工人劳动效率。
地温升高造成井下工人注意力分散，严重影响人体健康，引发各种疾病，造成事故率上升，劳动生产率下降，甚至被迫停产。
3.2 冲击地压问题冲击地压是深井开采中常见的一种自然灾害，是围岩失稳现象中最强烈的一种，严重威胁着矿井的正常生产、设备财产以及人身安全。
如平煤十二矿三水平胶带下山埋深1100m，仅在2005年3月，冲击地压累计发生了70余次，给人员和设备带来了极大的安全隐患。
而且，随着矿井采深的加大，最直接的表现是地应力加大，矿压显现剧烈。
如协庄煤矿在采深500m~700 m时，实测地应力一般在15~25MPa；而采深在900m~1100 m时，实测地应力一般在30~39.5MPa。
可以明显地看出，地应力随深度的增加呈现明显增加的趋势。
在深部高地应力复杂地质条件下，冲击地压和煤与瓦斯突出共同作用，多种因素相互交织，在事故孕育、发生、发展过程中可能互为诱因，互相强化，或产生共振效应，使灾害的预测及防治变的更为复杂和困难。
3.3 煤与瓦斯突出问题随矿井开采深度增加，煤层瓦斯压力增加，不少原来浅部为非突出的矿井（煤层），转化为突出矿井，突出强度和频度随深度增加明显增大。
我国煤矿开采条件复杂，所有矿井均为瓦斯矿井，在中东部地区，一半以上矿井为高瓦斯、突出矿井，瓦斯问题已成为安全生产的首要问题。
深部高应力作用下，煤层内瓦斯气体压缩达到极限，煤岩体中积聚了大量的气体能量，由于工程扰动的作用，造成压缩气体的突然、急剧、猛烈释放，导致工作面或巷道的煤岩层结构瞬时破坏而产生煤与瓦斯突出，从而使浅部不存在煤与瓦斯突出倾向的非突矿井，进入深部以后转变为煤与瓦斯突出灾害频发的突出矿井。
近年来，对我国煤矿煤与瓦斯突出的大量统计研究表明，瓦斯突出随采深增加而瓦斯压力增高，瓦斯涌出量增大的趋势。
随着矿井延深，不仅发生了突出，而且次数、强度不断增大。
平顶山矿务局1989年以来，随着采深的逐年增加，十二矿、八矿、十矿先后上升为煤与瓦斯突出矿井。
开滦局赵各庄矿十水平(-822 m)以上未发生煤与瓦斯突出，十水平以下却出现了煤与瓦斯突出。
矿井向深部开采，瓦斯涌出量显著增加。
3.4 突水问题地下水在渗流场中，常规条件下，裂隙岩体水的渗流符合达西定理，但是，在矿井深部的岩体，由于高应力和高地温的作用，其特征发生明显变化，高渗透压力可能产生地质灾害。
我国煤矿地质条件复杂，特别是水文地质条件复杂，奥灰水压持续升高，承压水问题十分严重，突水机率也随之增加。
如河南的几个主要矿区均存在承压水上开采问题，且水压高（承压水压力为2~6 MPa），水量充沛；义煤集团公司生产矿井采区工作面煤层承受的底板水压普遍在2.0 MPa以上，突水系数大于0.06MPa/m，底板灰岩突水灾害曾多次发生，其中奥灰突水灾害3次；郑煤集团所属主要矿井向奥灰水位标高为+125~+150 m，焦煤集团赵固煤矿水压高达 6 MPa，突水威胁性大。
3.5 深井软岩支护问题随开采深度增大，地应力显著增大，巷道周围应力增高，在浅部相对较硬的围岩，到达深部后成为“工程软岩”，表现出强烈的扩容性和应变软化特征，巷道岩体强度降低，巷道与支护体破坏严重，特别是不良岩层巷道掘进与支护困难。
据部分统计，深部巷道实际返修比例高达90%以上。
不仅使巷道维护费用大大增加，而且造成矿井生产系统不畅，运输能力不足，风、水、电系统脆弱等一系列问题，成为矿井安全生产的重大隐患，具体如下：（1）巷道变形速度快、变形量大，底鼓严重。
深部高应力环境下，岩体储备了较高的能量，巷道开挖后的卸荷作用，使岩体中积聚的能量在较短的时间释放出来。
深部围岩最大与最小主应力差有增大趋势，如在平煤800 m深处地应力测量表明，最大主应力为29.7MPa，最小主应力为6.6 MPa，主应力差高达23.1MPa，致使剪应力增大，加速围岩破坏。
工程表现为巷道掘进过程中冒顶片帮机率和规模增大，巷道支护后支架变形迅速，同等条件下煤层巷道从500 m开始，埋深每增加100 m，巷道变形速度和变形量平均增加20%~30%左右；井深1 km时的巷道失修率约是500~600 m 时的3~15倍，底鼓成为巷道失稳破坏的主要形式。
