采矿与岩层控制工程学报2019年第1期引用格式

第2卷第1期 采矿与岩层控制工程学报Vol. 2 No. 1 2020年 2月 JOURNAL OF MINING AND STRATA CONTROL ENGINEERING Feb.2020李江华，李宏杰，李在春，等.珲春河下近距离煤层开采及对河堤损害影响的研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2(1)：013538.LI Jianghua，LI Hongjie，LI Zaichun，et al. Research on river dike failure of short-distance coal seams mining under Hunchun River[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2(1)：013538.珲春河下近距离煤层开采及对河堤损害影响的研究李江华1,2，李宏杰1,2，李在春3，吴作启1,2(1.煤炭科学技术研究院有限公司 安全分院，北京 100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院)，北京 100013；3.珲春矿业(集团)有限责任公司，吉林 珲春 133300)摘 要：河下采煤易造成的河堤下沉、堤防损坏，将导致河水外溢、河堤失稳，降低行洪能力，从而诱发安全事故。

河下采煤应将资源开发利用与河流、河堤的防护协同开展。

以珲春河下近距离煤层组开采为例，通过分析井田含水层与地表水的水力联系，得出井田第四系砂砾含水层、煤系风化带含水层与上部珲春河水力联系密切。

煤层组顶板为中硬类型，岩石极易软化，泥岩遇水易膨胀、崩解，对裂隙有弥合作用。

近距离煤层开采导水裂缝带最大高度为56.95m，距珲春河较远，波及不到珲春河水体。

为使珲春河、第四系砂砾含水层及古近系风化含水带不受开采的影响，在风化含水带下留设防水安全煤岩柱进行保水开采，经计算19，20煤保水开采上限标高分别为-110，-134m。

学报2020年第1期引用格式李江华，李宏杰，李在春，等.珲春河下近距离煤层开采及对河堤损害影响的研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013538.LI Jianghua，LI Hongjie，LI Zaichun，et al. Research on river dike failure of short-distance coal seams mining under Hunchun River[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013538.杨光辉，王开，张小强. 深井巷内预制充填体切顶无煤柱开采技术研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013038.YANG Guanghui，W ANG Kai，ZHANG Xiaoqiang. Study on non-pillar mining technology of preset packing body and roof cutting in deep well roadway[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013038.侯恩科，从通，谢晓深，等. 基于颗粒流的浅埋双煤层斜交开采地表裂缝发育特征[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013521.HOU Enke，CONG Tong，XIE Xiaoshen，et al. Ground surface fracture development characteristics of shallow double coal seam staggered mining based on particle flow[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013521.李尧，杜刚. 含瓦斯抽放钻孔沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013007.LI Yao，DU Gang. Reasonable width of narrow coal pillars in roadway driving with gas drainage hole[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013007.汪杰，张超，郑迪，等. 考虑时间效应的采空区顶板稳定性分析[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013011.WANG Jie，ZHANG Chao，ZHENG Di，et al. Stability analysis of roof in goaf considering time effect[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013011.王国法，庞义辉，任怀伟. 煤矿智能化开采模式与技术路径[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013501.WANG Guofa，PANG Yihui，REN Huaiwei. Intelligent coal mining pattern and technological path[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013501.夏永学，鞠文君，苏士杰，等. 冲击地压煤层水力扩孔掏槽防冲试验研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013022.XIA Yongxue，JU Wenjun，SU Shijie，et al. Experimental study on hydraulic reaming of gutters in coal seam with impact pressure[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013022.肖江，郝强强，张思达，等. 油井套管对工作面矿压显现规律的影响[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013522.XIAO Jiang，HAO Qiangqiang，ZHANG Sida，et al. Influence of oil well casing on the law of strata pressure in working face[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013522.徐乃忠，高超. 正断层存在的地表沉陷特殊性规律研究[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：011007.XU Naizhong，GAO Chao. Study on the special rules of surface subsidence affected by normal faults[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：011007.张丁丁，李淑军，张曦，等. 分布式光纤监测的采动断层活化特征实验研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013018.ZHANG Dingding，LI Shujun，ZHANG Xi，et，al.Experimental study on mining fault activation characteristics by a distributed optical fiber system[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013018.。

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６２１Ｊａｎｕａｒｙ２０２１现　代　矿　业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６２１期２０２１年１月第１期 马永斌（１９８９—），男，助理工程师，２３７４００安徽省六安市霍邱县。

多分段一次拉槽爆破技术在分段空场嗣后充填采矿法中的应用马永斌　王清河　单卫东　刘新云　高圣棋（中国华冶科工集团有限公司安徽杜达分公司） 摘　要　针对付老庄铁矿Ⅱ＃矿体倾角陡、厚度薄的特点，采用分段空场嗣后充填采矿法进行回采，回采过程中，为减小采切工程量，降低生产成本，加快回采进度，提高施工生产安全系数及经济效益，各分段采场切割槽使用一次拉槽爆破技术。

该技术在付老庄铁矿的成功应用，加快了回采进度，增加了生产规模，提高了生产效率，降低了综合成本，值得推广应用。

关键词　多分段一次拉槽　孔底反向起爆　空场采矿法ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２１．０１．０２４ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉ ｓｅｇｍｅｎｔＳｉｎｇｌｅ ｓｌｏｔＢｌａｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＭｉｎｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＳｕｂｓｅｑｕｅｎｔＦｉｌｌｉｎｇｉｎＳｅｇｍｅｎｔｅｄＥｍｐｔｙＦｉｅｌｄＭＡＹｏｎｇｂｉｎ　ＷＡＮＧＱｉｎｇｈｅ　ＳＨＡＮＷｅｉｄｏｎｇ　ＬＩＵＸｉｎｙｕｎ　ＧＡＯＳｈｅｎｇｑｉ（ＡｎｈｕｉＤｕｄａＢｒａｎｃｈ，ＣｈｉｎａＨｕａｙｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．）Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔｅｅｐｄｉｐａｎｄｔｈｉｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅⅡ＃ｏｒｅｂｏｄｙｏｆＦｕｌａｏｚｈｕａｎｇＩｒｏｎＭｉｎｅ，ｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔｅｄｅｍｐｔｙｆｉｅｌｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓａｄｏｐｔｅｄｆｏｒｍｉｎｉｎｇ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｍｉｎｉｎｇａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｒｅｄｕｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｓ，ｓｐｅｅｄｕｐｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｇｒｅｓｓ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｇｒｏｏｖｅｏｆｅａｃｈｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｏｐｅｕｓｅｓｏｎｅ ｔｉｍｅｂｌａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＦｕｌａｏｚｈｕａｎｇＩｒｏｎＭｉｎｅｈａｓａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｓｃａｌｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｉｍｐｒｏｖｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｏｖｅｒａｌｌｃｏｓｔｓ．Ｉｔｉｓｗｏｒｔｈｙｏｆｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｍｕｌｔｉ ｓｅｃｔｉｏｎｐｒｉｍａｒｙｄｒａｗｉｎｇ，ｈｏｌｅｂｏｔｔｏｍｒｅｖｅｒｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ，ｏｐｅｎｐｉｔｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ 付老庄铁矿隶属于安徽富凯矿业有限公司，２０１０年４月开工建设，２０１３年９月全面建成，采矿方法主要为下向大孔空场采矿嗣后充填法、分段空场采矿嗣后充填，最低回采标高为－４２５ｍ水平。

煤矿智能化开采技术的创新与管理发布时间：2021-09-10T05:52:10.275Z 来源：《科学与技术》2021年第5月13期作者：周建强[导读] 随着我国煤矿行业发展的不断进步和健全周建强鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯市 010300摘要：随着我国煤矿行业发展的不断进步和健全，煤矿智能化建设促使煤矿开采实现了数字化矿井的进步。

从而带动矿发展，促使我国煤矿行业逐步迈向更高层次的舞台平台，为矿井的转产提供坚实有力支撑，对于当前局势，实现矿井智能化建设势不可挡，智慧矿山可以使矿山企业的整体实力得到提升，可以完成矿山可持续发展的目标，本文就煤矿智能化开采技术的创新与管理展开研究。

关键词：研究煤矿开采；开采技术；智能化煤矿开采；开采技术创新与管理自1979年我国改革开放以来，我国煤矿行业取得了巨大的发展。

煤矿信息化化开采技术已经逐步完成。

基于数字矿山目标基本完成的情况下，智能化矿山开采技术的创新与管理研究已经成为当今煤矿开采行业研究的新方向。

煤矿的智能建设包括：煤矿井下的智能开采，煤矿井下智能安全系统以及数据共享系统的建设。

智能系统的健全可以有效地改善我国煤矿开采工作生产过程中的种种缺点，如繁琐的生产流程、恶劣的开次环境等。

一、煤矿智能化开采现状煤矿智能化开采认知方面技术错误矿井智能开采是基于开采技术机械化以及开采技术自动化两方面，并且融入信息自动化组合成一种新颖的煤矿开采技术。

其作用是在矿山采煤机基于传感器的智能化指令从而实现对煤矿采挖设备的SMART控制，设计采矿设备自主导航功能，从而独立自动化完成任务。

智能化煤矿开采技术的三个基本技术含义是，第一点，将采矿环境数据实时更新上传；第二点能够自动化独立完成开采作业；第三点，依据收集到的煤矿开采环境数值自主调节开采数值并进行煤矿开采的全部流程。

但是现今阶段，我国煤矿智能化开采还没有做到尽善尽美，存在着一定误区，集中表现在煤矿智能化开采有别于自动化生产、智能化煤矿开采建设并不可一蹴而就、投入与回报并不一定成正比等方面：（一）煤矿智能化开采有别于自动化生产 “智能采矿等同于自动化生产”这是矿业企业对智能采矿认识误区，结合成本因素，以为只要在生产中加入自动加工生产线，就能可以实现矿井的智能化构建。

第2卷第2期 采矿与岩层控制工程学报Vol. 2 No. 2 2020年 5月 JOURNAL OF MINING AND STRATA CONTROL ENGINEERING May2020赵庆冲，付宝杰. 受动压影响巷道围岩松动圈测试及支护技术研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2(2)：023031.ZHAO Qingchong，FU Baojie. Study on loose zone testing and support technology of roadway surrounding rock affected by dynamic pressure[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2(2)：023031.受动压影响巷道围岩松动圈测试及支护技术研究赵庆冲，付宝杰(安徽理工大学 能源与安全学院，安徽 淮南 232001)摘 要：为防止在动压影响下，潘二矿11123工作面开切眼下方部分底抽巷(承担胶带运输任务)的变形失稳，11123工作面初次来压后，在原锚网索支护基础上，采用增加注浆锚索的方式对巷道进行补强加固，并用地质雷达测试巷道围岩松动圈的厚度，以判断支护方案的可行性。

地质雷达探测结果表明：第1次测量(工作面推进50m时)、第2次测量(工作面推进90m时)、第3次测量(工作面推进150m时)，松动圈的厚度发育较为迅速；第4次(工作面推进200m时)、第5次(工作面推进200m时)和第3次测量相比，松动圈厚度趋于稳定；底抽巷所形成的松动圈厚度在1300mm左右，属于中小松动圈，加强支护效果可以满足安全生产的要求。

关键词：采动；巷道围岩；探测；松动圈；巷道支护中图分类号：TD353 文献标志码：A 文章编号：2096-7187(2020)02-3031-08Study on loose zone testing and support technology of roadwaysurrounding rock affected by dynamic pressureZHAO Qingchong，FU Baojie(C ollege of Energy and Security，Anhui University of Science and T echnology，Huainan 232001，China)Abstract：To prevent the deformation of Paner No.2 Coal Mine 11123 working face cutting under the current part of the bottom pumping roadway (undertake belt transport task) due to the dynamic pressure，a new solution is introduced. After the first time of working face was under pressure，reinforcement of grouting anchor cables on the basis of original anchor net and cable support were applied and the thickness of the loosening zone of surrounding rock of roadway was detected by ground penetrating radar，to analyze the feasibility of supporting scheme.G round penetrating radar detection results showed：at the first measurement (working face pushed over 50m)，second measurement (w orking face pushed over 90m)，third measurement (w orking face pushed over 150m)，the thickness of loosening zone develops rapidly；compared with the third time，the thickness of loosening ring tended to be stable at the fourth time (t he face pushes over 200m)and the fifth time (t he face pushes over 200m). The thickness of loosening zone formed by bottom drainage roadway was about 1.3m，it fits in the small and medium loosening circle. The strengthened support effect meets the requirements of safety production.Key words：mining；surrounding rock of roadway；detection；loose zone；roadway support围岩松动圈的测试结果是选择巷道支护方案和围岩稳定性分析的重要依据。

康红普,徐刚,王彪谋,等．我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a 及展望[J]．采矿与岩层控制工程学报,2019,1(1):013501．KANG Hongpu,XU Gang,WANG Biaomou,et al．Forty years development and prospects of underground coal mining and strata controltechnologies in China[J]．Journal of Mining and Strata Control Engineering,2019,1(1):013501．我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a 及展望康红普1,2,3,徐㊀刚1,2,3,王彪谋1,2,3,吴拥政1,2,3,姜鹏飞1,2,3,潘俊锋1,2,3,任怀伟1,2,3,张玉军1,2,3,庞义辉1,2,3(1．天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京㊀100013;2．煤炭科学研究总院开采研究分院,北京㊀100013;3．煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京㊀100013)摘㊀要:开采方法与装备及岩层控制技术是保证煤炭正常生产的核心技术㊂介绍了改革开放40a 来我国采煤方法与装备㊁岩层控制理论与技术㊁特殊采煤与矿区生态环境保护技术的发展历程㊂基于煤炭科学研究总院开采研究分院主持和参与的科研项目,总结了40a 来煤炭开采与岩层控制技术取得的研究成果㊂包括薄及中厚煤层㊁厚煤层一次采全高综采技术与装备,厚及特厚煤层综采放顶煤开采技术与装备,及智能化开采技术与装备;采场覆岩运动与破断规律,岩层结构假说,液压支架与围压相互作用关系,及坚硬和破碎顶板控制技术;巷道锚杆支护理论与成套技术,破碎围岩注浆加固技术,及高应力㊁强采动巷道水力压裂卸压技术;冲击地压发生机理,冲击危险区域评价技术,冲击地压实时监测㊁预警及综合防治技术;开采沉陷理论,建(构)筑物下㊁近水体下㊁承压水上开采等特殊采煤技术,及矿区生态环境保护技术㊂40a 的研究与实践表明,我国煤矿已形成具有中国特色的煤炭开采与岩层控制成套技术体系,为煤矿安全㊁高效㊁绿色开采提供了可靠的技术保障㊂最后,提出了煤炭开采与岩层控制技术的发展方向与建议㊂关键词:煤矿;采煤方法;装备;岩层控制;冲击地压;特殊采煤中图分类号:TD821㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:2096-7187(2019)01-3501-33收稿日期:2019-02-28㊀㊀修回日期:2019-04-29㊀㊀责任编辑:许书阁㊀㊀作者简介:康红普(1965 ),男,山西五台人,中国工程院院士㊂Forty years development and prospects of underground coal mining andstrata control technologies in ChinaKANG Hongpu 1,2,3,XU Gang 1,2,3,WANG Biaomou 1,2,3,WU Yongzheng 1,2,3,JIANG Pengfei 1,2,3,PAN Junfeng 1,2,3,REN Huaiwei 1,2,3,ZHANG Yujun 1,2,3,PANG Yihui 1,2,3(1.Coal Mining and Designing Department ,Tiandi Science and Technology Co.,Ltd.,Beijing 100013,China ;2.Coal Mining and Designing Branch ,China Coal Research Institute ,Beijing 100013,China ;3.State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization ,Beijing 100013,China )Abstract :Mining methods,equipment and strata control technologies are the core elements to ensure the normal pro-duction of coal mining.This paper introduces the development process of coal mining methods and equipment,stratacontrol theories and associated technologies,special coal mining and mining ecological environmental protection tech-nology during the 40years of reform and opening-up in China since 1978.Based on the scientific and technical re-search projects initiated and participated by the Mining Research Branch of the China Coal Research Institute,the main achievements obtained from coal mining and strata control technologies in the past 40years were summarized inthe following aspects:the fully mechanized mining technology and equipment for thin,medium thick,and thick coalseams,the fully mechanized top coal caving mining technology and equipment for thick and extra-thick coal seam,and the technology and equipment for intelligent mining;the movement and breaking laws of strata overlaid above working㊀第1卷第1期采矿与岩层控制工程学报Vol．1㊀No．1㊀㊀2019年11月JOURNAL OF MINING AND STRATA CONTROL ENGINEERINGNov．㊀2019㊀faces,the mechanical hypothesis of strata structures,the interaction between shields and surrounding rock,and the con-trol technologies for hard and broken roofs;roadway rock bolting theories and complete set of technologies,grouting re-inforcement technology for fractured rock,and the destressing technology with hydraulic fracturing for roadways withhigh stresses or affected by serious mining activities;rock burst occurrence mechanism,assessment methods for burst risk zones,and the rock burst monitoring with early-warning and integrated control techniques;mining subsidence theo-ries,special mining methods such as mining under buildings,water body,and mining above confined aquifer,as well as the ecosystem and environmental protection in mining areas.The 40-year researches and practices show that a complete set of technical systems for coal mining and strata control have been formed in China with special Chinese characteris-tics,which provides reliable technical supports for safe,efficient and green production of coal mines.Besides,the fu-ture development and suggestions for coal mining and strata control technologies are provided.Key words :coal mines;coal mining method;mining equipments;strata control;rock burst;special coal mining㊀㊀2018年是我国改革开放40周年㊂40a 来,煤炭作为我国的主体能源,为社会经济的快速发展提供了稳定的能源保障㊂40a 来,我国建成年产120万t 及以上的大型煤矿1200余处,其中,千万吨级煤矿42处,在建和改扩建千万吨级煤矿37处[1]㊂原煤产量由1978年的6．2亿t 增加至2018年的36．8亿t(图1),增加了近5倍,累计生产煤炭773亿t㊂煤矿百万吨死亡率则由1978年的9．713降低至2018年的0．093,降低了99%㊂大型煤炭基地已具规模,科学产能稳步提升,我国煤炭工业逐步进入了高质量发展轨道㊂图1㊀改革开放40a 我国煤炭产量变化Fig．1㊀Changes of coal production in China in the past 40years煤炭科技创新有力支撑了煤炭工业的快速发展㊂其中,煤炭开采与岩层控制作为核心,在基础理论㊁关键技术及工程实践方面均取得重大进展㊂煤炭开采技术与装备是实现煤炭安全㊁高效㊁高采出率开采的基础㊂经过40a 持续不断的科研攻关与创新实践,我国煤炭工业实现了由人工采煤㊁炮采㊁普采㊁高档普采到综合机械化开采㊁自动化开采的跨越,并逐步向智能化开采迈进㊂综采是采煤史上的一次重大技术变革,它将井工煤矿工作面的主要生产环节 采㊁支㊁运㊁供电㊁检测㊁通信等有机结合㊁协同配置,极大地提高了采煤效率与安全[2]㊂我国1970年首次进行了综采技术与设备的工业性试验,70年代中后期引进了上百套国外综采设备,并根据我国煤层赋存条件进行了自主研发,使得80年代综采技术在我国煤矿得到推广应用,实现了采煤技术的跨越㊂针对我国煤炭资源赋存条件,研发出薄及中厚煤层综采技术与成套装备,厚煤层大采高㊁超大采高综采成套技术与装备,厚及特厚煤层综采放顶煤开采技术与成套装备等,并针对大倾角㊁急倾斜㊁破碎围岩等复杂条件进行了开采技术与装备的创新与实践,基本形成了具有我国煤炭资源赋存特色的开采技术与装备体系㊂最近几年,我国煤矿智能化开采技术取得快速发展,开发出以采煤机记忆截割㊁液压支架自动跟机及可视化远程监控为基础,以生产系统智能化控制软件为核心的综采成套装备智能系统,并在多个矿区得到成功应用㊂2018年,我国煤矿智能化工作面已达到145个㊂煤炭生产方式正在由粗放向集约高效方向转变㊂大型煤炭企业采煤机械化程度由1978年的32．3%提高到2018年的96．1%;掘进机械化程度由14．5%提高到54．1%;全国煤矿人均生产效率由137t /a 提高到1000t /a,增长了6．3倍㊂最高年人均效率超过5万t(神东矿区补连塔煤矿,原煤工效达167．8t /工)㊂岩层控制技术是煤炭资源安全㊁高效开采的保证㊂岩层控制主要分为两个方面:采场岩层控制和巷道围岩控制㊂在采场岩层控制方面,经过40a 的攻关,形成了 砌体梁 ㊁ 传递岩梁 ㊁ 关键层 等国内经典采场矿压理论[3-7]㊂之后,针对综放采场的 组合悬臂梁-铰接岩梁 ㊁浅埋采场的 切落体 等条件的顶板运移理论成果又相继出现,提高了对采场覆岩运动及矿压活动的认识㊂围绕液压支架与围岩相互作用关系,建立了多种力学模型,提出多个估算液压支架工作阻力的公式,指导了液压支架设计与选型㊂开发出多种采场矿压监测预警系统,能实时监测液压支架工作阻力㊁顶板下沉量㊁超前支承压力和煤柱应力等多个参数,为了解采煤工作面矿压显现规律提供了基础㊂针对坚硬顶板条件,开发出爆破㊁注水软化㊁水力压裂等弱化技术;针对破碎顶板和煤层,开发出多种加固材料与技术㊂这些采场岩层控制理论和技术对我国煤矿采场顶板管理起到重要作用㊂在巷道围岩控制方面,40a来逐步由原来的木支护㊁砌碹支护㊁型钢支护发展到锚杆支护㊂锚杆支护经历了从低强度㊁高强度到高预应力㊁高刚度㊁强力支护的发展历程㊂目前已形成具有中国特色的锚杆支护成套技术体系,锚杆支护成为我国煤矿巷道的主体支护方式[8-12]㊂针对破碎围岩巷道,开发出多种注浆加固技术[13];针对高应力巷道,开发出水力压裂㊁爆破等卸压技术[14],提出支护 改性 卸压 三位一体 围岩控制理念,为复杂困难巷道支护提供了有效途径[15]㊂此外,小煤柱沿空掘巷技术㊁无煤柱沿空留巷技术在适宜的条件下得到推广应用[16-18],在提高煤炭资源采出率㊁减少掘进工程量㊁解决高瓦斯矿井通风与瓦斯问题等方面起到良好作用㊂冲击地压灾害防治一直是岩层控制研究的难点和热点㊂40a来,针对煤岩体冲击倾向性㊁冲击地压发生机理㊁冲击地压监测㊁预警及防治等,开展了连续不断的攻关研究,基本建立了我国煤矿冲击地压理论与技术体系[19-21]㊂研究成果在我国深部㊁高应力㊁强采动等冲击地压矿井得到推广应用,对控制冲击地压灾害起到了重要作用㊂地表沉陷控制和生态环境保护是煤炭开采必须面临的问题,我国建(构)筑物㊁水体及铁路下(简称 三下 )压煤量约140亿t,约95%以上生产矿井存在 三下 压煤,影响了矿井正常生产布置㊂煤炭开采带来的水资源破坏和生态损害成为煤炭行业的突出问题㊂开采沉陷理论和特殊采煤技术作为解放 三下 压煤储量㊁采煤沉陷区治理及生态环境修复的理论基础,经过改革开放40a的持续科研攻关与创新实践,形成了具有中国特色的特殊采煤技术体系[22-25],并逐步向安全㊁绿色和无损害发展㊂伴随充填减沉开采㊁控水开采㊁保水开采等一系列特殊采煤技术的成功应用,矿区生态环境得到了有效改善,为煤炭绿色开采奠定了基础㊂40a来,我国煤炭开采与岩层控制技术取得重大突破,为煤炭工业的发展作出历史性贡献㊂在这个过程中,众多的科研单位㊁大专院校㊁煤炭企业㊁设备与产品厂家等均参与其中,作出了各自的贡献㊂笔者来自于煤炭科学研究总院开采研究分院(原煤炭科学研究总院北京开采研究所),主持和参与了一些科研攻关项目㊂为此,本文基于笔者所在单位取得的科研成果,回顾改革开放40a来,我国煤炭开采与岩层控制技术的发展历程,介绍综采与综放开采技术与装备㊁采场与巷道围岩控制㊁冲击地压防治㊁特殊开采及矿区生态环境保护理论与技术等方面的成果,并对煤炭开采与岩层控制技术的发展进行展望㊂1㊀煤炭开采技术与装备1．1㊀我国煤炭开采技术与装备发展历程我国煤层赋存条件复杂多样,改革开放前以人工开采㊁炮采等高危方式开采为主,生产效率低下,人员伤亡率高㊂自1978年改革开放以来,通过对国外综采综放开采技术与装备进行引进㊁消化㊁吸收㊁再创新,促使我国煤炭开采技术与装备迅猛发展,逐步形成了具有中国特色的煤炭综采技术与装备体系㊂1970年11月,我国第1套综采设备在大同煤峪口煤矿进行工业性试验,拉开了我国综采技术发展的序幕[2]㊂1974年㊁1977年分别引进43套㊁100套综采设备,对推动综采技术的应用起到重要作用㊂在引进国外综采技术与装备的基础上,我国进行了大量的自主研发,实现了由引进消化吸收到创新引领的跨越发展㊂1982年,煤炭科学研究总院率先开展综采放顶煤开采技术与装备的引进与实践,并于1984年4月在沈阳矿务局蒲河煤矿进行了我国第1个缓倾斜厚煤层综放开采技术井下工业试验[26]㊂但受制于支架设计及采空区自然发火等问题,试验效果并不理想㊂1985 1986年,在甘肃窑街矿务局二矿进行了厚度为25m的急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤开采试验,获得成功,并开始在我国其他矿区大力推广应用综采放顶煤开采技术[27]㊂至1990年底,已经在平顶山㊁阳泉㊁潞安㊁晋城㊁郑州㊁兖州㊁辽源㊁乌鲁木齐㊁平庄等矿区成功推广应用综采放顶煤工作面32个㊂针对厚煤层一次采全高开采技术难题,1985年西山矿务局首次进行国产大采高综采技术与装备的井下试验,工作面采高4．0m,平均月产达14．57万t㊂1986年,邢东东庞煤矿开展4．5~4．8m大采高开采试验,实现最高月产14．22万t㊂至20世纪90年代初,大采高一次采全高开采技术成功在我国铜川㊁开滦㊁西山㊁兖州㊁徐州㊁邢台㊁双鸭山等矿区进行推广应用,但受制于综采技术与装备的发展,一次采全高综采工作面的最大机采高度均未能突破5．0m㊂1995年之后,煤炭科学研究总院北京开采研究所与相关单位合作,推动了我国综采综放开采技术与装备进入高产高效创新发展㊁提高阶段㊂ 十五 期间,与兖矿集团合作率先完成年产600万t综放开采技术与装备研发,创造了综放开采单产㊁工效和采出率的世界最高记录[28]㊂2003年,针对晋城寺河矿厚煤层赋存条件,开展了高端大采高液压支架的国产化研发,研制出ZY8640/25．5/55国产高端大采高液压支架,工作面最大采高5．2m,实现最高日产3万t㊂2005年,开展了国家重大技术装备研制专项 年产600万t综采成套装备研制 的攻关,在神东万利一矿实现大采高工作面年产600万t㊂2008 2011年,依靠国家 十一五 科技支撑计划项目 年产千万吨级矿井大采高综采成套装备及关键技术 ,研发出ZY12000/28/64型大采高液压支架,在山西焦煤集团斜沟煤矿实现工作面年产1000万t㊂针对陕北红柳林煤矿㊁金鸡滩煤矿,及神东补连塔煤矿㊁上湾煤矿等煤层厚度为6~8m的坚硬厚煤层一次采全高开采技术难题,2009 2013年在红柳林煤矿研发应用了7m超大采高综采成套技术和装备,实现综采工作面年产1200万t㊂2015年在金鸡滩煤矿研发应用了8．2m超大采高综采成套技术与装备,单一工作面年产突破1500万t㊂2018年3月,上湾煤矿8．8m超大采高综采技术与装备成功应用,再次刷新世界超大采高综采工作面采高㊁产量与工效记录㊂随着我国综采技术与装备的持续创新发展,煤炭科学研究总院北京开采研究所提出大采高综放开采技术,研发出系列大采高综放开采技术与装备,有效提高了厚煤层综放工作面的煤炭采出率㊂2008 2009年,在神东柳塔煤矿成功应用了采高4．2m的大采高综放开采技术与装备,实现最高月产64万t㊂同年在平朔安家岭煤矿实现综放工作面月产130万t 的记录㊂ 十一五 期间,针对大同塔山煤矿14~20 m特厚煤层大采高综放开采难题,成功研发了最大机采高度5．0m的国产大采高综放开采技术与装备,年产突破1000万t㊂针对我国西部矿区坚硬特厚煤层顶煤冒放性差的难题,研发出5．0m两柱强力大采高液压支架及成套装备,在双山煤矿㊁神树畔煤矿等实现了坚硬特厚煤层高产㊁高效㊁高采出率开采㊂2018年,针对兖矿集团金鸡滩煤矿平均厚度约12m的浅埋深㊁坚硬㊁特厚煤层,研发出最大机采高度7．0m的超大采高综放开采技术与装备,进一步提高了我国综放开采技术与装备水平㊂随着物联网㊁大数据㊁人工智能等新一代科技的快速发展与创新应用,促使我国煤矿自动化㊁智能化水平不断提高[29-32]㊂2001年铁法煤业集团通过引进德国成套刨煤机组,配套国产液压支架,在小青矿㊁晓南矿实现了薄煤层自动化开采;2007 2013年,针对冀中能源峰峰煤矿复杂坚硬薄煤层条件,研发了适用于0．6~1．3m薄煤层的综采自动化成套技术与装备,实现了0．6~1．3m薄煤层自动化安全高效开采㊂2014年,针对黄陵一号煤矿中厚煤层自动化㊁智能化开采需求,研发了1．4~2．2m中厚煤层自动化成套装备,开创了工作面 有人巡视㊁无人值守 的自动化㊁智能化开采模式,并成功将液压支架自动跟机移架㊁采煤机记忆截割㊁刮板输送机智能变频调速等自动控制技术在厚煤层大采高综采综放工作面推广应用㊂2017年,针对赋存条件较简单的中厚煤层高产高效智能化开采技术难题,研发了3~4m煤层年产千万吨智能化综采成套技术与装备,在兖矿集团转龙湾煤矿实现了中厚煤层安全㊁高效㊁智能化开采㊂由于我国煤矿智能化开采技术与装备尚处于初级阶段,受制于我国煤层赋存条件复杂多样的开采现状,煤矿智能化㊁少人化甚至无人化开采技术与装备仍需持续攻关与突破㊂1．2㊀一次采全高综采技术与装备自20世纪80年代以来,我国综采经历了消化吸收国外技术与装备并研制试验国产普通综采装备㊁研制高端综采支护装备完全替代进口㊁研发超大采高综采支护装备引领世界的3个发展阶段,形成了适用于薄煤层㊁中厚煤层㊁厚及特厚煤层㊁复杂难采煤层的系列化综采技术与装备㊂(1)薄及中厚煤层综采技术与装备我国各大煤炭主产区均赋存有薄煤层,其资源储量约占煤炭资源总储量的20．4%㊂薄煤层覆存条件的特殊性,决定了其开采作业空间小㊁安全性差㊁成本高㊁产量小㊁效率低的特点㊂因此降低工人劳动强度,提高作业人员的安全系数,提高生产效率是薄煤层开采的关键因素㊂针对薄煤层安全高效开采技术难题,基于冀中能源集团峰峰煤矿0．6~1．3m复杂薄煤层赋存条件,研发了系列大伸缩比㊁高可靠性薄煤层液压支架,如图2所示㊂采用大弧度缸底和活柱无上腔外进液口的结构形式,简化了外缸上腔进液口,通过将上㊁下进回液口集成设计在一个阀板上,降低了立柱固定段长度,增大了立柱的伸缩比㊂采用紧凑型整体插装式电液控制阀,解决了控制阀组小体积㊁大流量与高集成度等难题㊂通过采用板式整体顶梁㊁双平衡千斤顶等结构,并对液压支架底座的筋板布置㊁连杆与底座铰接形式等进行优化设计,解决了薄煤层液压支架大伸缩比与高可靠性的矛盾㊂针对急倾斜薄煤层开采条件,提出了急倾斜工作面俯伪斜布置方法,有效提高了综采设备的稳定性㊂为了适应俯伪斜开采工艺,设计研发了菱形液压支架,如图3所示㊂菱形液压支架及俯伪斜布置方法在图2㊀薄煤层液压支架主体结构Fig．2㊀Main structure of hydraulic shied for thin coalseam图3㊀薄煤层菱形液压支架Fig．3㊀Rhomboid hydraulic shield for thin coal seam松藻逢春煤矿成功应用,实现了煤层厚度0．84m㊁煤层平均倾角64ʎ薄煤层工作面的安全高效开采㊂针对薄及中厚煤层自动化㊁智能化开采要求,研发了适用于0．6~1．3m 复杂薄煤层的综采自动化成套技术与装备,提出了 有人值守㊁无人操作 的薄煤层自动化开采模式,如图4所示㊂冀中能源集团薛村煤矿成功应用薄煤层自动化综采成套技术与装备,在0．6~1．3m 不稳定㊁有硬夹矸㊁复杂煤层条件下,实现了薄煤层工作面自动化㊁少人化开采,工作面年产达100万t㊂黄陵一号煤矿在1．4~2．2m 中厚煤层应用智能化综采成套技术与装备,实现了智能化㊁少人化开采,工作面年产达400万t㊂针对转龙湾3~4m 中厚煤层开采条件,通过将采煤机的电控系统与LASC 惯导系统进行有效融合,实现了采煤机位置㊁姿态的实时监测;通过开发工作面循环记忆截割系统,实现了采煤机的记忆截割及刮板输送机的直线度控制㊂通过对采煤机的截割速度㊁图4㊀薄煤层工作面自动化控制系统Fig．4㊀Automatic control system for workingface in thin coal seam位置㊁摇臂摆动角度㊁液压支架推移量等进行实时解算,获取采煤机的实时截割落煤量;结合刮板输送机煤量扫描系统,实现了对刮板输送机煤流量的实时监测㊂采用刮板输送机变频控制系统,对刮板输送机进行变频调速控制,实现了煤流运输的精细化管理㊂采用上述技术,利用国产高可靠性装备,实现了3~4m 煤层年产1000万t㊂(2)厚煤层大采高综采技术与装备大采高开采技术是我国厚煤层实现高产㊁高效的主要开采技术之一,主要应用于晋㊁陕㊁蒙㊁新等大型煤炭基地㊂目前,我国大采高综采技术的一次开采高度已经由3．5m 提高至8．5m(液压支架高度8．8m)㊂随着工作面开采高度的不断增加,煤壁片帮㊁液压支架压垮㊁倾斜失稳等成为了制约大采高工作面安全高效开采的主要因素㊂为了解决大采高工作面易发生煤壁片帮等问题,国内外学者相继在煤壁片帮影响因素㊁片帮破坏形式㊁片帮机理等方面开展了大量的研究工作,形成了提高支架初撑力及支护阻力㊁控制采高及工作面长度㊁减小空顶距㊁加快工作面推进速度㊁注浆加固等大采高煤壁片帮防治成套技术㊂另外,针对超大采高工作面煤壁片帮㊁冒顶问题,设计了专门的护帮结构㊂通过对比分析两种超大采高液压支架护帮结构的力学特性(图5),发现支架伸缩梁与护帮板分体结构具有护帮合力大㊁护帮合力作用点更靠近煤壁易片帮位置㊁护帮结构可靠性高等优点㊂图中,F d ㊁F s ㊁F 4f 分别为作用在顶梁㊁伸缩梁㊁护帮结构上的力;q 1㊁q 2为作用在护帮结构上分布力的最大㊁最小值;a 为护帮结构合力作用点的距离㊂针对大采高液压支架结构及稳定性,在支架架型㊁结构㊁综采工作面布置方式等方面进行了创新性改进㊂由于大采高工作面中部机采高度与两侧巷道高度存在较大落差(3~4m),传统大采高开采技术图5㊀支架护帮结构力学特性对比分析Fig．5㊀Comparative analysis of mechanical properties ofcoal side retaining structures in a shield采用小台阶逐级过渡的配套方式,造成工作面两端头大量三角煤损失㊂为了解决这一技术难题,提出了大采高工作面大台阶直接过渡布置方式,如图6所示,通过研发带有大侧护板的特殊过渡液压支架,实现了由工作面机采高度至巷道支护高度的一次性过渡,单一工作面可多回收煤炭资源近40万t㊂图6㊀大采高工作面大梯度过渡布置方式Fig．6㊀Transition layout of large mining heightworking face with large gradient超大采高液压支架架型可分为两柱掩护式与四柱支撑掩护式两大类㊂针对传统观点认为四柱支撑掩护式液压支架具有 四平八稳 特点的认识,进行了超大采高液压支架合理架型结构研究㊂通过对比分析两种架型液压支架的结构力学特性[33],发现掩护式液压支架较支撑掩护式液压支架具有支护强度大㊁前后连杆受力状态好等优点,如图7所示(负值代表压应力),更适用于超大采高工作面㊂图7㊀大采高液压支架架型对比分析Fig．7㊀Comparison and analysis of shields withlarge mining height为了解决超大采高液压支架高强度结构钢的焊接及可靠性问题,提出了无重复预热自动焊接㊁多层多道焊等焊接工艺,研发了机器人焊接生产线,极大地提高了液压支架的焊接效率与成品率,保障了超大采高液压支架的高可靠性㊂针对超大采高工作面采高增加带来的液压支架稳定性差的问题,在单台液压支架稳定性控制的基础上,提出了超大采高工作面液压支架群组分布式协同控制策略[34],如图8所示,大幅提高了超大采高工作面支护系统与围岩的稳定性㊂图8㊀液压支架分布式群组协同控制逻辑Fig．8㊀Distributed group collaborative controllogic for hydraulic shields为解决超大采高工作面大断面巷道超前支护难题,通过分析巷道超前支护区域应力的分布特征(图9),提出了 低初撑㊁高工阻 与 非等强支护 的巷道超前支护理念㊂采用自动遥控式控制技术,实现了巷道超前支护区域的液压支架自动控制㊂。

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格式如，(1. 辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新123000)(1. School of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China)4.摘要:由目的､方法､结果和结论4个部分组成,字数不少于300字；英文摘要，如果英文不是太好，请找英文比较好的，润色一下｡5.关键词:不少于3个，能突出文章的特点，且便于网络搜索。

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