康紅普院士重磅專著，破解深部煤礦開采難題

作者：康紅普 等 責(zé)任編輯：焦健

內(nèi)容提要

本書以 “十三五” 國家重點研發(fā)計劃項目 “煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術(shù)” 研究成果為主編著而成。主要內(nèi)容涉及深部煤礦巷道圍巖大變形與破壞機理/支護-改性-卸壓協(xié)同控制原理及技術(shù)、注漿改性材料、深部工作面覆巖結(jié)構(gòu)演化及智能開采模式、智能開采技術(shù)與裝備、深部煤礦巖層控制及智能開采工程示范六個方面。提出深部強采動巷道圍巖流變和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)大變形理論, 揭示了深部強采動巷道圍巖大變形機理; 提出深部巷道支護-改性-卸壓協(xié)同控制原理, 研發(fā)出高強度錨桿與錨索支護材料與技術(shù)、高壓劈裂注漿材料與技術(shù)及水力壓裂卸壓技術(shù)與裝備, 形成支護-改性-卸壓 “三位一體” 協(xié)同控制技術(shù); 提出深部超長工作面集約化智能開采模式, 研發(fā)出工作面多信息融合的智能開采技術(shù)與裝備。在中煤新集能源股份有限公司口孜東礦、新汶礦業(yè)集團有限責(zé)任公司華豐煤礦等千米深井建成示范工程, 巷道圍巖變形減小 50% 以上。智能開采工作面工效顯著提高, 為我國深部煤炭資源安全高效開發(fā)提供了理論和技術(shù)支撐。

深部煤礦分布與煤炭資源開采的重要性

深部資源開發(fā)是我國未來科技發(fā)展的重要方向。煤炭是我國的主體能源，對我國經(jīng)濟社會發(fā)展起到重要的支撐作用。但是，隨著淺部煤炭資源的枯竭以及開采強度的增大，我國煤礦開采深度不斷增，以８~ 12ｍ /ａ的速度向深部延伸，中東部地區(qū)的延伸速度達到了10 ~ 25ｍ / ａ。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2024年，我國煤礦開采深度達到和超過1000ｍ的煤礦有47座，主要分布在中東部地區(qū)和東北地區(qū)，包括山東、河南、河北、安徽、江蘇、黑龍江、吉林和遼寧等地。其中山東有21座千米深井，在全國的千米深井中占比最大，達到了44.７%；此外，我國開采深度最大的煤礦——新汶孫村煤礦也位于山東，其最大開采深度達到1510m。

除中東部地區(qū)和東北地區(qū)外，西部地區(qū)一些礦區(qū)也逐漸進入深部開采階段。鄂爾多斯盆地是我國重要的產(chǎn)煤區(qū)，很多煤礦的開采深度已超過600m，有的甚至接近1000m，如表所示。

鄂爾多斯盆地深部礦井

如上所述，一方面我國中東部地區(qū)多數(shù)煤礦已經(jīng)進入深部開采階段，而且埋深為1000 ~ 2000m的煤炭資源非常豐富，可保證中東部地區(qū)經(jīng)濟快速發(fā)展的能源供給，千米深井煤炭資源開發(fā)勢在必行；另一方面針對我國西部地區(qū)的深部煤礦開采活動也越來越多，深部煤炭產(chǎn)量占的比重也越來越大。因此，深部煤炭開采對于保障國家能源安全、支撐經(jīng)濟發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

本書亮點

深地資源開發(fā)是我國未來科技發(fā)展的重要方向, 深部煤炭資源安全高效開采是煤炭行業(yè)必須攻克的關(guān)鍵技術(shù)。我國埋深1000m 以下的煤炭資源非常豐富, 主要分布在中東部地區(qū)和東北地區(qū)。該地區(qū)的大部分煤礦已進入深部開采, 最大開采深度超過1500m。除中東部和東北地區(qū)外, 西部地區(qū)一些礦區(qū)也逐漸進入深部開采。鄂爾多斯盆地是我國重要的產(chǎn)煤區(qū), 很多煤礦的開采深度已超過600m, 有的煤礦甚至達到 1000m, 面臨一系列安全開采與巖層控制難題。為保證我國煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和國家能源安全, 深部煤炭資源安全高效開發(fā)勢在必行。

本書涉及的千米深井圍巖控制及智能開采關(guān)鍵科學(xué)問題包括:

01

高地應(yīng)力與超長工作面強采動應(yīng)力疊加作用下巷道圍巖大變形機理。

02

高應(yīng)力、 強采動巷道圍巖支護－改性－卸壓 “三位一體” 協(xié)同控制原理。

03

千米深井超長工作面應(yīng)力與覆巖結(jié)構(gòu)演化機理。

04

超長工作面多信息融合的智能開采模式。在突破關(guān)鍵科學(xué)問題的基礎(chǔ)上，研發(fā)巷道超高強度、高延伸率、高沖擊韌性錨桿支護－高壓劈裂注漿改性－水力壓裂卸壓 “三位一體” 協(xié)同控制技術(shù)，超長工作面自適應(yīng)群組協(xié)同控制智能開采技術(shù)。

千米深井巷道圍巖控制、超長工作面圍巖控制和智能開采示意圖

千米深井圍巖控制及智能開發(fā)研究思路與技術(shù)框架

目錄一覽

本文摘自科學(xué)出版社2025年4月出版的《深部煤礦巖層控制及智能開采技術(shù)》一書，內(nèi)容有刪節(jié)，標(biāo)題為編者所加。

（本文編輯：焦健 jiaojian@cspm.com.cn）

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ISBN：978 - 7 - 03 - 081519 - 4

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