煤炭行业专家指导性方向性论文

高应力软岩巷道耦合支护研究——柏建彪发布时间:2016-02-26目的随着矿井开采向深部延伸，一次支护难以控制深部高应力软岩巷道的长期流变，通常需要进行二次支护。但解决二次支护在时间和强度上与围岩变形之间的耦合问题十分困难，本文利用FLAC2D数值计算软件中的指数蠕变模型，研究高应力软岩巷道二次耦合支护问题。方法利用FLAC2D数值计算软件中的指数蠕变模型，研究高应力软岩巷道二次支护与围岩变形之间的耦合问题。首先，根据试验巷道生产地质条件建立数值分析模型，并根据现场矿压观测数据，采用反分析法，确定模型中各力学参数。模拟过程中每一计算步所需时间设为100s，并采用分步计算的方法，即一次支护计算平衡后，再分别计算二次支护时间、支护强度等对围岩蠕变速率的影响规律，进而分析高应力软岩巷道围岩应力与位移的时变规律、以及该时变规律与二次支护之间的内在联系。结果从数值分析结果中可以看出，试验巷道一次支护后：①变形初期（0～10Ms）围岩移近速度比较剧烈，稳定后围岩移近速度约为0.08μm/s（即6～7mm/d），数值分析结果与现场实测结果基本吻合，验证了该模型的合理性，同时也表明一次支护不能保证巷道的稳定。②应力演化与围岩移近速度具有相似的时变规律，一次支护后1.5～2Ms（即415～555h），巷道周边应力与围岩变形速度都逐渐趋于稳定，说明应力与围岩变形速度稳定的时间基本一致，若二次支护过早（小于1Ms），巷道处于应力演化与围岩变形的剧烈影响期，二次支护难以抵抗强大的变形压力。二次支护后：①二次支护滞后时间为200h时，围岩的蠕变速度最大，随着二次支护时间的延长，围岩蠕变速度逐渐减小，600h时达到最小值，这与巷道周边应力和围岩移近速度稳定的时间段非常接近，合理的二次支护时间应处于应力与围岩移近速度趋于稳定的时间段附近。②随着二次支护强度的提高，围岩平均蠕变速度逐渐减小，但支护强度超过0.25～0.30MPa后，蠕变速度基本保持不变，高应力软岩巷道存在一个合理的二次支护强度范围，超过该强度范围巷道围岩蠕变速度不会有明显降低。注浆加固范围对围岩蠕变速度的影响规律类似支护强度的影响规律，超过一定加固范围后蠕变速度变化不明显，综合考虑技术和经济条件，试验巷道二次支护强度应在0.25～0.30MPa之间，注浆半径不应小于3m。结论基于FLAC2D指数蠕变模型得到的数值分析结果与现场实测基本吻合，验证了该模型的合理性。计算结果表明，巷道周边应力与围岩移近速度稳定的时间基本一致，若二次支护过早（小于1Ms），巷道处于应力演化与围岩移近的剧烈影响期，二次支护难以抵抗强大的变形压力。在巷道周边应力和围岩变形速度趋于稳定时进行二次支护，围岩蠕变速度最低，针对试验巷道，合理的支护强度应在0.25～0.30MPa之间，注浆加固半径不应小于3m。现场矿压观测表明，采用指数蠕变模型得到的二次支护强度范围，在围岩变形速度稳定时进行二次支护，可以使二次支护在时间和强度上与围岩变形实现耦合，有效控制了高应力软岩巷道的强烈变形、保持了巷道长期稳定。高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用——康红普发布时间:2016-01-19目的随着开采深度、广度和强度的不断增加，煤矿出现了大量复杂困难巷道。虽然高强度锚杆支护已成为煤矿巷道首选的支护方式，且在一般条件下取得了良好的支护效果，但对于深部及复杂困难巷道，高强度锚杆支护效果差，成本高，不能满足巷道支护要求。本文在研究深部及复杂困难巷道支护理论的基础上，开发高预应力、强力锚杆支护系统，以期为深部巷道提供有效的支护技术。方法采用理论分析方法，研究深部巷道围岩变形特征、预应力锚杆支护的主要作用、锚杆预应力及其扩散对支护效果的作用、预应力锚杆支护系统的临界支护刚度和锚杆支护系统的延伸率等。在理论研究成果的指导下，开发高预应力、强力锚杆组合支护系统，包括强力锚杆、强力钢带及强力锚索系列材料。最后，进行深部巷道支护井下试验。采用有限差分数值模拟方法确定锚杆支护形式与参数。进行矿压监测与支护效果评价，验证支护理论的正确性与支护技术的有效性。结果(1)深部及复杂困难巷道锚杆支护的主要作用在于控制锚固区围岩离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等不连续的扩容变形，使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现；合理的支护形式是：大幅度提高支护系统的初期支护刚度与强度，最大限度地保持围岩完整性，尽量减少围岩强度的降低；同时，支护系统应具有足够的延伸率，允许巷道围岩有较大的连续变形，使高应力得以释放。(2)锚杆预应力及其扩散对支护效果起决定作用。根据巷道地质条件确定合理的预应力，并使其实现有效扩散是支护设计的关键。锚杆托板、钢带与金属网等护表构件在预应力支护系统中发挥极其重要的作用。(3)开发出强力锚杆材料，屈服强度达到600MPa，抗拉强度达到800MPa，延伸率大于18%，锚杆预应力级别可超过100kN；强力钢带拉断载荷达到500kN以上；强力锚索直径达到22mm，拉断载荷超过600kN，延伸率达到7%，拉断载荷与延伸率分别比原来直径15.24mm的钢绞线增加1.3，1.0倍。(4)高预应力、强力锚杆支护系统在新汶矿区协庄矿千米深井巷道中得到应用，巷道围岩变形降低70%左右，顶板离层仅为原来的5%，巷道围岩完整、稳定，满足了煤矿安全生产的要求。结论大幅度提高锚杆支护系统的初期支护刚度与强度，采用高预应力、强力支护系统可有效控制深部巷道围岩变形与破坏。提高顶板支护刚度与强度，可有效减小煤帮压力和底臌。深部及复杂困难巷道支护特性应该是“先刚后柔再刚、先抗后让再抗”。在深部巷道支护中应尽量一次支护就能有效控制围岩变形与破坏，避免二次支护和巷道维修。矿用超高水充填材料及其结构的实验研究——冯光明发布时间:2015-12目的我国煤炭资源丰富、煤矿“三下”压煤普遍。一方面，产煤省多地处平原，村庄密集，压煤比重大；另一方面，新矿区、新井田的不断建设，使得压煤量持续增加。与此同时，煤炭开采造成地表沉陷、建筑物破坏及地下水与土地资源减少，使矿区生态不断恶化。充填开采是解决上述诸问题的有效手段之一，其核心是充填材料。本文根据充填开采需要，拟研制一种含水量超高的充填材料。一方面可以显著减少固体材料用量，实现充填成本的大幅度降低，另一方面也使充填材料输送工艺的实施如同输水一样简便，使充填开采技术得以迅速、持续发展。方法在详细查阅大量国内外文献的基础上，详细研究超高水材料的生成机理及充填开采的工艺特点，对超高水材料的各组成要素进行研究。实验以材料的抗压强度及凝结时间为表征参数，以显著提高充填材料中水的用量、减少固体材料份额、简化充填工艺为目的，经过反复试验，找出超高水材料合理的配方组成。并对所形成的超高水材料的基本性能、显微结构及应用进行研究。结果以双电层理论为指导，经反复试验，得到两类复合外加剂（复合缓凝分散剂RF63与复合速凝剂AF726），以此为基础，制得一类水体积分数可以达到95%~97%的新型超高水材料。该材料主要由Ａ，Ｂ两种物料构成，其中Ａ料以硫铝酸盐水泥与复合缓凝剂为主，Ｂ料由石膏、石灰及复合速凝剂组成。材料在水固质量比高达11:1的情况下可凝固，终凝强度可达0.66MPa。材料凝结时间与抗压强度可通过外加剂掺量及水固比进行调整，Ａ，Ｂ单料浆体可持续30~40h不固化，混合后浆体可快速凝固。该材料具有早强、快硬的特点，7d抗压强度能够达到最终强度的60%~90%。经材料形成机理分析及超高水材料固结体的电镜分析表明，超高水材料固结体的主要成分为钙矾石。其钙矾石呈纤细的丝网状结构，同时伴有铝胶及其它凝胶类物质。当水体积大于95%时，这种纤细的丝网状结构占绝对优势，低于此值则向针状结构发展。故定义水体积可达到95%及以上的材料为超高水材料。本材料在田庄矿薄煤层与陶一矿厚煤层两个不同条件下的采空区得到成功应用。研制的超高水材料用于现场采空区充填时，因其水含量特别高，易于管道输送，混合浆体可方便地灌注于采空区，充填工艺十分简单；其次，超高水材料充填开采可大量消耗井下污水，显著降低排水费用，减少排水对地面的污染。结论所研制出的超高水材料能够满足井下充填的需要。这种材料在水固比为10:1~11:1时，单位体积中固体材料用量只有原来高水材料固体用量的1/3或更少，使吨煤充填成本不到原来的1/3。其在两个矿井、两个不同煤层条件的成功应用说明这种材料用于井下充填可行，为我国“三下一上”充填开采提供了新材料。中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望—缪协兴发布时间:2015-10-16目的中国是世界上少有的以煤炭作为主要能源的国家之一，煤炭产量已经超过了世界总产量的三分之一，与煤炭生产相关的资源破坏、环境损害以及生产事故现象十分突出，因而我国学者率先提出了实现煤炭资源绿色开采的理念和科学研究与技术框架，继而又提出了实现科学采矿的学术观点。本文将围绕实现煤炭资源绿色开采这个主题，简单总结一下近年来在基础理论研究和应用技术开发方向取得的主要进展，并作相关展望。方法从煤炭资源绿色开采的内涵与框架、采动岩体结构理论和采动岩体渗流理论等方面较为系统地论述了煤炭资源绿色开采基础研究方面取得的主要进展；以煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等技术开发成果，综述了在突破传统采煤技术理念上的煤炭资源绿色开采技术方面取得的重要进展；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、政府应履行的职能以及国家立法等方面对今后相关研究与技术开发工作作了简单展望。结果（1）绿色开采技术主要内容包括水资源保护-形成“保水开采”技术、土地与建筑物保护-形成“充填开采”技术、瓦斯抽放-形成“煤与瓦斯共采”技术等。（2）煤矿绿色开采进展在理论研究方向主要体现在采动岩体的结构运动理论和渗流理论等方面，在技术开发方面重点体现在煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等方面。（3）采动岩体结构理论和采动岩体渗流理论取得的主要进展：①在采动岩体结构理论方面，建立了岩层控制的结构关键层力学模型，研究了关键层变形、破断和结构运动规律；②在采动岩体渗流理论方面，掌握了采动破碎岩体渗流与渗流突变规律，提出了采动岩体渗流突变判据，建立了采动岩体渗流理论。（4）煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤取得的重要进展：①在煤与瓦斯共采方面，基于岩层移动关键层理论，建立了卸压瓦斯抽放钻孔布置的基本原则，提出了采动卸压瓦斯抽采技术，有利地促进了煤矿安全生产；②在保水采煤方面，基于隔水关键层的定义，提出了隔水关键层原理，成功实现了采场底板突水防治；③在矸石直接充填采煤方面，开发了矸石直接充填置换煤炭的成套技术，建立了矸石充填采煤的矿压分析和岩层运动与地表沉陷预计方法，并开发出了井下煤流分选设备与系统、井下矸石运输系统等，进而将其成功用于“三下”压煤和其它煤柱的回采。（5）实现煤炭资源绿色开采应成为资源环境领域科学研究的重点，并从采煤方法的源头进行技术开发与创新，使其成为政府应履行的一项重要责任，进行国家立法，保障煤炭绿色开采。结论（1）阐述了煤炭绿色开采的内涵，介绍了煤矿绿色开采的经济原则，提出了煤矿绿色开采的研究框架。（2）从采动岩体结构理论和采动岩体渗流理论等方面系统地论述了煤炭资源绿色开采在基础研究方面取得的主要进展。（3）基于煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等技术开发成功，综述了在突破传统采煤技术理念上的煤炭资源绿色开采技术方面取得的重要进展。（4）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、政府应履行的职能和国家立法等方面对今后相关研究与技术开发工作进行了简单展望。科学开采与科学产能——谢和平发布时间:2015-08-17目的中国煤炭采用“以需定产”的发展模式，煤炭产能的开发已大大超出了本行业在资源、技术、环境、安全等方面所能承载的能力，煤炭行业如何实现科学发展、如何评价科学开采水平没有依据或标准。本文在调研中国各产煤区煤炭开采现状基础上，提出中国煤炭科学开采和科学产能的概念和内涵，研究煤炭科学产能评价方法，探索未来煤炭开采思路。方法调研分析中国煤炭资源开采的现状及存在的问题，提出煤炭行业制约因素和发展方向；在此基础上提出煤炭科学开采与科学产能的概念与内涵，根据科学产能对“资源、人、技术和装备”的要求，建立科学产能的评价指标体系。采用科学产能评价指标体系分别对中国五大煤炭生产区域——晋陕蒙宁甘区、华东区、东北区、华南区、新青区及全国煤炭科学产能进行分析。通过与美国、澳大利亚、英国、德国等世界先进产煤国的对比分析，提出中国煤炭科学开采的思路。结果(1)提出了煤炭“科学开采”新理念，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。(2)根据“科学开采”理念，提出了“科学产能”的概念与内涵。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、环境友好方法将煤炭资源最大限度采出的生产能力。科学产能要求“资源、人力、科技与装备”都必须达到相应的要求和标准，是煤炭行业和一个矿区综合能力的体现。主要包括3方面的要求：安全开采；绿色开采、高效开采。(3)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和评价标准。科学产能评价标准采用“两步走”战略：①2011—2020年，百万吨死亡率不高于0.1，无重特大事故，职业病发病率不高于3%，采煤塌陷系数不高于0.25hm2/万t，采煤机械化程度达到80%；科学产能总得分达到70分；②2021—2030年，百万吨死亡率不高于0.05，无重特大事故，职业病发病率不高于2%，采煤塌陷系数不高于0.2hm2/万t，采煤机械化程度达到85%；科学产能总得分达到80分。(4)估算得出2010年各产煤区及全国科学产能分布情况。晋陕蒙宁甘区科学产能约为6.48亿t，占本区煤炭产量比例为35.03%；华东区科学产能约为3.3亿t；占本区煤炭产量比例为51.56%；东北区科学产能约为0.55亿t，占本区煤炭产量比例为28.95%；华南区科学产能约为0.20亿t，占本区煤炭产量比例为4.35%；新青区科学产能约为0.25亿t，占本区煤炭产量比例为25.00%。2010年中国煤炭科学产能约为10.78亿t，仅占全国煤炭总产量的33.27%。(5)采用科学产能评价指标体系对各区域煤炭科学产能进行综合评价。2010年，晋陕蒙宁甘区煤炭科学产能总得分为48分，华东区为45分，东北区为33分，华南区为23分，新青区为34分。按照煤炭产量对各区域煤炭科学产能进行了加权平均，得出2010年全国煤炭科学产能为42.58分。(6)对美国、澳大利亚、英国、德国等世界先进产煤国进行了煤炭科学产能评价，估算得出美国煤炭科学产能得分为94分，澳大利亚为97分，英国、德国得分均为93分。中国与世界先进采煤国家煤炭开采水平仍有较大差距，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，逐步提高煤炭科学产能。结论文章分析了煤炭行业发展制约因素，提出了煤炭行业转变发展方式的根本途径；提出了科学产能理念下3个量化度的内涵和评价指标，定量地建立了科学产能的评价指标体系，分析得出中国煤炭现有科学产能仅占全国煤炭产量的1/3左右，与世界先进采煤国家差距较大，应当全面推行科学开采和科学产能的理念,全面提升中国煤炭开采的科学化水平。煤矿建设学科发展报告发布时间:2014-12-241.煤矿建设（井巷工程）学科定义及其在国家科技发展中的地位

在煤炭行业中，井巷工程主要包括矿山建设工程、开拓工程、延深工程和辅助工程等。矿山建设工程是指为了将煤炭从地下采出，从地表开始开凿直至煤层的一系列井筒、巷道与硐室工程；开拓工程是指矿井生产过程中，为保证采煤工作面与采区的正常接续所开凿的水平或倾斜巷道、硐室等工程；延伸工程是指为保证开采水平的接续所进行的井筒延深和新水平的巷道开拓工程；辅助工程则指为了保证采矿活动的安全，开凿的一系列运输、排水、通风及行人巷道、硐室等工程。

在矿山建设的三大工程（井巷工程、土建工程和机电安装工程）中，井巷工程量占总工程量的50%~70%，甚至更多，因此井巷工程是决定矿山建设工程质量和工期的关键因素。另一方面，井巷工程与采矿生产紧密相连，是煤炭生产过程中最基本、最主要的坏节。在我国井巷工程设计与施工中，一直贯彻"以掘保采，以采促掘，采掘并举，掘进先行"的方针。因此，煤炭工业的发展依赖于井巷工程学科的发展和进步。

井巷工程学科的进步不仅与相关学科的发展息息相关，而且井巷工程所面临的更复杂的地质环境、更困难的工程条件、更严格的工程要求等均为相关学科科学技术的发展提供了平台和动力。在国际日益白热化"三深"（深空、深海、深地）科技竞争中，相对而言"深地"的研究更为薄弱和困难，而井巷工程学科则对我国"深地"科学研究赋有不可推卸的重大使命。因此，井巷工程学科不仅对相关学科建设具有重要的意义，而且在国家科技发展中处于特殊的地位。

2.学科发展规律与趋势

井巷工程学科发展的动力来自于国家对深部地下开发的重大需求，始终服务于国家能源安全战略与重大地下工程建设。井巷工程学科需要适应矿山工程和地下工程深度和规模的不断加大，环境和条件的日益恶化以及工程要求的不断提升的需求。井巷工程学科水平的提升不仅源自学科本身的进步，而且必将得益于和有益于相关学科的发展。

（1）工程规模不断加大

随着国民经济建设和社会发展，井巷工程所面临的工程规模不断加大。立井井筒深度更大，千米深井，甚至2000~3000m的深井建设是未来5~10年井巷工程科学研究与建设的主要对象；井筒断面从6m增加到10m，净直径10m以上的立井井筒越来越成为施工主体；井下巷道更长，断面更大，巷道之间的空间关系更复杂；井下硐室体量越来越大，单一硐室的开掘和支护理论和技术已基本成熟，但硐室群的结构体系更加复杂，其整体设计、施工、稳定将成为新的课题。

（2）环境条件更为复杂

随地下深度和工程规模的不断加大，井巷工程所面临的地质、水文地质等环境条件更为复杂。井巷工程的地压更大、水压更大、岩性更加软弱与复杂。

特别需要指出的是，我国西部矿区井巷工程所穿越或进入的巨厚白垩系、侏罗系地层普遍呈现出的高角度X型共轭剪切节理（裂隙、裂缝）发育，围岩岩石原始软化、暴露风化、浸水泥化、振动松化等特点，说明该地区井巷工程围岩赋有前所未有的特殊性质，是我国西部矿山安全建设和地下空间开发的核心和基本难题。

（3）科学研究更加深入

井巷工程学科将在随对自然认知更为科学的基础上不断创新与发展。

井巷工程学科将从主要考虑围岩的宏观力学行为，向宏观、中观、细观以及微观等多尺度协同，固、液、气多介质，水分、温度、力学、化学多场耦合等方向发展，以揭示岩石、土、冻土，甚至含中观结构围岩介质的本质特性。

随井巷工程支护方法由单一支护向多层复合支护，锚、喷、网、注、型钢联合支护体系方向发展。学科将更加注重支护体系与围岩的相互作用，更加注重利用围岩的自身承载能力维护地下空间。

更大吨位的三轴试验系统、大型物理模型试验系统等试验装置，CT、扫描电镜等先进的试验测试技术，离散元、边界元、无网格方法等不断发展的数值分析技术，大数据、云计算等新的信息分析技术等将促使井巷工程的科学研究手段不断进步，学术水平不断提升。

（4）学科交叉越加强烈

传感与检测技术、液压与控制技术、自动化与智能化技术、信息与计算机技术，以及力学、采矿工程、安全工程、地质工程、材料科学、管理科学等相关学科、领域的新理论、新方法、新技术与井巷工程的交叉、融合更为强烈，由此将带来一系列的革命性变化。

井巷工程支护结构体系更明晰、支护设计厚度更合理；吊盘、抓岩机、伞钻、模板等施工装备将实现全液压化和集成控制；适应不同岩性的钻凿机具使得凿岩开挖等更为高效；全液压巷道钻-凿台车、全自动锚杆支护台车将是巷道施工新技术的升级版；提升系统集群控制及井筒悬吊装备安全保障技术、井下重大装备和支护实时无线监测技术、井巷工程施工全过程的实时监控技术等将大大提升井巷工程施工安全性；工作面温度、湿度等环境控制技术将极大改善施工人员的舒适度。井巷工程施工将更为简洁、高效、安全。

（5）工程设计更为科学

未来对井巷工程设计要求将更科学和更精细。井壁、冻结壁、巷道、硐室支护设计的分析方法将从经验方法、工程类比向科学计算、数值仿真、模拟再现方向发展。随机场理论、可靠性分析方法、工程服役性能评价等新理论和新方法将逐步渗入到井巷工程设计中。传统的"设计定终生"将向施工过程中自动监测、实时分析、信息反馈、优化设计、动态调整的方向发展。

（6）工程施工更为高效

适应极硬、极软、冻岩、冻土等不同岩性的5m及以上超深孔控制爆破，超大体积混凝土浇筑与养护技术，深井大段高高压预注浆技术等新技术不断发展与完善；井巷工程施工装备将由机械化、半机械化向及集约化、自动化、信息化、智能化方向发展；施工组织由单一工种、单个机械作业向多工种联合作业、多种机械协同工作方向发展。井巷工程将更加安全可靠，不断实现减员增效，少人则安，无人则安。

3.深立井施工技术现状

进入21世纪立井，施工技术和装备配套水平不断提高。立井井筒最深达到1342m，基岩段最高月掘砌成井达到232.2m。

据统计，我国立井施工平均月进水平是：2005年为68.51m，2006年为67.51m；2007年为64.43m，2008年为65.13m（1974年为16.4m，1997年为45.4m）。尽管单进水平较上世纪有了较大提高，但是，全国平均月进度维持在60多米的较低水平。从施工能力看，我国深立井施工深度基本在800-1100m范围，采取的主要施工工艺是短段掘砌混合作业，装备配套主要为70年代三部会战时，重点针对800m井深而研制的国产设备，虽然历经多次改造升级，施工到千米深井，但配套设备已达施工极限。从装备配套看该阶段国内掘砌正规循环段高一般在3.0-4.0m，主要设备配套为基础加高V型凿井井架悬吊、大提升机配置大吊桶提升、伞钻打眼、中心回转抓岩机装岩、混凝土集中搅拌、底卸吊筒下料、液压整体模板砌壁等。若施工深度与井径继续加大，无论从基础理论、设备单机能力、综合配套、技术工艺等方面都受到明显制约。

目前，国外立井井筒的建设深度已超过2000m，南非贵重金属矿斯录桂登矿井为最深，井深达3480m。南非英帕拉铂金公司第16号立井工程井深1657m，岩石条件较好，基本无水，素混凝土支护。施工采用永久井塔作为凿井井架；井内吊挂五层工作吊盘，采用两台双滚筒凿井绞车四绳、回头轮悬吊、吊盘绳兼作稳绳使用；井筒内布置一套5m直径双滚筒绞车双钩主提升（有效负载25t，两个16t吊桶），一套单钩吊笼作为辅助提升；掘进打眼采用风动六臂伞钻（眼深3.4m，循环进尺3m）；装矸采用悬吊式0.4m?气动抓岩机；砌壁模板安装在吊盘中部（段高3m），混凝土集中搅拌站制作，皮带运输到井口，经操作盘采用溜灰管下放；井口封口盘下设有固定盘和操作盘两个平台；电缆通过地轮经下操作盘由悬吊钢丝绳下放；上部吊盘井筒永久设施安装；管路依托罐道梁固定（罐道梁间距6m），掘、支、安顺序作业、专业化施工。通过对其施工方法分析，该金矿井筒施工为掘进、支护、永久装备一次性整体施工。在工程、水文地质条件和相贯工程布局形式方面与我国煤矿建设地质、水文地质条件和井下工程布置大有不同，贵重金属矿开凿工艺需要设置斜坡道和多水平联络通道，并随井筒一起施工，从而导致整个建井工期长达到7年，这种建设工期不做严格要求的施工方法与国内煤矿建设市场要求存在较大差异，因此在煤炭行业，在大直径深立井施工关键技术和成套装备方面，尚未借鉴国外的掘、支、安一次施工成井的经验和做法。

4.岩巷施工技术现状

2008年以来，国有重点煤矿的掘进总进尺已经超过800万米/a，全岩巷道不足10%。我国煤矿岩巷掘进水平长时间维持在60m-70m/月左右，对煤矿安全生产和矿井建设速度的要求还远远不够。为此，把握我国岩巷掘进发展趋势，找准岩巷掘进技术、装备、工艺等发展方向，对实现岩巷安全高效掘进具有重要的现实意义。

岩巷掘进分为钻爆法和机械法两种。光面微差爆破技术、中深孔爆破技术、锚喷支护技术、掘进作业线的成功应用，为我国岩巷钻爆法安全高效掘进创造积极条件。

上世纪八、九十年代以来，岩巷掘进水平稳定在60-70m/月。近年来，我国岩巷施工月进尺平均水平随着机械化程度有所提高，已基本达到70-80m/月。掘进水平呈现较大差异，比如，淮南矿业集团、平煤集团、皖北煤电等集团的岩巷掘进水平要稍高于平均水平，达到85-90m/月。

我国掘进机的研制和应用真正起步于上世纪70年代初，比世界各主要产煤国晚15-20年。经过近40年的消化吸收，掘进机也从轻型、中型发展到重型，到本世纪，已经形成了EBJ、EBZ、EBH系列。以全国的应用情况来看，对坚固性系数f<8岩石巷道效果较好，f>8的硬岩效果差，且粉尘污染问题较难解决。针对上述问题，煤炭科学研究总院太原分院研制的EBZ300TY型掘进机可截割硬度120MPa半煤岩巷和中等硬度的岩巷，不移位截割断面达38m2。淮南朱集矿17㎡岩巷，2011年3月掘进进尺256m，打破大断面岩巷综掘施工记录。

5.特殊凿井施工技术现状

5.1冻结凿井施工技术现状

近年来，我国在700m深厚表土冻结法凿井关键技术、千米深含水岩层冻结关键技术、深厚表土中斜井冻结法凿井技术等方面取得重要成果，冻结法凿井通过表土厚度达到675.6m，立井井筒冻结深度达到950m，斜井冻结斜长达到504m，均创世界纪录，使我国冻结法凿井技术全面达到国际领先水平；在冻结温度场及水、热、力耦合场，人工冻结土（岩）的力学特性，立井冻结壁的力学特性及设计理论，立井冻结井壁的力学特性及设计理论，冻结管断裂机理与防治技术，以及斜井冻结法凿井技术等方面均取得可喜进展，为后继技术的研发创造了良好条件。

在山东巨野、单县、成武、聊城，安徽砀山，河南焦作、周口，河北廊坊、衡水等地，煤层上有>600～800m厚的表土层，未来10年，有山东万福煤矿等多个600~800m厚表土层井筒需要建设；在西部省区，深大井筒的冻结深度也将突破千米大关。因此，需要:1）加强冻结法凿井技术基础研究；2）坚持技术研发在先的原则，杜绝盲目、仓促上马冻结法凿井工程；3）加快修订相关规程、规范。

5.2注浆凿井施工技术现状

立井地面预注浆以黏土水泥浆注浆技术为主，在中东部地区有100多个井筒中应用，西部地区部分矿区-宁夏红二煤矿、新疆哈密汉水泉煤矿等开始尝试应用。为解决我国中东部地区煤矿千米深井建设的水害问题，研究应用了以高精度S型定向钻进技术为核心的"冻-注-钻"三平行凿井施工技术和"钻-注"平行凿井施工技术，注浆与其他凿井工序平行作业可节省凿井工期20%以上。目前在深井施工中，平行作业技术已普遍应用，深井地面注浆技术能力达到1000~1200m深度水平。

与国外注浆技术相比较，目前我国的煤矿注浆技术总体水平处在世界先进水平。主要差距在钻探技术、化学注浆材料方面，国外的水玻璃类化学注浆材料种类多，适用各种不同地层条件。

5.3钻井凿井施工技术现状

进入21世纪后，为适应煤矿井筒建设的需要，对AS-9/500型、L40/800型钻机进行了改造，使其在钻井直径、提升能力、扭矩、控制系统方面得到了很大地提高。同时从2004年开始，着手研制能力更大的新型钻机。先后研制出AS-12/800型钻机、AD120/900型钻机和AD130/1000动力头型钻机。在此阶段共钻煤矿井筒51个，最大钻井直径10.8m，最大钻井深度660m，井壁最大厚度为1000mm，混凝土最大标号为C85，成井最大直径8.3m，全断面钻进最大直径7.7m，创造了一钻成井施工工艺。钻井法凿井技术国际领先。

AD130/1000竖井钻机，扭矩达620KN·M，提升力达700吨，装机功率983.5Kw。最大钻井直径13m，最大钻井深度1000m。能力比上一代竖井钻机提高50～60％。综合性能国际领先。（王厚良，丁明）

5.4反井凿井施工技术现状

小型反井钻机得到普及应用后，开始自主研究设计适合我国不同地质条件、工程条件的大型反井钻机，在装备上大推、拉力推进、大扭矩旋转的多油缸提升、多马达驱动形成大直径反井钻机；锯齿形螺纹联结，替代API标准，形成了大直径钻杆新型联结方式，提高钻杆抗拉、抗扭能力，满足通用性和可靠性；组装式大直径扩孔钻头，满足井下运输和狭窄空间组装；大直径反井钻井工艺，随钻测量和纠偏控制技术，提高了偏斜控制精度。这些技术进步使反井钻机开始应用于煤矿井筒工程。代表性项目有：河南平煤集团四矿瓦斯抽放井，钻孔直径0.75m，深度462m；山西晋煤集团赵庄煤矿瓦斯管道井，直径2.5m，深度431m；山西晋煤集团王台铺煤矿风井，直径5.0m，深度168m。主要钻机类型ZFY3.5/400和ZFY5.0/600型反井钻机。

反井钻机的更新发展对国内反井钻井技术的发展起到了巨大的推动作用，不但在煤炭系统，而且在水电、冶金、交通等地下工程建设领域的竖井、斜井施工中开辟了新的途径，应用前景十分广阔。但是，国内现有的反井钻井装备和技术在最大扭矩、最大推力等性能指标、硬岩适应性以及综合多用途等方面与国外先进水平相比尚有一定的差距，还要更深入的研究。煤矿爆破技术学科发展报告发布时间:2014-12-24通过对井巷掘进掏槽爆破计算机数值模拟以选择合理的掏槽方式、提高掏槽爆破效率的研究已取得良好效果；

煤系地层岩石的坚固性系数一般在6~8以下，岩巷掘进爆破技术基本成熟，但坚硬岩石（坚固性系数在12以上）的巷道掘进爆破，在现有的钻凿设备条件下，如何提高掘进速度和效率已开始引起关注和研究；

随着煤矿装运设备的性能改善，现代化的大型耙装机、皮带运输系统等装运设备已在部分现代化矿井使用，装运效率大大提高，同时液压凿岩台车在煤矿井下已开始逐步采用，提高巷道掘进每循环进尺（2.5m以上）的研究已开始引起关注，传统的2.0m以下的循环进尺已不能适应煤炭开拓的需要；

通过在巷道钻凿小直径炮眼的同时钻凿100mm以上的大直径炮孔的多功能凿岩台车已基本研制完成，该设备有望改变传统的掏槽方式，大大提高掏槽爆破的炮眼利用率，从而从根本上解决巷道掘进掏槽难的问题，大大地提高巷道掘进速度。

由于煤矿爆破的特定要求，研制适合煤矿生产、又保证安全的高威力炸药已引起关注。来源:中国煤炭学会煤炭地质勘查学科发展报告发布时间:2014-12-241主要进展

1.1勘查技术手段与设备发展迅猛

自李希霍芬和王竹泉等中外地质学家对中国煤炭资源质考察算起，我国煤田地质工作已有近一个半世纪历程。经过数代煤炭人的艰辛探索，形成了具有中国煤田地质特色的勘查技术体系。70年代后期，我国开始应用计算机软件绘制煤田地质图。80年引入代遥感技术。90年代中期研发计算机辅助野外数据采集技术系统。2004年以来实现了地质信息采集处理的数字化[3-4]，"3S"系统支持下的煤炭资源勘查与评价已经实现。

我国的煤田物探和矿井物探技术，伴随着新中国诞生、成长的步伐，在过去的60年时间里，逐渐从无到有，从小到大，由弱变强，现已称为煤炭地质勘查技术行列中不可或缺的中坚力量，形成了以地震、电法和测井技术为主的煤炭勘查技术体系，整体上居于国际先进水平。

在众多的物探勘查方法中，以煤田地震勘探技术应用最广，发展最快。1955年我国第一支煤田地震勘探队伍在华东成立，通过人工解释来判别岩性，寻找新煤田和圈定煤系分布范围。50余年来，煤田地震勘探技术实现了数次飞跃，勘探方法由折射波法到反射波法，勘探技术从单一地震到多地震、从单分量到多分量、从野外数据一次采集到多次随时间推移覆盖、从早期的初级勘探一体化到数据采集、处理和解释的三维可视化，从小道数二维勘探到大道数二维与三维勘探，从构造勘探向岩性勘探跨越，探测能力不断增强[5~7]。地震信号高密度采集技术、资料处理技术、3D可视化连片解释技术，地震数据体属性分析技术，深度域偏移成像技术、地震资料精细目标处理、地质动态解释技术更加成熟。多分量静校正、小波变换、反射波和折射波VSPCDP同时成像技术提高了地震波初至拾取精度，减少了资料解释陷阱[8~11]。目前，高分辨率二维地震勘探能够解释落差大于10m或15m的隐伏断层，成为地面和井下勘探的主要技术。三维地震勘探不仅能够查明煤田（井田）内落差超过5m的断层，解释落差3～5m的断点和波幅10m以上的褶皱，还能够探测覆盖层厚度、煤田陷落柱、煤层冲刷带、煤矿采空区、煤层宏观结构和厚度变化、煤系基底深度、岩浆岩等地质条件，解释煤层顶、底板岩性变化和岩石力学性质等，成为煤田勘查、矿井补充勘探的首选技术。三维地震勘探技术服务领域已突破了厚黄土塬区、高原区、复杂山区，复杂岩溶区、沙漠、戈壁滩、湖泊沼泽、海洋，获得了良好的勘查效果。特别是近十年来，煤炭三维地震勘探取得了令人瞩目的进展，地震成果从传统的构造地质向水文地质、开采地质方向拓展，服务阶段从以往的资源勘查阶段上升到服务于煤矿高效安全开采生产阶段，其解决煤矿生产地质问题的精度和能力得到了业主的普遍公认，成为煤矿采区采前构造勘探的首选技术手段而得到了大范围的推广应用[3][12]。2009年首次采用高密度三维地震方法准确识别出地下煤层气化的平面展布形态，为煤炭地下气化扩大工程设计提供重要的地质信息[13]；2010年，济宁二号煤矿开展的利用三维地震探测工作面"三带"发育高度的有益尝试，有可能成为今后煤炭四维地震的萌芽[14]。另外，也积极开展了利用高分辨率地震勘探技术，对石膏矿、岩盐、油页岩等非煤资源精细探测的实践[14-17]；同时，煤田地震勘探以其浅层、高分辨率地震勘探的特色，在全国城市活断层地质调查项目中，发挥了重要的作用。

以地面瞬变场为代表的交流电法异军突起，已逐渐成为煤矿采区水文地质勘探的主力，其中包括瞬变电磁法（TEM）、可控源音频大地电磁法（CSAMT）及混合源电磁法（EH-4电导率成像系统）等。在交流电磁法中，由于瞬变电磁法具有对低阻体敏感、体积效应小、施工效率高等优点，在煤矿防治水领域得到广泛应用，目前已成为煤矿采区水文地质勘探的主要物探手段[18-23]。

近年来煤炭物探的另一个亮点是煤矿井下物探技术进入一个蓬勃发展的新阶段。

尽管以地面三维地震和瞬变电磁法为代表的物探技术取得了很大的发展，在探测煤田深部含水层、含水构造、煤层厚度、岩浆岩和陷落柱、矿井地质灾害方面发挥了重要作用，已经能够较好地为煤矿开采超前提供构造条件和水文地质条件的探测成果，但仍然无法满足煤矿高效安全开采对于地质条件查明程度的客观要求，为此给煤矿井下物探技术与装备的超常规发展提供了契机。相比较而言，我国的矿井物探技术发展较晚。考虑到地面物探受地表条件影响较大、距目标体较远、分辨率难以满足生产要求等因素，上世纪八十年代中期至九十年代初，以开滦范各庄矿2171陷落柱特大透水事件为起点，我国开始从国外引进槽波地震、瑞雷波、无线电波坑道透视等技术与装备，并进行了消化、吸收、改进、试制和自主研发，到世纪之交我国矿井物探技术与装备已经初步形成了包括井下电法、坑透、电透视、瑞利波、地质雷达、煤厚探测仪等技术系列，并开展了大量的方法研究和现场试验工作，取得了一定的地质效果[24-28]。煤矿井下瞬变电磁法勘探技术技术以其特有的长距离、全方位、对水敏感、定向性好、施工效率高等特点，迅速得到了广大矿井地质工作者的欢迎。同样，煤矿井下槽波地震探测技术也开始重新得到重视，它以探测距离大、精度高、抗干扰能力强、波形特征较易于识别等优点，尤其在探测精度和距离上优于其他煤矿井下勘探方法，其探测距离可达煤厚的300倍，广泛应用于探查小断层、陷落柱、煤层分叉与变薄带、充水采空区及废弃巷道等地质异常。如今，愈来愈多的煤矿超大超宽工作面，使槽波地震焕发出勃勃生机，新型探测仪器设备、施工方法、以及处理软件不断升级[29-32]。

钻探新工艺、新技术不断完善，设备和机具设计向安全可靠、操作简便、人性化方向发展。金刚石钻进和绳索取芯钻进技术很好地解决了钻孔液漏失、孔壁坍塌和硬岩层"打滑"等技术难题。空气泡沫钻进工艺较好地解决了干早缺水地区供水困难、钻具过空巷和裂隙发育地层时冲洗液漏失、孔壁不稳等关键技术难题。气动潜孔锤正反循环钻进技术突破了硬岩钻进的困难。液动冲击回转钻进、空气泡沫反循环钻进技术大幅度降低了钻具过中硬岩石时的材料消耗，提高了钻进效率。受控定向钻进技术有效解决了陡直地层的找煤难题。超大孔径、超千米深孔钻进技术在深部找煤中得到了广泛应用。电镀金刚石适岩钻头、绳索取心适岩聚晶金刚石钻头、新型复合片无芯钻头分别解决了电镀钻头保径薄弱、非煤系软岩钻进效率偏低问题，延长了钻头服务寿命。各种新型钻井冲洗液及其净化装置对控制泥浆固体含量，降低泥浆费用，提高钻进效率，保证钻探生产安全、延长设备寿命、降低钻探成本方面起到了关键作用；钻进参数监测系统的成功研制，使得我国煤田钻探技术步入世界先进行列[33]。

特别是煤矿井下随钻测量定向钻进技术装备的推广应用，在进一步推动煤矿井下瓦斯防治水平的同时，为验证物探异常提供了有力手段，还可在煤矿井下地质勘探、防治水工程施工、矿井建设、救援钻孔施工等方面发挥重要作用，并有可能在非煤矿山井下固体矿产勘探、矿藏评价等方面发挥作用。

煤质分析技术，基本实现了仪器设备自动化，测试过程智能化，操作流程简单化，数据处理微机化，全面提高了测试工作效率和成果精度。

1.2综合勘查方法体系更加成熟

中国不同含煤区煤田的开采地质条件复杂多样。除普遍发育的脆性断裂和高原地应力外，华北东部煤矿开采面临着严重的水害和瓦斯灾害威胁；东北含煤区煤层结构复杂，冲刷带和火山岩发育，热流值高；华南含煤区煤体韧性变形（层滑和褶皱）强烈，煤层连续性差，构造煤发育，高瓦斯和突出矿井较多；滇藏含煤区均是小型残留煤盆地，冲击地压和大地热流值高；西北含煤区的塔里木盆地煤层埋藏深，祁连山侏罗纪煤田分布零散，准噶尔盆地和吐哈盆地煤层冲刷带发育，水文条件复杂。依据煤田地质背景，瞄准解决的主要地质问题，选取"地震主导，多手段配合"综合勘探模式，开展地表与井下结合，物探、钻探、巷探结合。通过各种勘查成果的相互对比和相互验证，达到准确探明开采地质条件之目的的立体式综合勘查方法体系更加成熟，并在生产中发挥了重大作用。近年来中煤科工集团西安院采取以三维地震勘探为主，电法勘探为辅，钻探验证的思路，对准格尔煤田、东胜-神府煤田、哈密煤田、淮北煤田的一些矿区（井田）开展了以查明中小型构造和水文地质条件为主的多手段立体式综合勘探，合理跨越了勘查阶段，缩短了勘探周期，加快了勘查进度，极大地提高了勘查精度，降低了勘探成本和开采风险。

1.3与煤伴生的微量元素勘查研究受到重视

20世纪50年代至70年代，煤地质工作者对与煤伴生的U、Ge、Ga等有用元素进行过调查。80年代以来，随着人们对资源开发中环境保护问题的日益重视，查明煤中有害元素种类、含量及分布特点，研究它们的地球化学特性等成为煤炭地质勘查的重要任务之一。2000～2003年，"中国洁净煤地质研究"课题将煤岩学、煤化学和微量元素地球化学理论与洁净煤技术有机结合起来，筛分出煤中11种潜在有毒有害元素作为环境评价指标，得出了它们在煤中的危险丰度，研究了潜在有害元素在煤炭资源开发利用全过程中的迁移、富集、转化、再分配、及其对环境与人类健康的影响。同时，与煤伴生的有益元素成因与成矿机理研究取得较大进展。李宏涛等[34]采用多种分析方法，发现东胜煤田砂岩型铀矿床中磁铁矿-黄铁矿-方解石间具有成因联系，认为球状次生磁铁矿是烃类和微生物共同作用的结果，对本区铀矿和油气勘探具有重要的启发作用。樊爱萍等[35]将煤盆地演化与成矿作用结合起来，指出东胜煤田砂岩物性受成岩过程和成岩环境控制，氧化-还原、酸性-碱性过渡带有利于铀元素在直罗组砂岩中富集成矿。

1.4煤与煤层气资源一体化勘探日益规范

煤层气（瓦斯）是与煤相伴生的同源同体矿产。中国的煤层气资源占全球的15.3％。煤炭与煤层气共采，可产生利用资源与保障矿井安全生产双重功效。煤炭与煤层气地质勘查是煤气共采的基础。按照国土资源部《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》（国土资发〔2007〕96号》）要求，煤田勘查坚持统筹规划，协调开发的原则，从普查阶段开始就将煤层气勘查评价与煤勘查有机结合起来，统一部署、同时设计、同时组织施工，进行一体化勘探、综合评价。十一五和十二五国家科技重大专项项目第40项目（2011ZX05040，煤层气与煤炭协调开发关键技术）已经在沁水盆地等区块取得了阶段性成果。

2国内外比较

相对于美国、澳大利亚、印度、南非、俄罗斯等主要产煤国，中国在煤田地质条件复杂许多的情况下，保持了多年的煤炭产量世界第一，显示了中国在煤炭勘查和开发领域的巨大进步。但是，毋容置疑，与国内外的同行相比，我们在一些方面尚存在着较大的差距[36]。

2.1重要的仪器装备及处理软件几乎全部仰仗国外进口，但国产化已在推进

我国目前使用的大型地面物探仪器几乎全部依靠国外进口，地震、瞬变电磁仪、地质雷达等都来自法国、美国、加拿大、瑞典等国。但近十年来，国产第一套具有2000道以上带道能力的ES109大型地震数据采集记录系统正在加以完善定型，以投入产品化、工业化的生产和应用。在矿井物探方面，国内自主研发的井下直流电法仪、坑透仪、瑞雷波、地质雷达、电透仪、测井仪、测斜仪、瞬变电磁仪等，整体上形成系列化，具有一定的生产规模和能力，基本满足了国内的需求。还有一些令人瞩目的新方法、新技术正在处于试验或推广阶段，如地面高密度全数字三分量三维地震勘探技术、基于被动地震监测的微震探测技术、煤矿井下网络电法底板动态监测技术、高精度地震散射波成像与CRP道集成像技术、煤矿突水灾害治理效果的监测技术、矿井多波多分量地震勘探超前探测技术以及煤层气富集区的地球物理综合探测技术等[37-44]。这些新方法、新技术与新装备的研发或试验成功，有望成为今后几年物探技术的发展方向。但是，国内一些关键仪器装备的稳定性、可靠性、灵敏度以及软硬件配套能力等，与国外尚有明显的差距[45-47]。

大型煤炭钻探装备的情况与物探类似。在经过大规模引进技术装备的阶段后，近年来的追赶步伐加快，大型定向随钻测量钻机已批量生产应用。总的来说,国内外钻进设备性能及价格各有优缺点。以煤矿井下千米定向钻机为例：（1）钻孔深度能力和机动性。国内外钻机都具有1000m深度钻孔的能力,也都能够自动行走,但是国产的履带钻机机动性可能更好；（2）地质条件的适应。国产钻进设备因为钻杆强度大,既可以在简单地质条件,也可以在复杂地质条件下施工,比国外钻进设备的适应性更广泛；（3）钻孔定向性。国外钻进设备比国内的精度高得多,可操作性好得多。（4）国外钻进设备在整机性能、自动化程度、操作的舒适性等方面比国内的要好。（5）价格。国产钻进装备比国外的低数倍,优势明显。

2.2煤炭勘探的系统思维和综合研究不足，但正在向集成动态分析演进

煤炭勘查和安全生产是一个多元地质信息采集、处理、分析、解释、预报的往复过程，地质工作不能仅限于地质规律定性总结，其重点工作应该是对所获信息的综合研究、分析、处理，在此基础上给出综合的动态地质预测预报，并随后进行实际采掘工程的揭露验证，而后又重新回到信息采集、处理、分析、解释、预报的反馈流程中。但是，由于体制问题、条块分割和技术发展水平等原因，以往的地质、物探、钻探、井巷掘进成果多局限于本专业范畴，缺少真正意义上的多学科交叉和综合集成研究，各阶段各专业地质成果未能在一个平台上综合分析、动态校验和相互印证，影响了地质工作效率和水平的提高。为此，一些矿区企业已按照优势互补的原则和市场化配置的需要，组建专业的矿井地质服务队伍，发挥集成的设备优势和人才优势，最终实现"地质勘探立体化、信息采集多元化、信息处理自动化、预测预报智能化、解释成果可视化"。

3展望

未来我国煤炭勘查技术的发展,将有以下特点：新的成矿理论等基础研究成果将成为勘查技术的发展支柱；基于地质过程是系统的整体，煤炭勘查与其他一些学科分支的交叉、渗透将进一步强化,会出现一些边缘性新技术新领域；在观测、探测、测试、分析和计算机处理等方面高新技术的应用,使技术手段迅速更新换代；高效安全开采煤炭对地质保障体系的需求，将推进物探、钻探向精细探测和综合动态解释发展；煤与煤层气、以及煤与其他矿种的一体化勘查；深层煤矿床勘查开发，将催生新的技术、装备与作业规程。来源:中国煤炭学会2014年度矿山测量学科新进展发布时间:2014-12-24一、引言

矿山测量是综合应用光学、声学、惯性、重力、电磁等手段及空间信息等理论方法，研究与矿产资源开发利用有关的从地面到地下、从矿体/工程到围岩的动静态空间信息监测监控、定向定位、集成分析、数字表达、智能感知和调控决策等的科学与技术。主要内容包括：矿山信息采集与三维表达，地下定位与导航，多源复杂信息整合与集成处理，数字矿山与物联感知，沉陷监测与变形控制，“三下”采煤，矿体几何与储量动态管理，土地复垦与环境整治，地下空间环境评估等。主要任务是：构建矿山与地下空间基准，提供（测设）地面地下坐标、距离、与方位与形变；建立矿山与地下空间信息系统，进行数字表达、制图、分析、模拟与动态更新；评价及管理矿体与地下空间资源，监督其合理开发；预测开采/开挖沉陷、地表变形与环境破坏，提出灾害防治措施；开展建筑物下采煤、水体下采煤、铁路下采煤与工广煤柱开采；进行土地复垦与环境保护。我国矿产资源需求大，开发工程多，本专业在保障资源安全、高效、绿色、节约开发利用方面发挥了重要作用，产生了巨大的应用效益，具有广阔的社会需求及发展前景。

二、本学科发展现状

1．综合PPP、CORS及三维激光扫描的地表沉陷监测

采用PPP、CORS及三维激光扫描测量等现代测量技术，集合传统高程及平面监测数据，构建了复杂矿山高精度测绘框架，开发了相应的软件系统；在此基础上，进行了变形灾害监测及开采沉陷参数反演等研究，为矿区可持续发展提供了基础性的保障。

2．基于InSAR的矿区变形监测

包括基于DInSAR的开采沉陷参数提取与沉陷规律分析；基于DInSAR的老采空区地表残余沉降监测地基稳定性评价技术；基于InSAR技术的非法开采监测预警；建立适合矿业城市地表形变的监测模型，解决了矿业城市地表形变长时序InSAR监测的关键技术问题。

3．地表煤火灾害多源监测

包括TM/ETM/MODIS融合热场监测技术；火区温度场地面热红外近景监测技术；遥感与无人机的煤火区地裂缝监测与煤火治理方案。

4．数字矿山空间信息集成建模与应用

突破了矿山地上下多源异构空间数据分裂、地层矿体模型与井巷模型不耦合、三维空间模型与采矿安全分析模型不统一、矿山三维模型更新维护极其困难等数字矿山技术难题，提出了一批矿山三维空间模型、处理方法与分析算法，开发了系列软件，进行了广泛应用。

5．固体充填开采沉陷控制

成功开发出了具有完全自主知识产权的综合机械化固体废弃物充填采煤技术与装备体系，通过将煤矿固体废弃物充填采煤后形成的采空区控制岩层移动和变形，回收“三下”呆滞资源和保护环境。通过相似模拟、现场观测、数值模拟、理论分析等多种手段，建立了充填采煤岩层移动与地表沉陷分析的力学模型，给出了预测充填开采岩层运动和地表移动变形的“等价采高”计算方法和参数。

6．开采沉陷与“三下”采煤新技术

通过现场试验观测、数值分析、理论研究，在该领域取得如下主要成果：①深入研究了综采放顶煤地表沉陷规律与覆岩破坏规律，为厚煤层矿区合理留设保护煤柱、科学开展“三下”采煤奠定了基础；②成功开展了综采放顶煤村庄房屋破坏规律与保护技术研究，探索出厚煤层矿区不搬迁村庄下采煤新技术和新途径；③系统开展了地表大型水体下综采放顶煤开采技术研究，形成了一套完整的水体下采煤技术体系和安全技术措施；④首次开展了新建井筒留设小保护煤柱与抗变形技术研究，提出了井筒小保护煤柱的留设方法和计算依据，形成了小保护煤柱条件下新建井筒的抗变形技术体系；⑤在采动区、采空区地面建筑研究领域，形成了完整的技术体系，包括采动（空）区地基稳定性评价、地基处理与抗变形技术，并在平顶山、唐山、潞安、焦作、徐州、皖北等矿区得到大面积推广和应用；⑥在矿区高压线保护、风电站建设、高速公路下采煤及宽条带开采、充填开采方面，取得较大的进展。

7．资源型城市工况区废弃地恢复再利用技术

资源型城市拥有大量废弃工矿土地，这些土地综合整治可再利用。针对资源型城市工矿区废弃地在地质、土壤、环境等方面的特殊性，研究了工矿废弃地修复技术，如工矿废弃地生物修复机理及技术、裸岩矿山植被修复技术、地球化学工程学修复机理及技术等；塌陷区土地再利用技术，如塌陷区地质与生态安全评价指标体系、建设利用安全性评价技术、景观重建技术、建筑物地基稳定增强技术等；工矿废弃地利用规划设计技术，如矿产资源开发与土地利用一体化规划技术、尊重本体建筑的改造设计方法等。

8．采煤沉陷区地基处理与工程建设技术

通过室内模拟试验与现场应用实践相结合的模式，研究了采空区地表建筑地基稳定性评价与加固处理技术、废物回填建筑地基工程应用技术研究、采煤沉陷区建筑技术。研究成果在平顶山矿区、焦作矿区、开滦矿区、准北矿区、徐州矿区等地得到推广应用，在采煤沉陷区上建成十层以上高层建筑，矿区生态环境得明显改善，取得了良好的经济和社会效益。煤矸石利用后不仅使煤矸石压占的土地得以释放，同时也减少了煤矸石对矿区生态环境的影响，取得了良好的生态效益。

9．采煤沉陷区土地复垦与农业生态再塑技术

包括矸石充填复垦土壤剖面构建；疏排法复垦土壤剖面构建技术；采煤沉陷地农业景观再塑与生物多样性保护技术。本研究成果在河北开滦矿区和山东兖州矿区共治理采煤塌陷地面积2414.22hm2，并建立了高效立体农业示范区2个，总面积达到了1242.54hm2，示范区生态效益初步显现。

10．基于城乡统筹的矿区塌陷地生态修复集成技术与规划

为加快采煤塌陷地的综合治理和利用，促进矿区产业转型，系统地研究了“矿、城、乡”空间体系下采煤塌陷地的生态修复集成技术和规划方法体系。研究范围面积约200km2，总人口约42万，涉及29个煤矿，33对矿井，分为规划区、实验区和启动区三个层次。

三、本学科分析与展望

我国是一个矿业大国，可持续发展及利用信息技术改造传统产业的要求给本专业的发展提出了机遇与挑战，使其研究领域及重要性不断得到扩展与增强，从业人员数量及研究面位居世界前列，在矿山变形监测、地层沉陷控制、矿山工程测量、矿山复垦、数字矿山等方面与世界水平同步。但是依然存在一些不足和问题，主要有：

（1）矿山测量仪器研发薄弱。矿山测量对象特殊隐蔽、动态多变，测量场所条件复杂、干扰严重，常规测绘仪器与手段难以满足矿山测量的质量与精度要求，需要研发矿用测量仪器，如矿井陀螺仪/陀螺经纬仪/陀螺全站仪、防爆三维激光扫描仪、矿井测量机器人、煤矿边坡变形远程监测仪等。在矿山测量仪器研发方面，重视不够、投入不足、差距较大。

（2）矿山警察角色担纲缺位。由于多种原因，在我国建设资源资源节约型、环境友好型社会方面，矿山测量专业作用远未充分发挥出来，未能有效辅助政府科学规划与有效监管资源开发与开采过程及矿产与伴生资源回收状况；对矿山和矿业城镇的环境污染和生态破坏机理与监测手段研究还不够。

（3）原创理论和技术少。除开采沉陷规律和“三下”采煤技术方法、数字矿山理论与关键技术之外，一般多为学习、跟踪国内外相关领域的先进理念与技术方法，缺少原创。一些重要技术如采区动态沉陷的INSAR测量、积水沉陷区水深测量、巷道断面及围岩变形自动监测、深井大型贯通测量技术与方法、机载激光雷达（LIDAR）及无人机（UAV）遥感技术、高光谱遥感与探地雷达技术应有等，均属引进消化或集成应用。

本专业发展目标和前景是，数字化地集成管理与共享利用各类矿山及地下工程数据与信息资源，可视化地三维模拟与虚拟再现矿山及地下空间资源开发环境，仿真化地模拟分析矿山及地下空间资源开发活动与影响过程，智能化地分析监测监控数据并智能识别各类灾变前兆，自动化地实施矿山及地下空间资源开发活动安全预案，科学化地进行环境与灾害控制与治理。来源:中国煤炭学会选煤学科十年发展规划发布时间:2014-12-24一、学科发展目标

以国家、行业科技发展规划为指导，围绕选煤专业的主要方向，以核心技术为重点，全面开展科技创新与交流，建立更加适合行业与自身发展特点的技术创新体系；完善选煤专业技术体系，在基础理论方面建立跳汰、重介、浮选工艺过程的数学模型，开发多参数工艺过程控制软件，以及各工艺过程自动控制子系统与全厂集中监控系统的网络连接技术的研究，实现跳汰、重介、浮选控制功能和技术经济指标的优化，为产生合适的离心复合力场的机械设备和自动控制设备的研制提供理论基础。攻克选煤关键性技术，研制开发重大产品与装备，促进新开发科技成果产业化，满足我国大批千万吨级选煤厂建设及老厂技术改造、扩能升级需要。

二、主要专题发展规划

1、方向与目标

针对原煤直接利用造成的严重环境问题和大型选煤装备依赖进口的工业现状，结合我国煤炭产业升级与发展，建设大型选煤厂的迫切需求，通过自主创新，突破大型重介质分选设备分选流场模拟与放大设计技术、跳汰分选床液流均布技术、大型振动构件抗疲劳失效及可靠性设计技术、筛分破碎机大功率低转速重载传动技术、分选过程自动控制技术、高效自动定量装载等关键技术，研制千万吨级选煤系统成套重大技术装备，达到国内领先和国际先进水平,替代进口，建成千万吨级选煤厂示范工程并实现产业化。

2、主要研究内容

2.1大型高效洗选设备及其自动测控技术；

2.2大型高可靠性脱水筛分装备；

2.3选煤厂自动化监控技术及信息化管理系统

2.4自动化高效定量装载技术与装备。

3、工程背景

近年来，我国煤炭洗选技术水平大幅度提升，紧跟国际先进水平，对加快调整能源结构、增加清洁能源供应发挥了重要科技支撑作用。但是，技术的成熟性、适应性，装备的稳定性、可靠性仍亟待提升，面临的主要问题包括：煤炭成分复杂，煤质差异大，用途广泛，选煤技术通用性差；装备生产能力小，仅能满足400万吨选煤厂需要，大型设备依赖进口；大型装备设计基础理论薄弱，选煤基础理论的研究尚不满足自动化控制现实需要，重介、跳汰、浮选过程自动控制处于起始阶段；低阶煤泥分选技术缺失，动力煤分选工艺不完善；筛分破碎脱水等大型振动设备技术不成熟，可靠性差、寿命短，对外依赖程度高；装备集中控制与工艺过程控制之间统一协调机制不完善，选煤厂整体自动化控制水平低。需要针对不同煤炭性质和用途加大洗选新技术、新工艺研究投入，力图在高效分选工艺、高效分选装备等技术领域形成突破和应用。

三、主要措施

1、科研能力（平台）建设

为满足科技创新工作的需要，积极申请建设国家级技术创新平台，主要包括煤炭洗选工程技术中心和国家能源选煤实验室。鼓励各单位积极筹措资金，对现有的试验设施进行更新和改造。

2、人才培养机制

行业要发展，科技领先，人才为本。煤炭行业专业性较强，懂专业、熟悉市场又有战略性思维的技术管理人才缺乏。需要不断通过激励机制，绩效评估、技术培训平台建设等手段，制定人力资源的中长期规划，适度超前进行各类人才队伍的培养开发，不断增强技术人员学习、创新、适应工作的能力，确保拥有一支稳定的高素质的技术人才队伍。人才是科技发展之本，是技术创新的灵魂。应以强烈的人才意识，全新的人才观念，长远的育才战略，真诚的聚才方式，创造人尽其才、人尽其用的环境，形成尊重知识、崇尚科学、尊重人才的良好风气，形成培养人才、稳住人才、引进人才、用好人才的机制，培育一支数量充足、结构合理、素质较高，与市场前景、企业发展相适应的人才队伍。

3、国际合作与交流

自我国加入世贸组织（WTO）后，为煤炭行业开展国际技术合作与交流创造了便利条件。要抓住经济、市场国际化和技术、人才全球化的大好机遇，以产业升级为目标，开展多渠道、多层次的、特别是高新技术领域的国际合作交流，创造条件让优秀科技人员特别是中青年科技骨干到国外进修、合作、参加国际学术交流。，以各种方式引进、学习、消化、创新国外企业的先进技术和管理，提高我国的煤矿技术装备水平和自主创新能力，培养建设一支有较高技术水平和科技竞争能力的专业技术人才和管理人才队伍。要利用好专业委员秘书处的有利条件，积极开展学术活动，跟踪科技发展前沿，不断扩展新的合作渠道，创造良好的科技人才成长的环境。

4、发展会员情况

发挥好新委员、学者和选煤工作者的专家作用。我国选煤界有一批老一代知名的专家、学者和选煤工作者