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开采专业委员会学科十年发展规划
发布时间: 2014年12月24日
来源: 中国煤炭学会
一、学科发展目标
  采矿工程学科以构建资源节约、环境友好、安全高效为核心的科学采矿体系为目标,继续保持岩层控制和绿色采矿特色,围绕煤炭资源开采理论和技术创新开展科学研究和人才培养,通过研究,形成解决我国采矿工业领域重大科技问题的理论支撑体系、关键技术体系、实验研究平台和高水平人才梯队,取得一批具有国际影响的标志性成果,建立具有显着示范效应的现场试验研究基地,为我国煤炭工业的可持续发展提供保障,保持学科优势地位和国际影响力,总体水平处于国际先进水平,部分达到国际领先水平。
  二、主要专题(项)发展规划
  针对我国大规模高强度开采煤炭资源极易导致地表生态环境劣化以及"三下"压煤问题凸显等特点,未来十年,采矿学科发展规划集中在绿色开采理论与技术、高效开采理论与技术、充填开采理论与技术、矿山灾害防治理论与技术等4个方向。
  (一)绿色开采理论与技术
  (1)保水开采:完善三维流固耦合保水开采试验系统,以土基型浅埋煤层为重点,以古冲沟发育为特色,完善浅埋煤层覆岩移动与控制理论,在浅埋不稳定特厚煤层开采方法理论与实践上,取得重大突破,确定出一套适合浅埋煤层群的保水开采技术及其适用条件分类方法。
  (2)地下气化:研究残煤地下导控气化与绿色复采技术,建立地下煤层复孔介质耦协场燃烧理论模型;建设煤炭地下气化试验基地、滞留煤协同受控地下气化开采试验平台。燃空区污染物净化控制机理与清洁生产技术试验研究;煤气净化-甲烷化-液化的煤基清洁能源技术试验研究。
  (3)矸石不出井:进行矸石的矿物组成、物理、力学性能及压缩性能研究,井下矸石合理处理技术、设备配套与工艺,矸石充填区域的覆岩活动及地表变化规律等方面的研究。
  (4)煤与瓦斯共采:进行岩层移动规律的基础理论研究,从理论上搞清楚煤层开采后内部岩层运动规律,以及岩移过程中岩层裂隙和应力是如何动态分布的。研究岩层移动对瓦斯卸压运移的影响规律,研究基于岩层移动的"煤与瓦斯共采"技术。
  (二)高效开采理论与技术
  (1)建立并完善高效开采(大采高开采,厚及特厚煤层放顶煤开采,薄煤层开采,大倾角开采)的相关理论与技术体系。在综放开采方面形成放顶煤开采的顶煤冒放性评价-设备选型-工艺参数确定-煤岩稳定性与回收率控制-支架与围岩监测保障技术体系。
  (2)研究硬煤、特厚、高瓦斯、极软、大倾角厚煤层放顶煤开采理论与技术,研究顶煤移动与破碎机理。建立放煤理论、开发提高顶煤回收率技术。研究放顶煤开采错层巷道布置与使用技术,研究放顶煤开采巷道与工作面矿山压力显现规律与围岩控制技术,研究放顶煤开采地表沉降与防治技术。
  (3)研究放顶煤开采上覆岩层三维垮落规律和高位岩层三维移动与破裂规律。根据我国放顶煤开采的煤层赋存条件、倾角与采深等情况,根据放顶煤开采的岩石工程条件进行分类,通过现场观测,室内三维模拟试验,三维数值计算和理论分析等,研究几种典型条件下上覆岩层的三维垮落规律,如垮落带范围、高度、形状以及垮落带内破坏岩体的宏观力学、透气性等。
  (4)建立矿井高效开采的"煤炭资源储量分析-井型确定-工艺设计与设备选型-效益分析与评价"技术体系。
  (5)研究矿区、矿井科学合理生产能力和服务年限之间关系;研究矿井合理的采煤工作面配采与生产接替方案,确保矿井高效、安全、集约化、持续稳定生产。研究多媒体电子矿图系统、矿井调度监测显示系统。并在采煤面矿压监测显示系统、掘进面矿压监测显示系统有所突破。
  (6)确定薄煤层开采工艺模式及智能综采装备研制与配套,掌握矿压显现规律及围岩稳定性监控技术,及工作面综合智能管理及远程监控技术,探索薄煤层开采的无人化开采技术,提高薄煤层开采装备技术水平,改善井下作业环境,降低劳动强度,提高资源回收率与工人劳动效率,实现薄煤层安全高效开采。同时也可作为高瓦斯突出煤层的"解放层"开采提供技术保障。
  (三)充填开采理论与技术
  研究新一代充填材料和充填技术、模式和工艺及相关理论问题。研究新型充填胶凝材料,研究利用矿山固体废弃物(如粉煤灰、煤矸石、尾砂等)制备新型充填材料的相关技术和理论。研究新型充填材料的输送模式和技术理论,针对资源开采所面临的关键问题,研究充填开采新技术、工艺、方法和相关理论,研究充填技术在矿山环境保护、矿井安全生产等方面的综合应用方法,研究充填系统计算机仿真系统。
  (四)矿山灾害防治理论与技术
  (1)采场顶板控制:研究矿山顶板失稳致灾工程地质条件、顶板失稳致灾类型,形成控顶动态支护设计专家系统和顶板灾害防治技术的新型支护和采掘工艺技术与装备,形成一套简单易行的支护质量监控技术体系,开发出顶板灾害隐患的快速治理技术;研究完善顶板灾害隐患的诊断、监测和预警的技术指标和专家系统,开发出相应的仪器设备;研究单体面、综采面、煤层巷道、岩石巷道、掘进工作面和非煤矿山顶板事故预防和控制的管理技术和标准,完善和系统化现有顶板管理的评价技术体系和技术标准。
  (2)巷道控制技术:研究深部巷道、顶板极易离层破碎的巷道、煤层动压影响下的巷道顶板的失稳规律及安全控制技术,深部、动压软岩巷道围岩强化控制原理及技术,地应力测试、安全开采、巷道布置及支护的一体化技术,煤巷的高效支护与机械化快速掘进一体化技术等。
  (3)深部冲击矿压动力灾害:研究煤岩体冲击倾向性、地质构造和原岩应力条件对煤岩动力灾害成灾的作用机制,及开采诱致覆岩运动与应力场时空分布对动力灾害孕灾过程的控制机理,揭示矿震活动与构造及采动应力场的相关性;揭示不同矿震类型的震动机理及对围岩的冲击扰动效应;建立冲击动力灾害的多参量前兆信息识别理论及综合防治的理论与技术体系。
  三、主要措施
  (1)加强实验研究平台建设,对实验研究平台在用房、设备和人员配备上采取倾斜政策,引进国际先进的仪器、设备,加大对平台建设的投入力度。
  (2)加强关键技术装备建设,积极组织申报973、863、国家自然科学基金等基础研究项目,结合项目研究,与煤炭生产、设备制造企业以及科研院所联合攻关煤炭安全高效生产的关键技术与装备。
  (3)依托高校开展高层次人才培养,通过学术带头人和科研团队的建设以及重大科研项目的研究,锻炼和培养青年人才,包括煤炭企业专业技术人才,形成一支高水平科技人才队伍。
  (4)进一步加强学会对采矿工程学科的统筹协作组织建设,建立协调运行机制,形成跨单位、跨团队的联合协同创新体系。