康红普院士重磅专著，破解深部煤矿开采难题

作者：康红普 等 责任编辑：焦健

内容提要

本书以 “十三五” 国家重点研发计划项目 “煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术” 研究成果为主编著而成。主要内容涉及深部煤矿巷道围岩大变形与破坏机理/支护-改性-卸压协同控制原理及技术、注浆改性材料、深部工作面覆岩结构演化及智能开采模式、智能开采技术与装备、深部煤矿岩层控制及智能开采工程示范六个方面。提出深部强采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论, 揭示了深部强采动巷道围岩大变形机理; 提出深部巷道支护-改性-卸压协同控制原理, 研发出高强度锚杆与锚索支护材料与技术、高压劈裂注浆材料与技术及水力压裂卸压技术与装备, 形成支护-改性-卸压 “三位一体” 协同控制技术; 提出深部超长工作面集约化智能开采模式, 研发出工作面多信息融合的智能开采技术与装备。在中煤新集能源股份有限公司口孜东矿、新汶矿业集团有限责任公司华丰煤矿等千米深井建成示范工程, 巷道围岩变形减小 50% 以上。智能开采工作面工效显著提高, 为我国深部煤炭资源安全高效开发提供了理论和技术支撑。

深部煤矿分布与煤炭资源开采的重要性

深部资源开发是我国未来科技发展的重要方向。煤炭是我国的主体能源，对我国经济社会发展起到重要的支撑作用。但是，随着浅部煤炭资源的枯竭以及开采强度的增大，我国煤矿开采深度不断增，以８~ 12ｍ /ａ的速度向深部延伸，中东部地区的延伸速度达到了10 ~ 25ｍ / ａ。据不完全统计，截至2024年，我国煤矿开采深度达到和超过1000ｍ的煤矿有47座，主要分布在中东部地区和东北地区，包括山东、河南、河北、安徽、江苏、黑龙江、吉林和辽宁等地。其中山东有21座千米深井，在全国的千米深井中占比最大，达到了44.７%；此外，我国开采深度最大的煤矿——新汶孙村煤矿也位于山东，其最大开采深度达到1510m。

除中东部地区和东北地区外，西部地区一些矿区也逐渐进入深部开采阶段。鄂尔多斯盆地是我国重要的产煤区，很多煤矿的开采深度已超过600m，有的甚至接近1000m，如表所示。

鄂尔多斯盆地深部矿井

如上所述，一方面我国中东部地区多数煤矿已经进入深部开采阶段，而且埋深为1000 ~ 2000m的煤炭资源非常丰富，可保证中东部地区经济快速发展的能源供给，千米深井煤炭资源开发势在必行；另一方面针对我国西部地区的深部煤矿开采活动也越来越多，深部煤炭产量占的比重也越来越大。因此，深部煤炭开采对于保障国家能源安全、支撑经济发展具有重要的战略意义。

本书亮点

深地资源开发是我国未来科技发展的重要方向, 深部煤炭资源安全高效开采是煤炭行业必须攻克的关键技术。我国埋深1000m 以下的煤炭资源非常丰富, 主要分布在中东部地区和东北地区。该地区的大部分煤矿已进入深部开采, 最大开采深度超过1500m。除中东部和东北地区外, 西部地区一些矿区也逐渐进入深部开采。鄂尔多斯盆地是我国重要的产煤区, 很多煤矿的开采深度已超过600m, 有的煤矿甚至达到 1000m, 面临一系列安全开采与岩层控制难题。为保证我国煤炭工业的可持续发展和国家能源安全, 深部煤炭资源安全高效开发势在必行。

本书涉及的千米深井围岩控制及智能开采关键科学问题包括:

01

高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。

02

高应力、 强采动巷道围岩支护－改性－卸压 “三位一体” 协同控制原理。

03

千米深井超长工作面应力与覆岩结构演化机理。

04

超长工作面多信息融合的智能开采模式。在突破关键科学问题的基础上，研发巷道超高强度、高延伸率、高冲击韧性锚杆支护－高压劈裂注浆改性－水力压裂卸压 “三位一体” 协同控制技术，超长工作面自适应群组协同控制智能开采技术。

千米深井巷道围岩控制、超长工作面围岩控制和智能开采示意图

千米深井围岩控制及智能开发研究思路与技术框架

目录一览

本文摘自科学出版社2025年4月出版的《深部煤矿岩层控制及智能开采技术》一书，内容有删节，标题为编者所加。

（本文编辑：焦健 jiaojian@cspm.com.cn）

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ISBN：978 - 7 - 03 - 081519 - 4

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