近年來(lái)，我國(guó)在深部開(kāi)采技術(shù)裝備方面取得顯著突破，一批大采深煤礦的成功運(yùn)營(yíng)，為行業(yè)探索深部煤炭開(kāi)采提供了可復(fù)制經(jīng)驗(yàn)。

在我國(guó)已探明的煤炭資源儲(chǔ)量中，淺部資源占比不足20%，同時(shí)正逐漸枯竭。當(dāng)前，部分老礦區(qū)的淺部煤炭資源開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)入后期，產(chǎn)能接續(xù)和生產(chǎn)安全問(wèn)題隨之而來(lái)，推進(jìn)深部資源開(kāi)采成為“必由之路”。但向深探索的道路仍存挑戰(zhàn)，高地溫、高應(yīng)力、瓦斯涌出等復(fù)雜地質(zhì)條件讓開(kāi)采面臨的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)更大。近年來(lái)，我國(guó)在深部開(kāi)采技術(shù)裝備方面取得顯著突破，一批大采深煤礦的成功運(yùn)營(yíng)，為行業(yè)探索深部煤炭開(kāi)采提供了可復(fù)制經(jīng)驗(yàn)。

淺部煤炭逐漸枯竭

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）科學(xué)技術(shù)研究院院長(zhǎng)趙毅鑫在接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)表示：“目前我國(guó)煤炭可采儲(chǔ)量1431.97億噸，淺部煤炭資源存量正逐漸枯竭，為保障國(guó)家能源安全，煤炭資源開(kāi)發(fā)需要不斷向地球深部進(jìn)軍，才能夯實(shí)能源兜底保障基礎(chǔ)、增強(qiáng)能源供給的穩(wěn)定性和持續(xù)性。”

在我國(guó)已探明煤炭資源儲(chǔ)量中，埋深1000米以淺的煤炭資源量占比為19.97%，埋深1000—2000米為21.08%，而埋深2000—4000米的煤炭資源占比則高達(dá)58.95%。

目前，我國(guó)煤礦平均開(kāi)采深度接近500米，其中，800米采深煤礦有210余處，千米深井有60余處。淺部煤炭開(kāi)采和深部開(kāi)采沒(méi)有明顯界限，具體情況因地而異，但采深超過(guò)800米通常就被認(rèn)定為深部開(kāi)采。大采深下的煤層復(fù)雜難采，礦井面臨的突水、瓦斯涌出、支護(hù)、沖擊地壓、高地溫等問(wèn)題形勢(shì)嚴(yán)峻。但我國(guó)中東部一些老礦區(qū)、老企業(yè)的淺部煤炭資源基本開(kāi)采完畢，向深開(kāi)采是實(shí)現(xiàn)資源接續(xù)的重要一步。

“當(dāng)前山東傳統(tǒng)礦井的淺部可采儲(chǔ)量銳減，剩余資源多位于深部或邊角區(qū)域，導(dǎo)致采區(qū)接續(xù)困難?！鄙綎|能源集團(tuán)兗礦能源楊村煤礦總工程師辛龍泉向記者表示，當(dāng)?shù)孛禾抠Y源淺部開(kāi)采漸遇瓶頸，兗礦能源近年正加速向深部開(kāi)采轉(zhuǎn)型。

此外，面臨淺層資源枯竭和煤層賦存條件復(fù)雜問(wèn)題，河南能源集團(tuán)有限公司、四川省煤炭產(chǎn)業(yè)集團(tuán)下屬的多個(gè)煤礦也正向深部開(kāi)采挺進(jìn)。

深部開(kāi)采挑戰(zhàn)仍存

“伴隨淺層煤炭開(kāi)發(fā)進(jìn)入后期，淺部剩余資源位置分散，機(jī)械化效率隨之降低，導(dǎo)致單位開(kāi)采成本居高不下。同時(shí)，傳統(tǒng)綜采設(shè)備對(duì)這些不規(guī)則煤層的適應(yīng)性較差，部分礦井的資源回收率甚至不足50%?！贝送?，礦井進(jìn)入斷層帶、破碎帶或受老空區(qū)積水影響，面臨的地質(zhì)條件逐步復(fù)雜化。淺部殘留煤柱引發(fā)沖擊地壓、瓦斯異常涌出風(fēng)險(xiǎn)也逐步上升。

辛龍泉也指出，煤炭開(kāi)采從“淺”向“深”的轉(zhuǎn)變并非易事，深部開(kāi)采成本和技術(shù)難度顯著增加?！安糠诌M(jìn)行深部開(kāi)采的煤礦面對(duì)地壓高、地溫高、瓦斯含量高挑戰(zhàn)。此外，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層、褶皺發(fā)育，煤層傾角變化大等因素也影響著深部煤炭開(kāi)采的安全高效?！?/span>

趙毅鑫指出：“隨著開(kāi)采深度增加，淺部的硬巖到深部變成軟巖，彈性體變成塑性體。地質(zhì)環(huán)境隨這一變化而難以預(yù)見(jiàn)，工程條件越發(fā)復(fù)雜。高應(yīng)力、高地溫、高滲透壓及開(kāi)采擾動(dòng)的‘三高一擾動(dòng)’環(huán)境引起的圍巖大變形、沖擊地壓、冒頂、突水等工程災(zāi)害更加顯著?！?/span>

盡管面臨一系列挑戰(zhàn)，但如何在地球深處安全采煤，仍是必須回答的課題。近年來(lái)，我國(guó)煤礦深部建設(shè)、掘進(jìn)、支護(hù)取得重大突破，凍結(jié)、鉆井、注漿等特殊鑿井設(shè)計(jì)施工技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。一批新理論、新技術(shù)和新裝備有效解決復(fù)雜條件下煤礦施工、掘進(jìn)支護(hù)和開(kāi)采難題。

技術(shù)裝備有力支撐

萬(wàn)福煤礦是兗礦能源開(kāi)展煤炭深部開(kāi)采實(shí)踐的礦井之一。該礦位于巨野煤田南端的萬(wàn)福井田，井田資源可采儲(chǔ)量1.53億噸，1000米以淺可采儲(chǔ)量9016.97萬(wàn)噸。山東能源集團(tuán)兗礦能源生產(chǎn)技術(shù)部主任工程師魏永啟告訴記者：“該礦針對(duì)埋深大、應(yīng)力高、煤質(zhì)松軟特征，創(chuàng)新井巷布置方案，保證巷道圍巖穩(wěn)定。施工期間又通過(guò)多種方式不斷優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，確保了煤巷安全高效掘進(jìn)?！贝送?，面對(duì)部分巷道變形、煤體松軟易垮落現(xiàn)象，也采取了一系列措施，取得了明顯治理成效，確保了礦井生產(chǎn)接續(xù)穩(wěn)定。

近年也建成了一批復(fù)雜難采智能化煤礦，實(shí)現(xiàn)“提效增產(chǎn)、提質(zhì)增盈”?？蓮?fù)制、可推廣的深部煤炭開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)場(chǎng)景成功培育。其中，中國(guó)中煤大海礦實(shí)現(xiàn)了“大埋深、大涌水、大采高、大產(chǎn)量”的2000萬(wàn)噸級(jí)礦井常態(tài)化智能開(kāi)采模式；淮河能源朱集東礦則在“大采深、高瓦斯、高地壓、高地溫”地質(zhì)條件下實(shí)現(xiàn)了薄煤層智能化開(kāi)采。

科技裝備支撐下，我國(guó)煤炭開(kāi)采正不斷走深，開(kāi)采深度正以每年8—12米的平均速度向深部延伸。其中華東、華中、東北等中東部地區(qū)每年增加10—25米。采深超過(guò)1000米的礦井共47對(duì)，其中，最深的山東新汶孫村煤礦采深達(dá)到1500米。

來(lái)源：中國(guó)能源報(bào)