袁亮：煤礦開采走向深部，風險防范要想在先干在前

當前，我國煤礦開采逐漸走向深部，礦井最大開采深度已達到1500米，超過700米的礦井有130余處。隨著煤礦開采由淺入深，瓦斯、頂板、水害、火災(zāi)、熱害等級不斷加大，災(zāi)害疊加，治理難度陡增。

煤炭是我國第一大能源。今年政府工作報告指出，發(fā)揮煤炭、煤電兜底作用，確保經(jīng)濟社會發(fā)展用能需求。這說明以煤為主的格局在很長一段時間不會改變。

目前，我國已探明的煤炭資源量超過5.9萬億噸，其中深部資源(千米以下)占比超過50%。這意味著，未來將有更多的礦井進入深部開采。進入深部開采后，地質(zhì)條件和煤層賦存條件越來越復雜。在高瓦斯、高地壓、高地溫、高承壓水等復雜開采條件下，各類災(zāi)害風險加劇，開采環(huán)境、技術(shù)裝備、災(zāi)害防治等面臨前所未有的挑戰(zhàn)。如何在地球深處安全采煤，是迫在眉睫、必須答好的重大課題。

深部開采面臨的問題和挑戰(zhàn)

隨著淺部資源開采不斷推進，煤礦開采深度正以每年10米至25米的速度增加。煤礦深部開采面臨的問題隱患比淺部開采復雜得多。

進入深部開采后，部分煤礦將從低瓦斯礦井向高瓦斯、突出礦井演變，瓦斯災(zāi)害越來越嚴重，沖擊地壓風險將顯著增加，并且會出現(xiàn)煤與瓦斯突出和沖擊地壓相互耦合的新煤巖動力災(zāi)害。地壓增加、瓦斯壓力增大、承壓水壓變高、地溫升高的客觀現(xiàn)實，極易誘發(fā)系列生產(chǎn)安全事故，有些煤礦會出現(xiàn)多種災(zāi)害耦合疊加的情況。

地應(yīng)力隨著開采深度的增加而增大。淺部較硬的圍巖到深部后形成工程軟巖，表現(xiàn)出應(yīng)變軟化、強烈擴容性等特點，巷道巖體強度降低，影響巷道穩(wěn)定性。深部礦井巖體由于高應(yīng)力和高地溫作用，其特征發(fā)生明顯變化，高滲透壓力極易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

我國煤礦地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復雜，隨著奧灰水壓持續(xù)升高，承壓水問題嚴重，突水幾率隨之增加。在高地溫環(huán)境下，煤層原始溫度和巖層溫度增高，“熱風壓”增大，煤體自身氧化放熱強度、耗氧速度增強，增加煤體自燃的危險性。

由淺部進入深部，深井煤巖非線性行為、高應(yīng)力和高能級災(zāi)害、深井煤巖體多場耦合、深井巖層移動傳導復雜度等更加凸顯，現(xiàn)有的適用于淺部煤層群開采的災(zāi)害治理傳統(tǒng)理論和技術(shù)將不適用甚至被顛覆。災(zāi)害防治將面臨現(xiàn)有災(zāi)害致災(zāi)原理與模型不適用、災(zāi)害防治技術(shù)與裝備不適用、災(zāi)害研究方法與手段不適用、低損害開采控制技術(shù)不適用等前所未有的挑戰(zhàn)。例如，煤與瓦斯突出、沖擊地壓等災(zāi)害機理研究仍需深入，隱蔽致災(zāi)因素探測技術(shù)可靠性和精度不足，老空水、頂板水等災(zāi)害智能監(jiān)測預警技術(shù)問題尚未徹底解決，深部開采的安全技術(shù)需進一步研究和完備等。

與此同時，煤礦智能化建設(shè)進展不平衡，一些煤炭企業(yè)在智能化建設(shè)上投入不足。智能裝備和煤礦機器人等新型裝備的環(huán)境適應(yīng)性有待提高，遇到深部開采和復雜地質(zhì)構(gòu)造時需要大量人工干預，新產(chǎn)品的設(shè)計還需要迭代升級。

加強深部開采礦井指導幫扶

煤礦深部開采的風險挑戰(zhàn)躲不過、繞不開，必須從政策、監(jiān)管、技術(shù)、人才等方面發(fā)力，將風險防范各項工作想在先干在前。

煤礦深部開采對安全監(jiān)管提出新要求。要盡快制定和完善煤礦深部開采的安全法規(guī)、安全標準，規(guī)范深部開采安全管理。特別是對隱蔽致災(zāi)因素普查不到位、走形式、不認真以及采掘失調(diào)等違法違規(guī)行為，進行依法打擊。繼續(xù)執(zhí)行“三限”措施，科學限制深部開采礦井的開采深度、開采速度、開采煤量，降低開發(fā)強度。對采用新技術(shù)、新手段降低深部開采風險的煤炭企業(yè)，出臺稅收優(yōu)惠、補貼等激勵政策。

煤礦深部開采給煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)帶來巨大挑戰(zhàn)，地方政府和相關(guān)部門要加強指導幫扶。要指導幫扶企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，保證礦井生產(chǎn)布局合理，建立健全以總工程師為首的“一通三防”安全技術(shù)管理體系，嚴格煤礦安全生產(chǎn)中的礦井通風、防治瓦斯、防治煤塵、防火滅火的技術(shù)管理措施。要指導幫扶企業(yè)加強對深部開采區(qū)域的風險評估和預警，建立煤礦深部開采安全信息共享平臺，整合相關(guān)安全數(shù)據(jù)和信息資源，提供給企業(yè)和從業(yè)人員參考，便于其提前做好安全防范措施。要指導幫扶企業(yè)及時制定詳細的深部開采事故應(yīng)急預案，定期組織演練，提高企業(yè)對深部開采事故災(zāi)害的應(yīng)急處置能力。

各煤炭企業(yè)深部開采能力不同，遇到的災(zāi)害風險類型也有差異，相關(guān)部門要積極開展深部開采煤礦安全保障能力調(diào)研，全面掌握深部開采煤礦安全生產(chǎn)狀況、重大災(zāi)害情況等，摸清底數(shù)、掌握情況，提出改進措施，精準施治。研究建立煤礦深部開采重大災(zāi)害治理專項基金，同時提高深部開采煤礦安全費用提取標準，提升重大災(zāi)害防治能力。

從長遠看，國家層面要制定煤炭資源開發(fā)長期規(guī)劃，引導煤炭產(chǎn)業(yè)向安全、高效、環(huán)保的方向發(fā)展。在確保安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)保的前提下，優(yōu)化總體布局，支持煤炭儲量大、埋藏淺、開采條件好的資源富集區(qū)優(yōu)先釋放產(chǎn)能，鼓勵提高露天煤礦開采比例等。

加強科技攻關(guān)保障開采安全

智能化、無人化開采，是煤礦深部開采的發(fā)展方向?？萍际侄问菓?yīng)對深部開采風險挑戰(zhàn)的“法寶”。

對煤炭企業(yè)而言，治理深部開采風險隱患，最大受益者是企業(yè)自身。要加大安全生產(chǎn)投入，深入開展安全生產(chǎn)科技攻關(guān)、成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，實現(xiàn)重大災(zāi)害超前治理。抓住發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、大規(guī)模設(shè)備更新等契機，加快生產(chǎn)設(shè)備更新升級，推動以機械化生產(chǎn)替換人工作業(yè)、以自動化控制減少人為操作，提升煤礦安全生產(chǎn)治理能力和煤機裝備現(xiàn)代化水平。

已經(jīng)進入深部開采的煤炭企業(yè)，要通過加強技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，推動數(shù)字化、智能化技術(shù)在深部開采中的應(yīng)用。利用先進的探測技術(shù)和設(shè)備，加大對礦山地質(zhì)的勘探力度，全面查清3年至5年采掘范圍內(nèi)各類隱蔽致災(zāi)因素，最大限度消除風險隱患。

尚未進入深部開采的煤炭企業(yè)，一方面要制定科學合理的開采規(guī)劃，另一方面要提前開展深部開采技術(shù)專題研究，吸納深部開采煤礦的經(jīng)驗，做好設(shè)施、技術(shù)等相關(guān)準備。

目前，煤礦深部開采的災(zāi)害治理技術(shù)尚未取得重大突破，要充分發(fā)揮科研院所的作用，推進深部開采安全、環(huán)保技術(shù)研究，研發(fā)新型開采技術(shù)和設(shè)備?？纱罱ㄒ粋€在煤礦深部開采領(lǐng)域具有領(lǐng)先創(chuàng)新能力的國家級科研平臺，開展多場景耦合致災(zāi)機理、煤與瓦斯共采理論、瓦斯動力災(zāi)害防治、深地原位實驗等基礎(chǔ)研究，加強“卡脖子”難題、關(guān)鍵技術(shù)和先進適用裝備攻關(guān)，推動煤礦機器人等新型裝備的迭代更新，提升智能裝備的成套化和國產(chǎn)化水平。

為促進煤礦先進技術(shù)裝備研究成果加快轉(zhuǎn)化落地，要盡快打造煤礦深部開采國家戰(zhàn)略科技力量，推動建立全國先進技術(shù)推廣應(yīng)用平臺及孵化器。分地區(qū)、分災(zāi)害類型選擇有條件的礦井，推進煤礦深部開采示范礦井建設(shè)，遴選建設(shè)一批智能化標桿煤礦，加快煤礦智能裝備核心零部件、傳感器、關(guān)鍵控制單元和操作系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用。

技術(shù)的升級、難題的攻克關(guān)鍵靠人才。要推進教育、科技、人才“三位一體”融合發(fā)展，深入實施“人才強煤”戰(zhàn)略，不斷健全完善行業(yè)教育培訓體系，強化科技人才支撐，加大青年科技人才培養(yǎng)力度，為煤炭深部開采的安全性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性提供人才保障。(作者：中國工程院院士，安徽理工大學黨委副書記、校長，深部煤炭安全開采與環(huán)境保護全國重點實驗室主任 袁亮)