袁亮：煤礦開(kāi)采走向深部，風(fēng)險防范要想在先干在前

當前，我國煤礦開(kāi)采逐漸走向深部，礦井最大開(kāi)采深度已達到1500米，超過(guò)700米的礦井有130余處。隨著(zhù)煤礦開(kāi)采由淺入深，瓦斯、頂板、水害、火災、熱害等級不斷加大，災害疊加，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(huì )發(fā)展用能需求。這說(shuō)明以煤為主的格局在很長(cháng)一段時(shí)間不會(huì )改變。

目前，我國已探明的煤炭資源量超過(guò)5.9萬(wàn)億噸，其中深部資源(千米以下)占比超過(guò)50%。這意味著(zhù)，未來(lái)將有更多的礦井進(jìn)入深部開(kāi)采。進(jìn)入深部開(kāi)采后，地質(zhì)條件和煤層賦存條件越來(lái)越復雜。在高瓦斯、高地壓、高地溫、高承壓水等復雜開(kāi)采條件下，各類(lèi)災害風(fēng)險加劇，開(kāi)采環(huán)境、技術(shù)裝備、災害防治等面臨前所未有的挑戰。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(kāi)采面臨的問(wèn)題和挑戰

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

進(jìn)入深部開(kāi)采后，部分煤礦將從低瓦斯礦井向高瓦斯、突出礦井演變，瓦斯災害越來(lái)越嚴重，沖擊地壓風(fēng)險將顯著(zhù)增加，并且會(huì )出現煤與瓦斯突出和沖擊地壓相互耦合的新煤巖動(dòng)力災害。地壓增加、瓦斯壓力增大、承壓水壓變高、地溫升高的客觀(guān)現實(shí)，極易誘發(fā)系列生產(chǎn)安全事故，有些煤礦會(huì )出現多種災害耦合疊加的情況。

地應力隨著(zhù)開(kāi)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，表現出應變軟化、強烈擴容性等特點(diǎn)，巷道巖體強度降低，影響巷道穩定性。深部礦井巖體由于高應力和高地溫作用，其特征發(fā)生明顯變化，高滲透壓力極易引發(fā)地質(zhì)災害。

我國煤礦地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復雜，隨著(zhù)奧灰水壓持續升高，承壓水問(wèn)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(fēng)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(jìn)入深部，深井煤巖非線(xiàn)性行為、高應力和高能級災害、深井煤巖體多場(chǎng)耦合、深井巖層移動(dòng)傳導復雜度等更加凸顯，現有的適用于淺部煤層群開(kāi)采的災害治理傳統理論和技術(shù)將不適用甚至被顛覆。災害防治將面臨現有災害致災原理與模型不適用、災害防治技術(shù)與裝備不適用、災害研究方法與手段不適用、低損害開(kāi)采控制技術(shù)不適用等前所未有的挑戰。例如，煤與瓦斯突出、沖擊地壓等災害機理研究仍需深入，隱蔽致災因素探測技術(shù)可靠性和精度不足，老空水、頂板水等災害智能監測預警技術(shù)問(wèn)題尚未徹底解決，深部開(kāi)采的安全技術(shù)需進(jìn)一步研究和完備等。

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

加強深部開(kāi)采礦井指導幫扶

煤礦深部開(kāi)采的風(fēng)險挑戰躲不過(guò)、繞不開(kāi)，必須從政策、監管、技術(shù)、人才等方面發(fā)力，將風(fēng)險防范各項工作想在先干在前。

煤礦深部開(kāi)采對安全監管提出新要求。要盡快制定和完善煤礦深部開(kāi)采的安全法規、安全標準，規范深部開(kāi)采安全管理。特別是對隱蔽致災因素普查不到位、走形式、不認真以及采掘失調等違法違規行為，進(jìn)行依法打擊。繼續執行“三限”措施，科學(xué)限制深部開(kāi)采礦井的開(kāi)采深度、開(kāi)采速度、開(kāi)采煤量，降低開(kāi)發(fā)強度。對采用新技術(shù)、新手段降低深部開(kāi)采風(fēng)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(kāi)采給煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)帶來(lái)巨大挑戰，地方政府和相關(guān)部門(mén)要加強指導幫扶。要指導幫扶企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)系統，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(fēng)、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(kāi)采區域的風(fēng)險評估和預警，建立煤礦深部開(kāi)采安全信息共享平臺，整合相關(guān)安全數據和信息資源，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(shí)制定詳細的深部開(kāi)采事故應急預案，定期組織演練，提高企業(yè)對深部開(kāi)采事故災害的應急處置能力。

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

從長(cháng)遠看，國家層面要制定煤炭資源開(kāi)發(fā)長(cháng)期規劃，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?jì)α看?、埋藏淺、開(kāi)采條件好的資源富集區優(yōu)先釋放產(chǎn)能，鼓勵提高露天煤礦開(kāi)采比例等。

加強科技攻關(guān)保障開(kāi)采安全

智能化、無(wú)人化開(kāi)采，是煤礦深部開(kāi)采的發(fā)展方向?？萍际侄问菓獙ι畈块_(kāi)采風(fēng)險挑戰的“法寶”。

對煤炭企業(yè)而言，治理深部開(kāi)采風(fēng)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(kāi)展安全生產(chǎn)科技攻關(guān)、成果轉化和推廣應用，實(shí)現重大災害超前治理。抓住發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、大規模設備更新等契機，加快生產(chǎn)設備更新升級，推動(dòng)以機械化生產(chǎn)替換人工作業(yè)、以自動(dòng)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代化水平。

已經(jīng)進(jìn)入深部開(kāi)采的煤炭企業(yè)，要通過(guò)加強技術(shù)創(chuàng )新和研發(fā)，推動(dòng)數字化、智能化技術(shù)在深部開(kāi)采中的應用。利用先進(jìn)的探測技術(shù)和設備，加大對礦山地質(zhì)的勘探力度，全面查清3年至5年采掘范圍內各類(lèi)隱蔽致災因素，最大限度消除風(fēng)險隱患。

尚未進(jìn)入深部開(kāi)采的煤炭企業(yè)，一方面要制定科學(xué)合理的開(kāi)采規劃，另一方面要提前開(kāi)展深部開(kāi)采技術(shù)專(zhuān)題研究，吸納深部開(kāi)采煤礦的經(jīng)驗，做好設施、技術(shù)等相關(guān)準備。

目前，煤礦深部開(kāi)采的災害治理技術(shù)尚未取得重大突破，要充分發(fā)揮科研院所的作用，推進(jìn)深部開(kāi)采安全、環(huán)保技術(shù)研究，研發(fā)新型開(kāi)采技術(shù)和設備?？纱罱ㄒ粋€(gè)在煤礦深部開(kāi)采領(lǐng)域具有領(lǐng)先創(chuàng )新能力的國家級科研平臺，開(kāi)展多場(chǎng)景耦合致災機理、煤與瓦斯共采理論、瓦斯動(dòng)力災害防治、深地原位實(shí)驗等基礎研究，加強“卡脖子”難題、關(guān)鍵技術(shù)和先進(jìn)適用裝備攻關(guān)，推動(dòng)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(jìn)煤礦先進(jìn)技術(shù)裝備研究成果加快轉化落地，要盡快打造煤礦深部開(kāi)采國家戰略科技力量，推動(dòng)建立全國先進(jìn)技術(shù)推廣應用平臺及孵化器。分地區、分災害類(lèi)型選擇有條件的礦井，推進(jìn)煤礦深部開(kāi)采示范礦井建設，遴選建設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研發(fā)應用。

技術(shù)的升級、難題的攻克關(guān)鍵靠人才。要推進(jìn)教育、科技、人才“三位一體”融合發(fā)展，深入實(shí)施“人才強煤”戰略，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力度，為煤炭深部開(kāi)采的安全性、穩定性和可持續性提供人才保障。(作者：中國工程院院士，安徽理工大學(xué)黨委副書(shū)記、校長(cháng)，深部煤炭安全開(kāi)采與環(huán)境保護全國重點(diǎn)實(shí)驗室主任 袁亮)