煤炭開采深度正以每年8-12米的平均速度向深部延伸

在我國已探明的煤炭資源儲量中，淺部資源占比不足20%，同時正逐漸枯竭。當(dāng)前，部分老礦區(qū)的淺部煤炭資源開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入后期，產(chǎn)能接續(xù)和生產(chǎn)安全問題隨之而來，推進(jìn)深部資源開采成為“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)條件讓開采面臨的災(zāi)害風(fēng)險更大。近年來，我國在深部開采技術(shù)裝備方面取得顯著突破，一批大采深煤礦的成功運營，為行業(yè)探索深部煤炭開采提供了可復(fù)制經(jīng)驗。

淺部煤炭逐漸枯竭

中國礦業(yè)大學(xué)（北京）科學(xué)技術(shù)研究院院長趙毅鑫表示：“目前我國煤炭可采儲量1431.97億噸，淺部煤炭資源存量正逐漸枯竭，為保障國家能源安全，煤炭資源開發(fā)需要不斷向地球深部進(jìn)軍，才能夯實能源兜底保障基礎(chǔ)、增強(qiáng)能源供給的穩(wěn)定性和持續(xù)性。”

在我國已探明煤炭資源儲量中，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，我國煤礦平均開采深度接近500米，其中，800米采深煤礦有210余處，千米深井有60余處。淺部煤炭開采和深部開采沒有明顯界限，具體情況因地而異，但采深超過800米通常就被認(rèn)定為深部開采。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、高地溫等問題形勢嚴(yán)峻。但我國中東部一些老礦區(qū)、老企業(yè)的淺部煤炭資源基本開采完畢，向深開采是實現(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表示，當(dāng)?shù)孛禾抠Y源淺部開采漸遇瓶頸，兗礦能源近年正加速向深部開采轉(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)下屬的多個煤礦也正向深部開采挺進(jìn)。

點擊領(lǐng)取試用??

深部開采挑戰(zhàn)仍存

“伴隨淺層煤炭開發(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)致單位開采成本居高不下。同時，傳統(tǒng)綜采設(shè)備對這些不規(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%。”此外，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)險也逐步上升。

辛龍泉也指出，煤炭開采從“淺”向“深”的轉(zhuǎn)變并非易事，深部開采成本和技術(shù)難度顯著增加?！安糠诌M(jìn)行深部開采的煤礦面對地壓高、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采的安全高效?！?/span>

趙毅鑫指出：“隨著開采深度增加，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，工程條件越發(fā)復(fù)雜。高應(yīng)力、高地溫、高滲透壓及開采擾動的‘三高一擾動’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，我國煤礦深部建設(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)計施工技術(shù)達(dá)到國際領(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)和開采難題。

技術(shù)裝備有力支撐

萬福煤礦是兗礦能源開展煤炭深部開采實踐的礦井之一。該礦位于巨野煤田南端的萬福井田，井田資源可采儲量1.53億噸，1000米以淺可采儲量9016.97萬噸。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說：“該礦針對埋深大、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，實現(xiàn)“提效增產(chǎn)、提質(zhì)增盈”?？蓮?fù)制、可推廣的深部煤炭開采經(jīng)驗場景成功培育。其中，中國中煤大海礦實現(xiàn)了“大埋深、大涌水、大采高、大產(chǎn)量”的2000萬噸級礦井常態(tài)化智能開采模式；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)條件下實現(xiàn)了薄煤層智能化開采。

科技裝備支撐下，我國煤炭開采正不斷走深，開采深度正以每年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1000米的礦井共47對，其中，最深的山東新汶孫村煤礦采深達(dá)到1500米。

來源 | 中國能源網(wǎng)

編輯 | 王越

點擊進(jìn)入公眾號主頁??

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請讀者僅作參考，并自行核實相關(guān)內(nèi)容。若對該稿件內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。