【正文】 zation， CSERO)承擔(dān)，煤炭科研是該組織中的重要科研部分。此外，維多利亞州的電力委員會建有幾個實驗室，研究褐煤的開采、儲存、運(yùn)輸和發(fā)電等。 澳大利亞很多大學(xué)均承擔(dān)煤炭科研任務(wù)，研究水平較高，如悉尼大學(xué)、新南威爾士州立大學(xué)、墨爾本大學(xué)、昆士蘭大學(xué)、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)、伍倫貢大學(xué)等，研究的課題包括礦井和露天采煤、巖石力學(xué)、地震勘探、瓦斯抽放等。 5．波蘭 波蘭從事煤炭科研的主要機(jī)構(gòu)有：采礦研究總院(GIG)、考瑪格采礦機(jī)械化中心 (KOMAG)和艾瑪格采礦電氣化與自動化中心 (EMAG)。波蘭的一些大學(xué)也從事煤炭科研工作。 波蘭在“三下 ”開采、沖擊礦壓的理論和應(yīng)用技術(shù)研究方面具有很高的學(xué)術(shù)水平。 6．加拿大 加拿大的煤炭科研工作主要由加拿大礦業(yè)和能源技術(shù)中心 (CANMET)和一些大學(xué)負(fù)責(zé)和開展。 CANMET的采礦研究所由以下六個研究室組成： ①加拿大易爆氣體實驗室 (CEAL)。 ②加拿大采礦技術(shù)實驗室 (CMTL)。 ③埃利奧特湖實驗室 (ELL)。 ④薩德伯利回填實驗室 (SBL)。 ⑤互勒多礦山實驗室 (VDML)。 ⑥開普布雷煤炭研究實驗室 (CBCRL)。 7．英國 英國煤炭科研由英國貿(mào)工部直接管理，具體工作則委托給英國能源技術(shù)中心 (EISU)。諾丁漢大學(xué)、利茲大學(xué)等在煤礦開采的學(xué)術(shù)研究方面具有很高水平。 近年來在煤炭開采方面的主要研究目標(biāo)是保持英國開采技術(shù)的領(lǐng)先水平，鼓勵采礦設(shè)備出口；研究就地轉(zhuǎn)化和非常規(guī)開采技術(shù)，如遙控采煤和海下采煤；完善井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，改善煤礦健康和安全狀況。 、現(xiàn)狀與趨勢 人類利用煤炭資源已有數(shù)千年歷史。我國不僅是當(dāng)今世界上煤炭產(chǎn)量最多的國家，也是世界最早開采、利用煤炭的國家，有著悠久的煤炭開采歷史。在新石器時代，我國就出現(xiàn)了精煤制品飾物。公元前1世紀(jì)，煤已經(jīng)成為重要產(chǎn)品，不僅用作生產(chǎn)燃料，而且還用于冶煉，當(dāng)時已經(jīng)積累了一些找煤和采煤的基本知識，出現(xiàn)了一定規(guī)模的礦井和采煤技術(shù)。隋、唐至元代，煤炭開采更為普遍，在地質(zhì)、開拓、采煤、支護(hù)、通風(fēng)、提升以及瓦斯排放等方面的技術(shù)都有了一定發(fā)展。從明朝到鴉片戰(zhàn)爭以前，當(dāng)時統(tǒng)治者比較重視煤炭開發(fā)，煤炭開采技術(shù)得到了發(fā)展，形成了豐富多彩的中國古代煤炭開采技術(shù)。盡管當(dāng)時都是手工作業(yè)的煤窯，但因其開采利用早于其他國家，因此， 17世紀(jì)以前，中國煤炭開采技術(shù)和管理的許多方面都處于世界領(lǐng)先地位。 在過去的 20多年里，隨著世界各國相關(guān)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)、電、信息、計算機(jī)等行業(yè)的迅速發(fā)展，固體力學(xué)、流體力學(xué)、數(shù)值計算技術(shù)、非線性科學(xué)等基礎(chǔ)理論的發(fā)展以及許多邊緣學(xué)科的興起，極大地促進(jìn)了煤礦開采的理論和技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致了煤礦開采的許多理論和方法發(fā)生了重大變化。 1．采煤方法 采煤方法是煤礦開采的核心，它包含采煤系統(tǒng)和采煤工藝兩項主要內(nèi)容。根據(jù)不同的礦山地質(zhì)及技術(shù)條件，可有多種多樣的采煤方法。我國煤層賦存條件復(fù)雜多樣，開采技術(shù)條件各異，因而促進(jìn)了采煤方法的多樣化發(fā)展，我國是世界上采煤方法種類最多的國家。 但總體上看可以分為壁式體系采煤法和房柱式體系采煤法。 目前，世界各主要產(chǎn)煤國家，由于煤層條件和采煤技術(shù)的延續(xù)情況不同，所采用的各種不同采煤方法的比重也有所差別。 我國大型重點(diǎn)煤礦壁式體系采煤法的產(chǎn)量占 95％以上； 美國壁式采煤法為 50％，連續(xù)采煤機(jī)房柱式開采占 41％； 印度壁式采煤法小于 5％，傳統(tǒng)房柱式采煤法占65％，機(jī)械化房柱式開采占 30％； 俄羅斯壁式開采占 86％； 澳大利亞壁式開采占 85％； 南非房柱式占 66． 9％，壁式占 33％； 加拿大壁式為 85％。 除地下開采以外，對于埋深較淺、厚度較大的煤田采用露天開采方法。 隨著露天采裝、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備的大型化，露天開采的效率和能力以及安全方面具有很大優(yōu)勢。 高效、高產(chǎn)量、高煤炭采出率的綜合機(jī)械化采煤工藝是壁式開采體系的發(fā)展方向，研制適應(yīng)各種煤層條件的大型強(qiáng)有力配套設(shè)備和優(yōu)化工作面布置是目前各國主攻的方向之一。 (2)放頂煤開采工藝。放頂煤開采工藝是壁式體系采煤法中的一種，這種采煤方法最早于 20世紀(jì) 40年代始于法國、東歐等國。我國于 1984年開始研制和開發(fā)這種采煤工藝，到 20世紀(jì) 90年代中期，開始迅速發(fā)展，已經(jīng)成為我國開采 5 m以上厚煤層的主要方法，并且工作面年產(chǎn)達(dá)到了 600萬 t的水平。 我國已經(jīng)研制出了幾種主要型號液壓支架，在采煤和放頂煤工藝、礦山壓力與巖層控制、瓦斯運(yùn)移規(guī)律與抽排措施、巷道與采空區(qū)火災(zāi)的防治等方面，取得了重要研究成果。 針對我國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差、礦井系統(tǒng)能力較低、井型較小的實際情況，我國又成功研制了輕型放頂煤液壓支架 (支架重量 ≤)，開發(fā)了輕型支架的綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)，工作面產(chǎn)量可實現(xiàn)年產(chǎn)百萬噸的水平。 我國已將這項技術(shù)用于頂板堅硬和煤層堅硬，高瓦斯且有突出危險、易燃、大傾角 (煤層傾角 ≥25)等難采厚煤層中，均取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 今后這項技術(shù)發(fā)展方向： 一是條件適宜厚煤層的高產(chǎn)、高效、高采出率開采。 二是難采厚煤層的安全高效開采。 三是工作面產(chǎn)量要求較低厚煤層的高效、高采出率輕放開采。 四是西部開發(fā)區(qū)的巨厚 (15 m以上 )煤層的高效高采出率開采。 國內(nèi)正在基于彈塑性力學(xué)、損傷力學(xué)、散體力學(xué)、巖石力學(xué)、礦山壓力與控制理論、流體力學(xué)等深入系統(tǒng)地研究 : 放頂煤開采的礦山壓力規(guī)律與巖層控制原理 頂煤破裂與垮落規(guī)律 散體頂煤流動與放出規(guī)律及提高采出率技術(shù) 瓦斯運(yùn)移規(guī)律與抽放技術(shù) 火災(zāi)與粉塵防治技術(shù) 研制新型放頂煤液壓支架 放煤的自動控制技術(shù)等。 (3)柱式體系采煤法。柱式采煤法以短工作面采煤為主要標(biāo)志，其實質(zhì)是在煤層內(nèi)開掘一系列寬為 5～ 7 m的煤房，開房時用短工作面向前推進(jìn)，煤房間用聯(lián)絡(luò)巷相連以構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)，并形成近似矩形的煤柱，煤柱寬度由數(shù)米至 20 m不等。 煤柱可根據(jù)條件留下不采，或在采完煤房后再將煤柱按要求盡可能采出。前者也可稱為房式采煤法，后者也可稱為房柱式采煤法，由于二者的巷道布置基本相似，因此美國將這兩種方法通稱為房柱式采煤工藝。 (4)露天開采方法。露天開采具有機(jī)械化程度高、安全、效率高、產(chǎn)量大等特點(diǎn)，但適用條件受到埋深的限制，同時對地表和生態(tài)環(huán)境破壞較大。 世界各國根據(jù)煤層賦存條件不同以及技術(shù)條件的差異，露天采煤的產(chǎn)量占煤炭總產(chǎn)量的比重不同，我國為 5％以內(nèi)，美國為 60％，印度為 ％，澳大利亞為 60％，南非為 ％，加拿大為％，俄羅斯為 ％。 運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程的理論和方法、計算機(jī)技術(shù)等在露天礦開采、規(guī)劃、設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。該學(xué)科目前以大型可靠設(shè)備、生產(chǎn)過程中的自動調(diào)度系統(tǒng)、計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計、管理與決策信息系統(tǒng)等的研制和開發(fā)為主要研究方向。 2．礦山壓力與圍巖控制 礦山壓力與圍巖控制是煤礦開采中的重要應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，其主要的目的是研究煤礦開采后，開挖空間圍巖應(yīng)力和位移的變化規(guī)律，圍巖活動規(guī)律，并利用和改善其活動規(guī)律，對圍巖實施工程控制，保障煤礦安全、經(jīng)濟(jì)地開采。 (1)礦山壓力的理論研究。礦山壓力理論研究主要是指針對煤礦開采特點(diǎn)，利用彈性力學(xué)、材料力學(xué)、塑性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、損傷力學(xué)、巖石力學(xué)、能量理論、實驗理論以及非線性科學(xué)等，研究煤礦開采引起的力學(xué)現(xiàn)象的理論。 在近三、四十年的時間里，礦山壓力的理論研究取得了重要進(jìn)展，除了繼續(xù)應(yīng)用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法研究與礦山壓力有關(guān)的問題外，又發(fā)展了考慮巖石真實特性的各種礦壓理論研究。例如，把巖體看作是受各種性質(zhì)弱面切割的非連續(xù)介質(zhì)的研究，把巖體看作具有分?jǐn)?shù)維的分形幾何研究，把巖體內(nèi)部裂隙看作是微裂隙演化的損傷力學(xué)研究，將巖體作為隨機(jī)介質(zhì)的可靠性研究等。 在長壁工作面上覆巖層的結(jié)構(gòu)研究方面， 20世紀(jì)70年代末，我國學(xué)者先后提出了開采后上覆巖層呈“砌體梁”和“傳遞巖梁”式平衡的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型、巖層斷裂前后的彈性基礎(chǔ)梁力學(xué)模型及各種不同支撐條件下的 Winker彈性基礎(chǔ)梁和Kichhoff板