【正文】 保護與可持續(xù)發(fā)展的對策。? (4)礦區(qū)大氣、水、土壤等污染的防治技術。? 煤炭地下氣化主要用于老礦井遺棄的煤炭資源、煤炭地下氣化主要用于老礦井遺棄的煤炭資源、開采的安全性和經濟性差的薄煤層、深部煤層、開采的安全性和經濟性差的薄煤層、深部煤層、“三下三下 ”壓煤，以及高硫、高灰、高瓦斯煤層等。研究煤炭地下氣化過程及實現(xiàn)氣化過程的穩(wěn)定仍然是目前的主要方向，其中重點研究三個穩(wěn)定仍然是目前的主要方向，其中重點研究三個方面的內容：方面的內容：? (1)開展理論研究，研究地下氣化過程中溫度場、開展理論研究，研究地下氣化過程中溫度場、濃度場、流動場、氣化空間擴展規(guī)律，并確定其濃度場、流動場、氣化空間擴展規(guī)律，并確定其影響因素，建立數(shù)學模型。? 煤礦開采是提供煤炭能源的根本途徑，隨著社會煤礦開采是提供煤炭能源的根本途徑，隨著社會進步和科技發(fā)展，對煤礦開采的要求也越來越高進步和科技發(fā)展，對煤礦開采的要求也越來越高，既要能夠為經濟建設提供大量的煤炭產品，又，既要能夠為經濟建設提供大量的煤炭產品，又要求安全、高效、高采出率、舒適地進行開采作要求安全、高效、高采出率、舒適地進行開采作業(yè)，因此也就要求煤礦開采持續(xù)不斷地進行基礎業(yè)，因此也就要求煤礦開采持續(xù)不斷地進行基礎理論研究和科技創(chuàng)新。? 1．煤礦的安全開采．煤礦的安全開采? 煤礦的安全開采一直是我國科研、高校和煤炭等部門煤礦的安全開采一直是我國科研、高校和煤炭等部門重點研究和解決的重要課題。近十年來，我國國有重點煤礦的百萬噸死亡率一直徘徊在亡率一直徘徊在 1人的水平上，而美國為人的水平上，而美國為 。我國煤礦開采技術水平參差不齊，既有處于世界先進水平的礦開采技術水平參差不齊，既有處于世界先進水平的礦井，也有手工作業(yè)的小煤窯。我國煤礦開采綜合機械化程度低帶來了用人多、安全條件差、效率低、經濟化程度低帶來了用人多、安全條件差、效率低、經濟效益不好、采出率低等一系列問題。? 3．開采的環(huán)境保護與生態(tài)重建．開采的環(huán)境保護與生態(tài)重建? 據(jù)統(tǒng)計，全國重點煤礦平均每開采據(jù)統(tǒng)計，全國重點煤礦平均每開采 1萬萬 t煤炭要破煤炭要破壞壞 。在環(huán)保問題日益突出的今天，煤礦開采如何面對環(huán)境保護與生態(tài)重建的壓力，煤礦開采如何面對環(huán)境保護與生態(tài)重建的壓力，如何通過自身的開采技術改革以及與相關學科協(xié)如何通過自身的開采技術改革以及與相關學科協(xié)作實現(xiàn)煤礦的綠色環(huán)保開采，是本世紀所面臨的作實現(xiàn)煤礦的綠色環(huán)保開采，是本世紀所面臨的重要課題。實現(xiàn)煤礦開采的綜合機械化、半自動化、自動化，提高開采效益和煤炭資源采出率，化、自動化，提高開采效益和煤炭資源采出率，根本改善工人作業(yè)安全條件和工作環(huán)境。? 根據(jù)國內外煤礦開采學科的發(fā)展趨勢，針對我國根據(jù)國內外煤礦開采學科的發(fā)展趨勢，針對我國煤礦開采的科技現(xiàn)狀和煤層賦存的特點，圍繞煤煤礦開采的科技現(xiàn)狀和煤層賦存的特點，圍繞煤炭開發(fā)可持續(xù)發(fā)展和國民經濟的需要，煤礦開采炭開發(fā)可持續(xù)發(fā)展和國民經濟的需要，煤礦開采科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標是：科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標是：? (1)綜合運用采煤學、力學、電子、機電、信息、綜合運用采煤學、力學、電子、機電、信息、通信、系統(tǒng)科學等理論與技術，開展高效、安全通信、系統(tǒng)科學等理論與技術，開展高效、安全、高資源采出率的煤炭開采理論研究與綜合開采、高資源采出率的煤炭開采理論研究與綜合開采技術開發(fā)。開采導致的地面建筑物與構筑物的破壞、地表與地下水流失、植被破壞、土地沙化破壞、地表與地下水流失、植被破壞、土地沙化、泥石流、酸雨、井下有害氣體排放污染大氣、泥石流、酸雨、井下有害氣體排放污染大氣、礦霧等環(huán)境問題?，F(xiàn)代的遙控自動化開采是解決煤礦安全問題、改善作業(yè)條件、提高開采效益的有效途徑之一。世界采煤發(fā)達國家的綜合機械化程度達到械化程度達到 80％～％～ 100％。? 2．機械化與自動化開采．機械化與自動化開采? 煤礦開采的根本出路在于機械化和自動化。煤礦事故的死亡人數(shù)約占全國工礦企業(yè)死亡人數(shù)的約占全國工礦企業(yè)死亡人數(shù)的 51％，事故居全國各行％，事故居全國各行業(yè)的首位，百萬噸死亡率和死亡人數(shù)都遠遠高于世界業(yè)的首位，百萬噸死亡率和死亡人數(shù)都遠遠高于世界發(fā)達國家。? 然而近些年來，隨著環(huán)保等要求的日益提高和資源問然而近些年來，隨著環(huán)保等要求的日益提高和資源問題日益突出，煤礦開采也將向新的目標發(fā)展，因此煤題日益突出，煤礦開采也將向新的目標發(fā)展，因此煤礦開采科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標是實現(xiàn)煤炭及伴生資源的礦開采科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標是實現(xiàn)煤炭及伴生資源的安全、高效、高采出率、舒適的綠色環(huán)保開采，為國安全、高效、高采出率、舒適的綠色環(huán)保開采，為國家經濟建設提供煤炭能源及伴生資源。? 能源是國民經濟的基礎，煤炭是能源的主體，尤能源是國民經濟的基礎，煤炭是能源的主體，尤其在我國，煤炭在一次能源中的主導地位短期內其在我國，煤炭在一次能源中的主導地位短期內不會改變。? 蘇聯(lián)、美國、德國、日本等都在蘇聯(lián)、美國、德國、日本等都在 20世紀中葉以前世紀中葉以前就進行了煤炭地下氣化試驗與研究，我國于就進行了煤炭地下氣化試驗與研究，我國于 1958年開始先后在撫順、大同、皖南、徐州、唐山、年開始先后在撫順、大同、皖南、徐州、唐山、山東新汶、黑龍江依蘭等地進行了煤炭地下氣化山東新汶、黑龍江依蘭等地進行了煤炭地下氣化試驗。該過程集建井、采煤、地面氣化三大工藝為一體，把煤的開采和轉化相結合，化三大工藝為一體，把煤的開采和轉化相結合，變物理采煤為化學采煤，省去了龐大的煤炭開采變物理采煤為化學采煤，省去了龐大的煤炭開采、運輸、洗選、氣化等工藝和設備，深受世界各、運輸、洗選、氣化等工藝和設備，深受世界各國的重視，被譽為第二代采煤方法。復墾土壤重構的原理與方法、復墾土地景觀重構與水土壤重構的原理與方法、復墾土地景觀重構與水土保持技術、快速恢復植被技術、復墾土地土壤土保持技術、快速恢復植被技術、復墾土地土壤改良與植物群落重建技術。利用 3S等技術動態(tài)監(jiān)測礦區(qū)環(huán)等技術動態(tài)監(jiān)測礦區(qū)環(huán)境演變的方法；揭示主要環(huán)境影響的時空變化規(guī)境演變的方法；揭示主要環(huán)境影響的時空變化規(guī)律以及影響程度的綜合評價；深入揭示采礦對環(huán)律以及影響程度的綜合評價；深入揭示采礦對環(huán)境的影響機理，特別是對景觀格局與地表覆蓋、境的影響機理，特別是對景觀格局與地表覆蓋、耕地生產力等方面的影響機制。德國礦區(qū)的土地復墾率在土地復墾率在 70％以上。? 7．礦區(qū)的環(huán)境問題與重建．礦區(qū)的環(huán)境問題與重建? 我國目前累計工礦破壞土地約我國目前累計工礦破壞土地約 400萬萬 hm2，其中，其中采煤破壞土地的數(shù)量最大。在開采前、開采中和開采后，用地面鉆井和井下鉆孔相結合的方法回收采后，用地面鉆井和井下鉆孔相結合的方法回收煤層氣。在悉尼煤田，一些礦井已廣泛應用水平鉆孔、斜交鉆孔和地面采空區(qū)垂直鉆孔抽放技術鉆孔、斜交鉆孔和地面采空區(qū)垂直鉆孔抽放技術，阿莫科澳大利亞石油公司采用航空磁測和地震，阿莫科澳大利亞石油公司采用航空磁測和地震勘探，以確定鉆井的最佳位置。但由于受井下條件限制，井下瓦斯抽放一般規(guī)模較小，幾十年技術上沒有新的進斯抽放一般規(guī)模較小，幾十年技術上沒有新的進展。? 6．煤層氣．煤層氣 (瓦斯瓦斯 )開采開采? 據(jù)國際能源機構據(jù)國際能源機構 (IEA)估計，全世界煤層氣資源量估計，全世界煤層氣資源量達達 260萬億萬億 m3，其中俄羅斯、加拿大、中國、美，其中俄羅斯、加拿大、中國、美國和澳大利亞的煤層氣資源量均超過國和澳大利亞的煤層氣資源量均超過 lO萬億萬億 m3，中國為中國為 30～～ 35萬億萬億 m3。系統(tǒng)的研究工作。后又研發(fā)了產品化的系列。人數(shù)量，最終實現(xiàn)井下無人開采自動化工作面。在未來發(fā)展與研究開采實踐。和不完整觀測站的數(shù)據(jù)處理方法。錨桿鉆機方面，國外多采用掘錨聯(lián)合切割錨桿。我國學者在分析已有響以及錨桿支護所起的作用。德國、法國、俄羅斯目前煤礦巷道支護中均上。裝備等。在滑坡預測預報方面在近年來得到了一定發(fā)展。分析中，仍以二維極限平衡方法為主。邊坡巖體強度測定方面，目前仍以室內試驗究。露天礦邊坡穩(wěn)定問題是露天開采露天礦邊坡。在柱式體系采煤法中，目前世界各國均發(fā)展究。采場圍巖控制包含兩方面內容采場圍巖控制。在模擬計算的軟件使用上，目前國內結果更加真實。除傳統(tǒng)的鉆孔電視測儀器和支護質量監(jiān)控軟件。礦山壓力理論，目前基本上有了較統(tǒng)一的認識。模型。礦山壓力理論研究主要礦山壓力的理論研究。％。前者也可稱為房式采煤法，后者按要求盡可能采出。? 四是西部開發(fā)區(qū)的巨厚四是西部開發(fā)區(qū)的巨厚 (15 m以上以上 )煤層的高效高采出率開采煤層的高效高采出率開采。年產百萬噸的水平。放頂煤開采工藝是壁式體系采放頂煤開采工藝。％。我國煤層賦存條條件，可有多種多樣的采煤方法。發(fā)展，形成了豐富多彩的中國古代煤炭開采技術。在、利用煤炭的國家，有著悠久的煤炭開采歷史。諾丁漢大學、利茲大。和一些大學負責和開展。瓦斯抽放等。這些大學除培養(yǎng)采礦專門人才外，還承擔建筑專業(yè)。屬科研院所，另一類是礦區(qū)科研所。是重要的學科方向。內還是不可能取代化石能源。在世界經濟中占有重要地位。? (9)安全理論與技術：研究瓦斯爆炸機理，采前與安全理論與技術：研究瓦斯爆炸機理，采前與采動過程中瓦斯運移規(guī)律、安全開采的瓦斯防治采動過程中瓦斯運移規(guī)律、安全開采的瓦斯防治理論與技術，礦井火災發(fā)生機理與防治理論技術理論與技術，礦井火災發(fā)生機理與防治理論技術，礦井粉塵防治技術，礦井通風系統(tǒng)設計與優(yōu)化，礦井粉塵防治技術，礦井通風系統(tǒng)設計與優(yōu)化。? (5)露天開采：以運籌學、系統(tǒng)科學與工程、露天露天開采：以運籌學、系統(tǒng)科學與工程、露天開采學等為基礎，研究內容涉及穿孔、采裝、運開采學等為基礎，研究內容涉及穿孔、采裝、運輸、排卸等設備，露天礦開采工藝與生產組織、輸、排卸等設備，露天礦開采工藝與生產組織、自動化調度系統(tǒng)、生產計劃與過程的優(yōu)化、設計自動化調度系統(tǒng)、生產計劃與過程的優(yōu)化、設計原理與計算機化、生產爆破技術，以及開拓運輸原理與計算機化、生產爆破技術，以及開拓運輸系統(tǒng)和采裝系統(tǒng)的設計與優(yōu)化等的研究與開發(fā)，系統(tǒng)和采裝系統(tǒng)的設計與優(yōu)化等的研究與開發(fā)，已經形成了機械化、自動化、電子化、計算機化已經形成了機械化、自動化、電子化、計算機化等多學科的交叉研究。? 固體力學固體力學? 地質力學地質力學? 煤田地質學煤田地質學? 工程地質和水文地質學工程地質和水文地質學? 巖石力學巖石力學? 流體力學流體力學? 空氣動力學空氣動力學? 機電工程機電工程? 系統(tǒng)科學與工程系統(tǒng)科學與工程? 電子科學與技術電子科學與技術? 計算機科學與技術計算機科學與技術? 通信技術通信技術? 環(huán)境保護環(huán)境保護? 材料科學與工程材料科學與工程? 安全技術與工程安全技術與工程? 人工智能人工智能? (1)開采方法：綜合運用采煤學、礦山壓力與控制開采方法：綜合運用采煤學、礦山壓力與控制、礦井地質、機電設備與配套、安全工程、系統(tǒng)、礦井地質、機電設備與配套、安全工程、系統(tǒng)工程、流體力學、管理科學與工程等理論與技術工程、流體力學、管理科學與工程等理論與技術，研究煤炭及瓦斯等伴生資源的高效、安全、高，研究煤炭及瓦斯等伴生資源的高效、安全、高資源回收率的開采方法、工藝和技術。、基礎與相鄰學科關系? 煤礦開采是一門綜合性的科學與面向生產實際的煤礦開采是一門綜合性的科學與面向生產實際的工程技術。根據(jù)煤炭資源賦存情況，煤礦開采分為地下開采和露天開采，其中情況，煤礦開采分為地下開采和露天開采，其中地下開采在我國占統(tǒng)治地位，其煤炭產量占總產地下開采在我國占統(tǒng)治地位，其煤炭產量占總產量的量的 95％以上。例有很大差異。系統(tǒng)工程與信息化技術等多個學科領域。壓等災害的發(fā)生機理、規(guī)律與防治理論和技術。理論與技術。其中，涉及瓦斯、水、火、粉塵、頂板、沖擊地壓等的監(jiān)測與預警。? 我國長期以來一直以煤炭作為主要能源，并且煤我國長期以來一直以煤炭作為主要能源，并且煤炭在我國一次能源中的主導地位在短期內不會改炭在我國一次能源中的主導地位在短期內不會改變。? 煤炭開采在我國國民經濟建設中具有極其重要的煤炭開采在我國國民經濟建設中具有極其重要的戰(zhàn)略地位，也是我國一次能源的基礎。? 美國較大的采礦公司一般都設有研究與發(fā)展部；美國美國較大的采礦公司一般都設有研究與發(fā)展部；美國有二十幾個大學設有采礦系，主要按政府合同開展基有二十幾個大學設有采礦系，主要按政府合同開展基礎研究；此外，還有一支重要的研究與開發(fā)力量礎研究；此外，還有一支重要的研究與開發(fā)力量 ————民辦咨詢公司。? 3德國德國? 德國擁有世界一流的煤炭科研機構，如埃森采礦研究德國擁有世界一流的煤炭科研機構，如埃森采礦研究院院 (BergbauForschung GmbH)、威斯特伐倫礦山協(xié)、威斯特伐倫礦山協(xié)會會 (Westfalishe Bergwerkschaftskasse)礦業(yè)研究所礦業(yè)研究所和實驗室礦井公司等。? 4．澳大利亞．澳大利亞? 澳大利亞的科研和學術工作主要由聯(lián)邦科學和工業(yè)研澳大利亞的科研和學術工作主要由聯(lián)邦科學和工業(yè)研究組織究組織 (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization， CSERO)承擔，煤炭科研承擔，煤炭科研是該組織中的重要科研部分。波蘭的一些大學也從事煤炭科研工作。? ③③ 埃利奧特湖實驗室埃利奧特湖實驗室 (ELL)。? 近年來在煤炭開采方面的主要研究目標是保持英國開近年來在煤炭開采方面的主要研究目標是保持英國開采技術的領先水平，鼓勵采礦設備出口；研究就地轉采技術的領先水平，鼓勵采礦設備出口；研究就地轉化和非常規(guī)開采技術，如遙控采煤和海下采煤；完善化和非常規(guī)開采技術，如遙控采煤和海下采煤