【正文】 設(shè)計(jì)、工程復(fù)墾技術(shù)和生物復(fù)墾技術(shù)的研究。主要探討在采礦的同時(shí)用保護(hù)生態(tài)環(huán)境的先進(jìn)采礦與環(huán)境恢復(fù)一體化工藝、綠色開采技術(shù)，以采礦與環(huán)境恢復(fù)一體化工藝、綠色開采技術(shù)，以及礦區(qū)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的管理辦法和管理及礦區(qū)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的管理辦法和管理模式。礦區(qū)固體廢棄物的處理與利用、礦區(qū)固體廢棄物的堆固體廢棄物的處理與利用、礦區(qū)固體廢棄物的堆置技術(shù)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)、礦區(qū)固體廢棄物的綜合利用置技術(shù)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)、礦區(qū)固體廢棄物的綜合利用技術(shù)、礦區(qū)固體廢棄物場的綠化技術(shù)。目前煤炭地下氣化的基本方式有三種：一是無井目前煤炭地下氣化的基本方式有三種：一是無井式，全部通過鉆孔建立地下氣化爐，利用鉆孔送式，全部通過鉆孔建立地下氣化爐，利用鉆孔送入氣化劑和輸出煤氣，并在孔底貫通形成氣化通入氣化劑和輸出煤氣，并在孔底貫通形成氣化通道；二是有井式，就是利用井巷通道建造地下氣道；二是有井式，就是利用井巷通道建造地下氣化爐；三是綜合式，使用鉆孔與井巷相結(jié)合建造化爐；三是綜合式，使用鉆孔與井巷相結(jié)合建造地下氣化爐。(2)研究不同的氣化爐結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同的煤層條件研究不同的氣化爐結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同的煤層條件，研究實(shí)時(shí)工藝控制方法，以實(shí)現(xiàn)對氣化工作面，研究實(shí)時(shí)工藝控制方法，以實(shí)現(xiàn)對氣化工作面的控制。雖然煤礦開采已有數(shù)千年的歷史，但是真正大規(guī)模開雖然煤礦開采已有數(shù)千年的歷史，但是真正大規(guī)模開采是從歐洲的產(chǎn)業(yè)革命以后開始的，真正建立了現(xiàn)代采是從歐洲的產(chǎn)業(yè)革命以后開始的，真正建立了現(xiàn)代煤礦開采的科學(xué)理論與技術(shù)是近幾十年的事情。近十余年來，煤礦安全狀況有了很大改善，但仍然是安全隱患最大的部門。煤礦的安全問題涉及瓦斯、火災(zāi)、煤塵、水災(zāi)、沖擊地壓的安全問題涉及瓦斯、火災(zāi)、煤塵、水災(zāi)、沖擊地壓、頂板事故、機(jī)電事故、安全爆破等多個(gè)方面。但總體水平上，我國煤礦開采的技術(shù)水平比較落后。世界上最大的露天礦年產(chǎn)量己達(dá)天礦年產(chǎn)量己達(dá) 5000萬萬 t/a以上，高度集中化開采與集以上，高度集中化開采與集約化經(jīng)營、設(shè)備大型化、開采工藝多樣化，這些都是約化經(jīng)營、設(shè)備大型化、開采工藝多樣化，這些都是露天開采的優(yōu)勢，也是對我國露天開采的挑戰(zhàn)。據(jù)此推算，全國各類煤礦礦井開采造成的土地沉陷與破壞的面積十分巨大。4．基礎(chǔ)理論體系的形成和完善．基礎(chǔ)理論體系的形成和完善雖然經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐，煤礦開采的基礎(chǔ)雖然經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐，煤礦開采的基礎(chǔ)理論已經(jīng)形成了比較完整的體系，對開采的一些理論已經(jīng)形成了比較完整的體系，對開采的一些基本規(guī)律認(rèn)識清楚，但是隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，開基本規(guī)律認(rèn)識清楚，但是隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，開采方法與規(guī)模的變化，以及國家、社會(huì)對煤礦開采方法與規(guī)模的變化，以及國家、社會(huì)對煤礦開采的要求日益提高，煤礦開采的基礎(chǔ)理論研究會(huì)采的要求日益提高，煤礦開采的基礎(chǔ)理論研究會(huì)遇到許多新的問題，如圍巖控制理論、常見災(zāi)害遇到許多新的問題，如圍巖控制理論、常見災(zāi)害防治理論、高效開采理論、機(jī)電一體化與自動(dòng)化防治理論、高效開采理論、機(jī)電一體化與自動(dòng)化開采的理論、煤與瓦斯和水資源等的共采理論等開采的理論、煤與瓦斯和水資源等的共采理論等都面臨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)條件下的完善和重建。(2)建立綠色開采理論與技術(shù)體系。在已有煤礦開采理論體系基礎(chǔ)上，為適應(yīng)現(xiàn)代煤礦開有煤礦開采理論體系基礎(chǔ)上，為適應(yīng)現(xiàn)代煤礦開采的需要，加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究，推動(dòng)理論采的需要，加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究，推動(dòng)理論、技術(shù)等方面的創(chuàng)新，注重邊緣交。實(shí)現(xiàn)煤礦開采的綜合機(jī)械化、半自動(dòng)化、自動(dòng)化，提高開采效益和煤炭資源采出率，化、自動(dòng)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。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(hù)與生態(tài)重建的壓力，煤礦開采如何面對環(huán)境保護(hù)與生態(tài)重建的壓力，如何通過自身的開采技術(shù)改革以及與相關(guān)學(xué)科協(xié)如何通過自身的開采技術(shù)改革以及與相關(guān)學(xué)科協(xié)作實(shí)現(xiàn)煤礦的綠色環(huán)保開采，是本世紀(jì)所面臨的作實(shí)現(xiàn)煤礦的綠色環(huán)保開采，是本世紀(jì)所面臨的重要課題。3．開采的環(huán)境保護(hù)與生態(tài)重建．開采的環(huán)境保護(hù)與生態(tài)重建據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國重點(diǎn)煤礦平均每開采據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國重點(diǎn)煤礦平均每開采 1萬萬 t煤炭要破煤炭要破壞壞 。我國煤礦開采綜合機(jī)械化程度低帶來了用人多、安全條件差、效率低、經(jīng)濟(jì)化程度低帶來了用人多、安全條件差、效率低、經(jīng)濟(jì)效益不好、采出率低等一系列問題。我國煤礦開采技術(shù)水平參差不齊，既有處于世界先進(jìn)水平的礦開采技術(shù)水平參差不齊，既有處于世界先進(jìn)水平的礦井，也有手工作業(yè)的小煤窯。近十年來，我國國有重點(diǎn)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 。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(diǎn)研究和解決的重要課題。煤礦開采是提供煤炭能源的根本途徑，隨著社會(huì)煤礦開采是提供煤炭能源的根本途徑，隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展，對煤礦開采的要求也越來越高進(jìn)步和科技發(fā)展，對煤礦開采的要求也越來越高，既要能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)建設(shè)提供大量的煤炭產(chǎn)品，又，既要能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)建設(shè)提供大量的煤炭產(chǎn)品，又要求安全、高效、高采出率、舒適地進(jìn)行開采作要求安全、高效、高采出率、舒適地進(jìn)行開采作業(yè)，因此也就要求煤礦開采持續(xù)不斷地進(jìn)行基礎(chǔ)業(yè)，因此也就要求煤礦開采持續(xù)不斷地進(jìn)行基礎(chǔ)理論研究和科技創(chuàng)新。研究煤炭地下氣化過程及實(shí)現(xiàn)氣化過程的穩(wěn)定仍然是目前的主要方向，其中重點(diǎn)研究三個(gè)穩(wěn)定仍然是目前的主要方向，其中重點(diǎn)研究三個(gè)方面的內(nèi)容：方面的內(nèi)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(dòng)場、氣化空間擴(kuò)展規(guī)律，并確定其濃度場、流動(dòng)場、氣化空間擴(kuò)展規(guī)律，并確定其影響因素，建立數(shù)學(xué)模型。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(jīng)濟(jì)性差的薄煤層、深部煤層、開采的安全性和經(jīng)濟(jì)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。(4)礦區(qū)大氣、水、土壤等污染的防治技術(shù)。(2)綠色開采及礦區(qū)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的對策綠色開采及礦區(qū)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的對策。我國開始礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建工作僅與生態(tài)重建工作僅 10多年時(shí)間。我國目前礦區(qū)土地復(fù)墾率僅為墾率僅為 12％，每年因采礦破壞的土地仍以％，每年因采礦破壞的土地仍以 萬～萬～ hm2的速度遞增。俄羅斯和烏克蘭十分重視煤層氣資源的開發(fā)。英國的一些高瓦斯煤礦井下煤層氣抽放也有很長英國的一些高瓦斯煤礦井下煤層氣抽放也有很長歷史，但煤層氣開發(fā)重點(diǎn)也轉(zhuǎn)入地面開發(fā)。 20世紀(jì)世紀(jì) 80年代初，美國開始試驗(yàn)應(yīng)用常規(guī)油年代初，美國開始試驗(yàn)應(yīng)用常規(guī)油氣井氣井 (即地面鉆井即地面鉆井 )開采煤層氣，并獲得成功。目前，全世界每年因采煤向大氣排放的煤層氣達(dá)煤向大氣排放的煤層氣達(dá) 315～～ 540億億 m3，既是，既是能源的極大浪費(fèi)，又對全球環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。由于產(chǎn)品的等型號。到。液壓支架計(jì)劃。積沉陷災(zāi)害的機(jī)理、條件與規(guī)律研究。通過對沉陷現(xiàn)象的觀測分析，沉陷預(yù)測預(yù)報(bào)。采用單體鉆機(jī)。目前雖然體的峰值強(qiáng)度及殘余強(qiáng)度均能得到強(qiáng)化。我國近年來錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展迅速以錨桿為主。美國、澳大利亞由于煤層條件好錨桿支護(hù)技術(shù)。論、流變學(xué)理論等有了一定發(fā)展。有限元、邊法，在露天礦邊坡研究中有所應(yīng)用。在測試數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)場測試相結(jié)合的方法為主。隨著合理邊坡角是露天礦邊坡研究的核心問題。錨桿支護(hù)方法。其中通過人工支護(hù)物等實(shí)現(xiàn)對采場圍巖的控制。國內(nèi)仍然采為主。探測技術(shù)也開始用于礦山壓力監(jiān)測與研究。系統(tǒng)的研究，完善采場圍巖控制理論。了關(guān)鍵層理論。煤礦開采引起的力學(xué)現(xiàn)象的理論。該學(xué)露天礦開采、規(guī)劃、設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。似，因此美國將這兩種方法通稱為房柱式采煤工藝。放煤的自動(dòng)控制技術(shù)等。煤層中，均取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。我國于始于法國、東歐等國。田采用露天開采方法。多的國家。術(shù)和管理的許多方面都處于世界領(lǐng)先地位。公元前新石器時(shí)代，我國就出現(xiàn)了精煤制品飾物。學(xué)等在煤礦開采的學(xué)術(shù)研究方面具有很高水平。②② 加拿大采礦技術(shù)實(shí)驗(yàn)室加拿大采礦技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 (CMTL)。波蘭的一些大學(xué)也從事煤。重要的礦業(yè)科研項(xiàng)目。露天采礦工藝科學(xué)中心。及民間咨詢機(jī)構(gòu)四部分組成。的問題。個(gè)國家。其中，涉及瓦斯、水、礦安全監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)。(6)露天礦邊坡與排土場穩(wěn)定：以工程地質(zhì)學(xué)、水露天礦邊坡與排土場穩(wěn)定：以工程地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、散體力學(xué)、露天開采學(xué)、文地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、散體力學(xué)、露天開采學(xué)、環(huán)境科學(xué)等為基礎(chǔ)，研究露天礦采場與排土場邊環(huán)境科學(xué)等為基礎(chǔ)，研究露天礦采場與排土場邊坡的穩(wěn)定理論與技術(shù)、邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)、邊坡穩(wěn)定坡的穩(wěn)定理論與技術(shù)、邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)、邊坡穩(wěn)定的自動(dòng)化監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)、邊坡破壞的防治的自動(dòng)化監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)、邊坡破壞的防治理論與技術(shù)。(2)礦山壓力與圍巖控制：以工程地質(zhì)學(xué)、巖石力礦山壓力與圍巖控制：以工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、斷裂力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、斷裂力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、材料力學(xué)以及非線性科學(xué)等為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究、材料力學(xué)以及非線性科學(xué)等為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究不同開采方法的采場與井巷的礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律不同開采方法的采場與井巷的礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律，圍巖控制理論與技術(shù)，以及研制開發(fā)相應(yīng)監(jiān)測，圍巖控制理論與技術(shù)，以及研制開發(fā)相應(yīng)監(jiān)測儀器儀表與圍巖控制設(shè)備和產(chǎn)品，研究采場與井儀器儀表與圍巖控制設(shè)備和產(chǎn)品，研究采場與井巷頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、沖擊礦壓、頂板大面積來巷頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、沖擊礦壓、頂板大面積來壓等災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理、規(guī)律與防治理論和技術(shù)。它涉及：采煤方法采煤方法礦山壓力與圍巖控制礦山壓力與圍巖控制機(jī)電設(shè)備機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化與通信技術(shù)自動(dòng)化與通信技術(shù)開采的安全技術(shù)開采的安全技術(shù)瓦斯等伴生資源開采瓦斯等伴生資源開采地面沉陷保護(hù)地面沉陷保護(hù)露天開采與邊坡穩(wěn)定露天開采與邊坡穩(wěn)定礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與重建礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與重建系統(tǒng)工程與信息化技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。世界其他國家地下開采的產(chǎn)量比例有很大差異。世界其他國家地下開采的產(chǎn)量比％以上。它涉及：工程技術(shù)。資源回收率的開采方法、工藝和技術(shù)。等多學(xué)科的交叉研究。(10)煤礦安全監(jiān)測與預(yù)警：綜合運(yùn)用煤礦安全工煤礦安全監(jiān)測與預(yù)警：綜合運(yùn)用煤礦安全工程與監(jiān)測原理、電子技術(shù)、信息傳輸與處理技術(shù)程與監(jiān)測原理、電子技術(shù)、信息傳輸與處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等開發(fā)研制新型、準(zhǔn)確、高效的煤、計(jì)算機(jī)技術(shù)等開發(fā)研制新型、準(zhǔn)確、高效的煤礦安全監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)。煤炭是世界上儲量最多、分布最廣的常規(guī)能源資煤炭是世界上儲量最多、分布最廣的常規(guī)能源資源，其中源，其中 90％集中在蘇聯(lián)、美國、中國、澳大利％集中在蘇聯(lián)、美國、中國、澳大利亞、德國、印度、南非、波蘭、英國和加拿大等亞、德國、印度、南非、波蘭、英國和加拿大等10個(gè)國家。顯然，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對能源的需求量將越來越大，因此顯然，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對能源的需求量將越來越大，因此，研究煤炭的高效、安全、高采出率開采是十分重要，研究煤炭的高效、安全、高采出率開采是十分重要的問題。 國外重要的煤礦開采學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)1．美國．美國美國的煤炭科研工作主要由政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)研究與發(fā)美國的煤炭科研工作主要由政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)研究與發(fā)展機(jī)構(gòu)、大學(xué)展機(jī)構(gòu)、大學(xué) (學(xué)院學(xué)院 )及民間咨詢機(jī)構(gòu)四部分組成?，F(xiàn)在俄聯(lián)邦批準(zhǔn)在原現(xiàn)在俄聯(lián)邦批準(zhǔn)在原 24個(gè)部級院所的基礎(chǔ)上成立個(gè)部級院所的基礎(chǔ)上成立 5個(gè)個(gè)煤炭科學(xué)中心：煤炭科學(xué)中心：①① 國家礦業(yè)科學(xué)中心；國家礦業(yè)科學(xué)中心；②② 地質(zhì)力學(xué)和礦山測量科學(xué)中心；地質(zhì)力學(xué)和礦山測量科學(xué)中心；③③ 俄羅斯煤炭工業(yè)安全科學(xué)中心；俄羅斯煤炭工業(yè)安全科學(xué)中心；④④ 庫茲巴斯采礦工藝科學(xué)中心；庫茲巴斯采礦工藝科學(xué)中心；⑤⑤ 露天采礦工藝科學(xué)中心。這些大學(xué)除培養(yǎng)采礦專門人才外，還承擔(dān)重要的礦業(yè)科研項(xiàng)目。5．波蘭．波蘭波蘭從事煤炭科研的主要機(jī)構(gòu)有：采礦研究總院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、考瑪格采礦機(jī)械化中心 (KOMAG)和艾瑪格采礦電氣和艾瑪格采礦電氣化與自動(dòng)化中心化與自動(dòng)化中心 (EMAG)。 CANMET的的采礦研究所由以下六個(gè)研究室組成：采礦研究所由以下六個(gè)研究室組成：①① 加拿大易爆氣體實(shí)驗(yàn)室加拿大易爆氣體實(shí)驗(yàn)室 (CEAL)。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。在新石器時(shí)代，我國就出現(xiàn)了精煤制品飾物。盡管當(dāng)時(shí)都是手工作業(yè)的煤窯，但因其開采利用早盡管當(dāng)時(shí)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，于其他國家，因此， 17世紀(jì)以前，中國煤炭開采技世紀(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。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。除地下開采以外，對于埋深較淺、厚度較大的煤除地下開采以外，對于埋深較淺、厚度較大的煤田采用露天開采方法。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煤法中的一種，這種采煤方法最早于 20世紀(jì)世紀(jì) 40年代年代始于法國、東歐等國。我國已將這項(xiàng)技術(shù)用于頂板堅(jiān)硬和煤層堅(jiān)硬，高瓦斯我國已將這項(xiàng)技術(shù)用于頂板堅(jiān)硬和煤層堅(jiān)硬，高瓦斯且有突出危險(xiǎn)、易燃、大傾角且有突出危險(xiǎn)、易燃、大傾角 (煤層傾角煤層傾角 ≥25)等難采厚等難采厚煤層中，均取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)正在基于彈塑性力學(xué)、損傷力學(xué)、散體力學(xué)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、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)地研究深入系統(tǒng)地研究