【正文】 核心，它包含采煤系統(tǒng)和采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(xiàng)主要內(nèi)容。隋、唐至元代，煤炭開采更為普遍，在地質(zhì)、開拓隋、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、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。、現(xiàn)狀與趨勢人類利用煤炭資源已有數(shù)千年歷史。⑤⑤ 互勒多礦山實(shí)驗(yàn)室互勒多礦山實(shí)驗(yàn)室 (VDML)。波蘭在波蘭在 “三下三下 ”開采、沖擊礦壓的理論和應(yīng)用技術(shù)研究開采、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。此外，維多利亞州的電力委員會建有幾個實(shí)驗(yàn)室，研究褐煤的開采、儲存、力委員會建有幾個實(shí)驗(yàn)室，研究褐煤的開采、儲存、運(yùn)輸和發(fā)電等。在礦山壓力控制、井下降溫、瓦斯、煤塵和火災(zāi)防治、采煤技術(shù)、井下運(yùn)輸和選煤瓦斯、煤塵和火災(zāi)防治、采煤技術(shù)、井下運(yùn)輸和選煤等領(lǐng)域，德國都處于世界領(lǐng)先水平。國家政府科研機(jī)構(gòu)主要有能源部所屬的聯(lián)邦能源研究國家政府科研機(jī)構(gòu)主要有能源部所屬的聯(lián)邦能源研究院（院（ FEI），此外由各大學(xué)采礦系聯(lián)合組成的礦物研究），此外由各大學(xué)采礦系聯(lián)合組成的礦物研究所也發(fā)揮著重要作用，如弗吉尼亞大學(xué)工業(yè)學(xué)院與弗所也發(fā)揮著重要作用，如弗吉尼亞大學(xué)工業(yè)學(xué)院與弗吉尼亞州立大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)、明尼蘇達(dá)大吉尼亞州立大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)、明尼蘇達(dá)大學(xué)等。煤炭開采是提供煤炭能源的根本方法，我國的煤煤炭開采是提供煤炭能源的根本方法，我國的煤炭資源總量居世界首位，但人均煤炭產(chǎn)量不高，炭資源總量居世界首位，但人均煤炭產(chǎn)量不高，甚至十分短缺，人均煤炭產(chǎn)量僅居世界第甚至十分短缺，人均煤炭產(chǎn)量僅居世界第 8位。我國能源資源賦存現(xiàn)狀決定了我國能源開發(fā)以煤炭為我國能源資源賦存現(xiàn)狀決定了我國能源開發(fā)以煤炭為主的現(xiàn)狀在短期內(nèi)不會改變。(11)與環(huán)境協(xié)調(diào)的開采理論與技術(shù)：綜合運(yùn)用采與環(huán)境協(xié)調(diào)的開采理論與技術(shù)：綜合運(yùn)用采礦工程理論與技術(shù)、環(huán)境科學(xué)與技術(shù)、工程地質(zhì)礦工程理論與技術(shù)、環(huán)境科學(xué)與技術(shù)、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、林業(yè)科學(xué)與工程、農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程與水文地質(zhì)、林業(yè)科學(xué)與工程、農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程、資源與環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)等，系統(tǒng)研究和建立與環(huán)境、資源與環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)等，系統(tǒng)研究和建立與環(huán)境協(xié)調(diào)的開采理論與技術(shù)體系，保障煤炭資源開采協(xié)調(diào)的開采理論與技術(shù)體系，保障煤炭資源開采與環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。控制等技術(shù)。農(nóng)田、水系等的保護(hù)技術(shù)。目前已形成了許多研究方向。率地開采煤炭資源以及伴生的其他礦物資源等。第 1講 煤礦開采簡介、現(xiàn)狀與趨勢國內(nèi)外發(fā)展回顧、現(xiàn)狀與趨勢 學(xué)科定義與研究對象煤礦開采煤礦開采 (coal mining)是指綜合運(yùn)用煤礦開采學(xué)是指綜合運(yùn)用煤礦開采學(xué)、礦山壓力及控制、煤礦地質(zhì)學(xué)、煤礦安全科學(xué)、礦山壓力及控制、煤礦地質(zhì)學(xué)、煤礦安全科學(xué)與技術(shù)等理論，按科學(xué)的工程程序，使用一定的與技術(shù)等理論，按科學(xué)的工程程序，使用一定的機(jī)電設(shè)備及配套系統(tǒng)采出地下煤炭以及伴生資源機(jī)電設(shè)備及配套系統(tǒng)采出地下煤炭以及伴生資源的一種工程活動和科學(xué)技術(shù)。煤礦開采研究的目的是綜合利用現(xiàn)代科學(xué)理論與煤礦開采研究的目的是綜合利用現(xiàn)代科學(xué)理論與相關(guān)工程技術(shù)，深入分析、研究煤礦開采復(fù)雜多相關(guān)工程技術(shù)，深入分析、研究煤礦開采復(fù)雜多變的客觀條件，掌握和利用煤礦開采的基本規(guī)律變的客觀條件，掌握和利用煤礦開采的基本規(guī)律，系統(tǒng)地研究和開發(fā)高效、安全、高資源回收率，系統(tǒng)地研究和開發(fā)高效、安全、高資源回收率和舒適作業(yè)條件的現(xiàn)代化煤礦開采的科學(xué)理論與和舒適作業(yè)條件的現(xiàn)代化煤礦開采的科學(xué)理論與工程技術(shù)。等多個學(xué)科門類。(4)深部開采：針對礦井開采水平逐年延伸，深部深部開采：針對礦井開采水平逐年延伸，深部開采問題逐漸嚴(yán)重的情況，研究深部礦井與高應(yīng)開采問題逐漸嚴(yán)重的情況，研究深部礦井與高應(yīng)力開采條件下的沖擊礦壓、瓦斯突出等動力異常力開采條件下的沖擊礦壓、瓦斯突出等動力異常災(zāi)害發(fā)生機(jī)理與防治技術(shù)；深部開采條件下，采災(zāi)害發(fā)生機(jī)理與防治技術(shù)；深部開采條件下，采場與巷道頂板災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理與防治理論技術(shù)，場與巷道頂板災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理與防治理論技術(shù)，以及采場與巷道圍巖控制理論與技術(shù)、礦井頂?shù)滓约安蓤雠c巷道圍巖控制理論與技術(shù)、礦井頂?shù)装逅姆乐卫碚撆c技術(shù)、礦井降溫理論與技術(shù)。(8)計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息化技術(shù)：以采礦學(xué)、運(yùn)籌學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息化技術(shù)：以采礦學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等為基礎(chǔ)，研究、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等為基礎(chǔ)，研究與開發(fā)煤礦企業(yè)的信息化管理決策系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)與開發(fā)煤礦企業(yè)的信息化管理決策系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、煤礦開采的仿真與優(yōu)化。與環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，新主的現(xiàn)狀在短期內(nèi)不會改變。位。學(xué)等。等領(lǐng)域，德國都處于世界領(lǐng)先水平。運(yùn)輸和發(fā)電等。方面具有很高的學(xué)術(shù)水平。⑥⑥ 開普布雷煤炭研究實(shí)驗(yàn)室開普布雷煤炭研究實(shí)驗(yàn)室 (CBCRL)。我國不僅是當(dāng)人類利用煤炭資源已有數(shù)千年歷史。從明朝到鴉片戰(zhàn)爭以前，當(dāng)技術(shù)都有了一定發(fā)展。根據(jù)不同的礦山地質(zhì)及技術(shù)煤工藝兩項(xiàng)主要內(nèi)容。的比重也有所差別。置是目前各國主攻的方向之一。方面，取得了重要研究成果。二是難采厚煤層的安全高效開采。不等。埋深的限制，同時對地表和生態(tài)環(huán)境破壞較大。程控制，保障煤礦安全、經(jīng)濟(jì)地開采。將巖體作為隨機(jī)介質(zhì)的可靠性研究等。在放頂煤開采中的工作阻力問題入分析和確定。采用電子儀器儀測、巷道松動圈的超聲探測等。值模擬技術(shù)，其中三維數(shù)值模擬技術(shù)逐步成為主體。、數(shù)據(jù)采集和處理方面均有了長足進(jìn)步。美國使用構(gòu)成了長壁法的綜合機(jī)械化采煤工藝。的提升空間。自從工藝與運(yùn)輸?shù)刃枰＿吰碌姆€(wěn)定計(jì)算與面分布和相似模擬試驗(yàn)方法。邊坡工程的系統(tǒng)分析原理和非線性動力泛應(yīng)用。系統(tǒng)等。英國在架。最大展了最大水平應(yīng)力理論、圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論。在工的高強(qiáng)度錨桿和樹脂錨固劑。域取得了大量研究成果。技術(shù)，以強(qiáng)化建筑物自身結(jié)構(gòu)為核心的防護(hù)技術(shù)。它綜合應(yīng)用現(xiàn)綜采工作面液壓支架操作自動化。微處理機(jī)控制的液壓支架。系統(tǒng)。應(yīng)用效果良好。井下打長孔抽放瓦斯是常規(guī)技術(shù)，也是控制煤礦瓦斯事長孔抽放瓦斯是常規(guī)技術(shù)，也是控制煤礦瓦斯事故的有效措施。澳大利亞的煤層氣資源主要分布在悉尼煤田和鮑澳大利亞的煤層氣資源主要分布在悉尼煤田和鮑恩煤田。波蘭有 18座地下座地下煤礦擁有瓦斯抽放系統(tǒng)。目前我國的煤炭、石油、地礦系統(tǒng)等在前我國的煤炭、石油、地礦系統(tǒng)等在 20多個礦區(qū)多個礦區(qū)打了打了 80多口煤層氣勘探和生產(chǎn)試驗(yàn)井。美國礦區(qū)的土地復(fù)墾率平均為美國礦區(qū)的土地復(fù)墾率平均為 80％。學(xué)術(shù)研究方面，目前國內(nèi)外重點(diǎn)研究的領(lǐng)域是：方面，目前國內(nèi)外重點(diǎn)研究的領(lǐng)域是：(1)采礦對環(huán)境的影響及其演變，含演變的監(jiān)測和采礦對環(huán)境的影響及其演變，含演變的監(jiān)測和演變機(jī)理與規(guī)律。(3)礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建的理論與技術(shù)。8．煤炭地下氣化．煤炭地下氣化煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭直接進(jìn)行有煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭直接進(jìn)行有控制地燃燒，通過對煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生控制地燃燒，通過對煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。地下氣化爐。(3)研究地下氣化過程控制技術(shù)，對氣化狀態(tài)參數(shù)研究地下氣化過程控制技術(shù)，對氣化狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行及時測量、分析、調(diào)解，并進(jìn)行反饋控制?？梢哉f從說從 20世紀(jì)世紀(jì) 50年代開始，世界范圍內(nèi)的煤礦開采才進(jìn)年代開始，世界范圍內(nèi)的煤礦開采才進(jìn)入了大規(guī)模的機(jī)械化、半自動化階段。隨著采礦工業(yè)的發(fā)展，也給礦山帶來新的突出問題，隨著采礦工業(yè)的發(fā)展，也給礦山帶來新的突出問題，特別是煤礦安全問題尤為突出。煤礦重大和特大安全事故的不斷發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重制約了煤重大和特大安全事故的不斷發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重制約了煤礦開采的健康發(fā)展，對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展造成了惡礦開采的健康發(fā)展，對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展造成了惡劣的影響。全國國有重點(diǎn)煤礦的機(jī)械化程度不足械化程度不足 70%，綜合機(jī)械化程度不足，綜合機(jī)械化程度不足 50％，而國％，而國有重點(diǎn)煤礦的煤炭產(chǎn)量不到全國總產(chǎn)量的一半，地方有重點(diǎn)煤礦的煤炭產(chǎn)量不到全國總產(chǎn)量的一半，地方煤礦的機(jī)械化程度更低。自動化開采技術(shù)在我國剛剛起步，而且目前還沒自動化開采技術(shù)在我國剛剛起步，而且目前還沒有形成具有我國獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的、性能穩(wěn)定有形成具有我國獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的、性能穩(wěn)定的系列產(chǎn)品，同時在煤礦機(jī)電產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、的系列產(chǎn)品，同時在煤礦機(jī)電產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、自動控制系統(tǒng)以及軟件開發(fā)方面尚存在許多不足自動控制系統(tǒng)以及軟件開發(fā)方面尚存在許多不足。除此以外，還有大量的礦井矸石山、露天礦坑、露此以外，還有大量的礦井矸石山、露天礦坑、露天廢石場等。同時還需建立新的理論體系以適應(yīng)現(xiàn)代化煤礦開采時還需建立新的理論體系以適應(yīng)現(xiàn)代化煤礦開采需要，指導(dǎo)煤礦開采的健康發(fā)展。結(jié)合固體煤炭開采的理論與技術(shù)，綜合開采煤炭及瓦斯氣體與開采的理論與技術(shù)，綜合開采煤炭及瓦斯氣體與水等伴生資源，減少或消除煤礦開采引起的地表水等伴生資源，減少或消除煤礦開采引起的地表沉陷、矸石山占地、植被破壞等破壞環(huán)境與生態(tài)沉陷、矸石山占地、植被破壞等破壞環(huán)境與生態(tài)的狀況，加強(qiáng)地下與露天開采礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的重的狀況，加強(qiáng)地下與露天開采礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的重建工作，使煤礦生產(chǎn)做到與礦區(qū)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。(3)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究與高新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用。根據(jù)國內(nèi)外煤礦開采學(xué)科的發(fā)展趨勢，針對我國根據(jù)國內(nèi)外煤礦開采學(xué)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(diǎn)，圍繞煤煤礦開采的科技現(xiàn)狀和煤層賦存的特點(diǎn)，圍繞煤炭開發(fā)可持續(xù)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的需要，煤礦開采炭開發(fā)可持續(xù)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的需要，煤礦開采科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是：科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是：(1)綜合運(yùn)用采煤學(xué)、力學(xué)、電子、機(jī)電、信息、綜合運(yùn)用采煤學(xué)、力學(xué)、電子、機(jī)電、信息、通信、系統(tǒng)科學(xué)等理論與技術(shù)，開展高效、安全通信、系統(tǒng)科學(xué)等理論與技術(shù)，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(shù)開發(fā)。開采導(dǎo)致的地面建筑物與構(gòu)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(dá)國家的綜合機(jī)械化程度達(dá)到械化程度達(dá)到 80％～％～ 100％。2．機(jī)械化與自動化開采．機(jī)械化與自動化開采煤礦開采的根本出路在于機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界業(yè)的首位，百萬噸死亡率和死亡人數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界發(fā)達(dá)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(biāo)發(fā)展，因此煤題日益突出，煤礦開采也將向新的目標(biāo)發(fā)展，因此煤礦開采科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)煤炭及伴生資源的礦開采科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是實(shí)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(jīng)濟(jì)建設(shè)提供煤炭能源及伴生資源。能源是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，煤炭是能源的主體，尤能源是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，煤炭是能源的主體，尤其在我國，煤炭在一次能源中的主導(dǎo)地位短期內(nèi)其在我國，煤炭在一次能源中的主導(dǎo)地位短期內(nèi)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(jì)中葉以前世紀(jì)中葉以前就進(jìn)行了煤炭地下氣化試驗(yàn)與研究，我國于就進(jìn)行了煤炭地下氣化試驗(yàn)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(jìn)行了煤炭地下氣化山東新汶、黑龍江依蘭等地進(jìn)行了煤炭地下氣化試驗(yàn)。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(zhuǎn)化相結(jié)合，化三大工藝為一體，把煤的開采和轉(zhuǎn)化相結(jié)合，變物理采煤為化學(xué)采煤，省去了龐大的煤炭開采變物理采煤為化學(xué)采煤，省去了龐大的煤炭開采、運(yùn)輸、洗選、氣化等工藝和設(shè)備，深受世界各、運(yùn)輸、洗選、氣化等工藝和設(shè)備，深受世界各國的重視，被譽(yù)為第二代采煤方法。復(fù)墾土壤重構(gòu)的原理與方法、復(fù)墾土地景觀重構(gòu)與水土壤重構(gòu)的原理與方法、復(fù)墾土地景觀重構(gòu)與水土保持技術(shù)、快速恢復(fù)植被技術(shù)、復(fù)墾土地土壤土保持技術(shù)、快速恢復(fù)植被技術(shù)、復(fù)墾土地土壤改良與植物群落重建技術(shù)。利用 3S等技術(shù)動態(tài)監(jiān)測礦區(qū)環(huán)等技術(shù)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(jī)理，特別是對景觀格局與地表覆蓋、境的影響機(jī)理，特別是對景觀格局與地表覆蓋、耕地生產(chǎn)力等方面的影響機(jī)制。德國礦區(qū)的土地復(fù)墾率在土地復(fù)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(jì)工礦破壞土地約我國目前累計(jì)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(jié)合的方法回收采后，用地面鉆井和井下鉆孔相結(jié)合的方法回收煤層氣。在悉尼煤田，一些礦井已廣泛應(yīng)用水平鉆孔、斜交鉆孔和地面采空區(qū)垂直鉆孔抽放技術(shù)鉆孔、斜交鉆孔和地面采空區(qū)垂直鉆孔抽放技術(shù)，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(shù)上沒有新的進(jìn)斯抽放一般規(guī)模較小，幾十年技術(shù)上沒有新的進(jìn)展。6．煤層氣．煤層氣 (瓦斯瓦斯 )開采開采據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)據(jù)國際能源機(jī)構(gòu) (IEA)估計(jì)，全世界煤層氣資