【正文】 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。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)、井下運輸和選煤瓦斯、煤塵和火災(zāi)防治、采煤技術(shù)、井下運輸和選煤等領(lǐng)域，德國都處于世界領(lǐng)先水平。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。、現(xiàn)狀與趨勢人類利用煤炭資源已有數(shù)千年歷史。1．采煤方法．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。高效、高產(chǎn)量、高煤炭采出率的綜合機械化采煤高效、高產(chǎn)量、高煤炭采出率的綜合機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有力配套設(shè)備和優(yōu)化工作面布煤層條件的大型強有力配套設(shè)備和優(yōu)化工作面布置是目前各國主攻的方向之一。二是難采厚煤層的安全高效開采。露天開采具有機械化程度高、安全、效率高、產(chǎn)量大等特點，但適用條件受到安全、效率高、產(chǎn)量大等特點，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。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，將巖體作為隨機介質(zhì)的可靠性研究等。在采場礦山壓力監(jiān)測中，目前除采用傳統(tǒng)的機械式儀器，如圓圖自測中，目前除采用傳統(tǒng)的機械式儀器，如圓圖自記儀、壓力盒、測桿等外，近年來開發(fā)了許多電記儀、壓力盒、測桿等外，近年來開發(fā)了許多電子、光學(xué)、聲學(xué)等監(jiān)測儀器儀表，如支架工作阻子、光學(xué)、聲學(xué)等監(jiān)測儀器儀表，如支架工作阻力量測的電子儀表系統(tǒng)、頂?shù)装逡平康募t外觀力量測的電子儀表系統(tǒng)、頂?shù)装逡平康募t外觀測、巷道松動圈的超聲探測等。在一些重要問題研究中，均采用三維模擬試驗，試驗臺研制重要問題研究中，均采用三維模擬試驗，試驗臺研制、數(shù)據(jù)采集和處理方面均有了長足進步。采場圍巖控制是煤礦開采中的重要研究內(nèi)容之一采場圍巖控制是煤礦開采中的重要研究內(nèi)容之一，隨著技術(shù)進步，采場的圍巖控制技術(shù)仍有很大，隨著技術(shù)進步，采場的圍巖控制技術(shù)仍有很大的提升空間。在邊坡破壞模式和臨界破壞面確定方面主要是基于邊坡巖體的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)破壞面確定方面主要是基于邊坡巖體的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面分布和相似模擬試驗方法。邊坡穩(wěn)定監(jiān)測中，已經(jīng)采用紅外測距技術(shù)和邊坡穩(wěn)定監(jiān)測中，已經(jīng)采用紅外測距技術(shù)和 GPS系統(tǒng)等。巷道錨桿支護的理論方面，傳統(tǒng)理論有：懸吊理論巷道錨桿支護的理論方面，傳統(tǒng)理論有：懸吊理論、組合梁理論、組合拱、組合梁理論、組合拱 (壓縮拱壓縮拱 )理論，近年來又發(fā)理論，近年來又發(fā)展了最大水平應(yīng)力理論、圍巖強度強化理論。經(jīng)過幾十年的研究與實踐，在礦山地表沉陷監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理、礦山地表沉陷的在礦山地表沉陷監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理、礦山地表沉陷的預(yù)測預(yù)報、礦山開采沉陷控制以及預(yù)測預(yù)報、礦山開采沉陷控制以及 “三下三下 ”采煤等領(lǐng)采煤等領(lǐng)域取得了大量研究成果。在長壁工作面生產(chǎn)自動化方面，近自動化方面，近 20年來，國內(nèi)外都在致力于液壓年來，國內(nèi)外都在致力于液壓支架電液控制系統(tǒng)研制與應(yīng)用，即采用機電一體支架電液控制系統(tǒng)研制與應(yīng)用，即采用機電一體化對液壓支架的液壓回路進行控制，其目的是實化對液壓支架的液壓回路進行控制，其目的是實現(xiàn)綜采工作面液壓支架操作自動化。美國、澳大利亞、德國等的液壓支架普遍使用了電液控制澳大利亞、德國等的液壓支架普遍使用了電液控制系統(tǒng)。井下打世界主要產(chǎn)煤國都十分重視開發(fā)煤層氣。波蘭有主要采用井下長孔抽放煤層氣。水系。模式。這三種方式各有優(yōu)缺點?？梢悦旱V開采的科學(xué)理論與技術(shù)是近幾十年的事情。煤礦、頂板事故、機電事故、安全爆破等多個方面。露天開采的優(yōu)勢，也是對我國露天開采的挑戰(zhàn)。同都面臨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)條件下的完善和重建。在已加強基礎(chǔ)理論研究與高新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用。在環(huán)保問題日益突出的今天，礦霧等環(huán)境問題。我國煤礦開采綜合機械％。近十年來，我國國有重點煤礦的百萬噸死發(fā)達國家。不會改變。國的重視，被譽為第二代采煤方法。耕地生產(chǎn)力等方面的影響機制。我國目前礦區(qū)土地復(fù)采煤破壞土地的數(shù)量最大?？碧剑源_定鉆井的最佳位置。目前，全世界每年因采。后又研發(fā)了 PMPM3和和 PM31系列系列 (1998年年 )。在未來發(fā)展與研究中，利用現(xiàn)代測繪技術(shù)中，利用現(xiàn)代測繪技術(shù) (RS、 GPS、 DInSAR、GIS)，在沉陷監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理與分析、沉陷控制措，在沉陷監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理與分析、沉陷控制措施決策中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究；充分考慮地質(zhì)采礦條件施決策中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究；充分考慮地質(zhì)采礦條件、含水層失水固結(jié)的地表動態(tài)移動變形過程的預(yù)計、含水層失水固結(jié)的地表動態(tài)移動變形過程的預(yù)計理論和方法研究；地表非連續(xù)變形機理與預(yù)測預(yù)報理論和方法研究；地表非連續(xù)變形機理與預(yù)測預(yù)報技術(shù)研究；處于礦井環(huán)境中的各類煤柱長期穩(wěn)定性技術(shù)研究；處于礦井環(huán)境中的各類煤柱長期穩(wěn)定性設(shè)計理論和加固方法研究；礦山壓力、圍巖控制和設(shè)計理論和加固方法研究；礦山壓力、圍巖控制和地表沉陷統(tǒng)一模型的理論研究；廢棄礦井誘發(fā)大面地表沉陷統(tǒng)一模型的理論研究；廢棄礦井誘發(fā)大面積沉陷災(zāi)害的機理、條件與規(guī)律研究。錨桿鉆機方面，國外多采用掘錨聯(lián)合機組，其中以澳大利亞的技術(shù)較為先進，國內(nèi)多機組，其中以澳大利亞的技術(shù)較為先進，國內(nèi)多采用單體鉆機。德國、法國、俄羅斯目前煤礦巷道支護中均以錨桿為主。在滑坡預(yù)測預(yù)報方面，分形幾何理論、灰色系統(tǒng)理論、分岔與突變理，分形幾何理論、灰色系統(tǒng)理論、分岔與突變理論、流變學(xué)理論等有了一定發(fā)展。邊坡巖體強度測定方面，目前仍以室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測試相結(jié)合的方法為主。在柱式體系采煤法中，目前世界各國均發(fā)展錨桿支護方法。在模擬計算的軟件使用上，目前國內(nèi)外仍以外仍以 ANSYS(有限元有限元 )、 FLAC2D、 FLAC3D(有限差有限差分分 )、 UDEC2D、 UDEC3D(離散元離散元 )為主。礦山壓力理論研究是煤礦開采中十分活躍的一個學(xué)術(shù)研究方向研究是煤礦開采中十分活躍的一個學(xué)術(shù)研究方向，今后還將針對不同的煤層條件和采煤方法進行，今后還將針對不同的煤層條件和采煤方法進行系統(tǒng)的研究，完善采場圍巖控制理論。礦山壓力理論研究主要是指針對煤礦開采特點，利用彈性力學(xué)、材料力是指針對煤礦開采特點，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)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、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。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。我國已將這項技術(shù)用于頂板堅硬和煤層堅硬，高瓦斯我國已將這項技術(shù)用于頂板堅硬和煤層堅硬，高瓦斯且有突出危險、易燃、大傾角且有突出危險、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)濟效益。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。盡管當(dāng)時都是手工作業(yè)的煤窯，但因其開采利用早盡管當(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，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。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。5．波蘭．波蘭波蘭從事煤炭科研的主要機構(gòu)有：采礦研究總院波蘭從事煤炭科研的主要機構(gòu)有：采礦研究總院 (GIG)、考瑪格采礦機械化中心、考瑪格采礦機械化中心 (KOMAG)和艾瑪格采礦電氣和艾瑪格采礦電氣化與自動化中心化與自動化中心 (EMAG)?，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個部級院所的基礎(chǔ)上成立個部級院所的基礎(chǔ)上成立 5個個煤炭科學(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。顯然，經(jīng)濟的發(fā)展對能源的需求量將越來越大，因此顯然，經(jīng)濟的發(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。(10)煤礦安全監(jiān)測與預(yù)警：綜合運用煤礦安全工煤礦安全監(jiān)測與預(yù)警：綜合運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)、計算機技術(shù)等開發(fā)研制新型、準(zhǔn)確、高效的煤、計算機技術(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)。資源回收率的開采方法、工藝和技術(shù)。世界其他國家地下開采的產(chǎn)量比％以上。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電設(shè)備機電設(shè)備自動化與通信技術(shù)自動化與通信技術(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地面沉陷保護露天開采與邊坡穩(wěn)定露天開采與邊坡穩(wěn)定礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護與重建礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護與重建系統(tǒng)工程與信息化技術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域。(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、邊坡穩(wěn)定坡的穩(wěn)定理論與技術(shù)、邊坡優(yōu)化設(shè)計、邊坡穩(wěn)定的自動化監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)、邊坡破壞的防治的自動化監(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)。個國家。及民間咨詢機構(gòu)四部分組成。重要的礦業(yè)科研項目。②② 加拿大采礦技術(shù)實驗室加拿大采礦技術(shù)實驗室 (CMTL)。公元前新石器時代，我國就出現(xiàn)了精煤制品飾物。多的國家。我國于始于法國、東歐等國。放煤的自動控制技術(shù)等。該學(xué)露天礦開采、規(guī)劃、設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。了關(guān)鍵層理論。探測技術(shù)也開始用于礦山壓力監(jiān)測與研究。其中通過人工支護物等實現(xiàn)對采場圍巖的控制。隨著合理邊坡角是露天礦邊坡研究的核心問題。有限元、邊法，在露天礦邊坡研究中有所應(yīng)用。美國、澳大利亞由于煤層條件好錨桿支護技術(shù)。目前雖然體的峰值強度及殘余強度均能得到強化。通過對沉陷現(xiàn)象的觀測分析，沉陷預(yù)測預(yù)報。液壓支架計劃。由于產(chǎn)品的等型號。 20世紀(jì)世紀(jì) 80年代初，美國開始試驗應(yīng)用常規(guī)油年代初，美國開始試驗應(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。俄羅斯和烏克蘭十分重視煤層氣資源的開發(fā)。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多年時間。(4)礦區(qū)大氣、水、土壤等污染的防治技術(shù)。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(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(xué)模型。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。我國煤礦開采技術(shù)水平參差不齊，既有處于世界先進水平的礦開采技術(shù)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。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 。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。(2)建立綠色開采理論與技術(shù)體系。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。但總體水平上，我國煤礦開采的技術(shù)水平比較落后。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。(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，研究實時工藝控制方法，以實現(xiàn)對氣化工作面，研究實時工藝控制方法，以實現(xiàn)對氣化工作面的控制。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)計要點、礦區(qū)固體廢棄物的綜合利用置技術(shù)與設(shè)計要點、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)。在土地復(fù)墾方面，主要集中于復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計、在土地復(fù)墾方面，主要集中于復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計、工程復(fù)墾技術(shù)和生物復(fù)墾技術(shù)的研究。20世紀(jì)世紀(jì) 80年代末，我國開始引進美國煤層氣開發(fā)年代末，我國開始引進美國煤層氣開發(fā)技術(shù)，開始了煤層氣開采的系統(tǒng)研究與應(yīng)用。主要產(chǎn)煤國在繼續(xù)改進井下抽放技術(shù)的同時，大力要產(chǎn)煤國在繼續(xù)改進井下抽放技術(shù)的同時，大力推廣地面鉆井技術(shù)開采煤層氣。制系統(tǒng)沒有得到推廣應(yīng)用。壁工作面首先使用電子控制的液壓支架。預(yù)測預(yù)報方法。越來越廣泛的錨桿應(yīng)用技術(shù)。西歐、中歐一些主要產(chǎn)煤％?？紤]到邊坡巖體的強度等參數(shù)、邊界載荷等用。更大，因此邊坡問題