【正文】 ? (2)建立綠色開采理論與技術(shù)體系。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。? 根據(jù)國(guó)內(nèi)外煤礦開采學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)我國(guó)根據(jù)國(guó)內(nèi)外煤礦開采學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)我國(guó)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(guó)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(guó)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)。同時(shí)還需建立新的理論體系以適應(yīng)現(xiàn)代化煤礦開采時(shí)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。? 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(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐，煤礦開采的基礎(chǔ)雖然經(jīng)過長(zhǎng)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(duì)開采的一些理論已經(jīng)形成了比較完整的體系，對(duì)開采的一些基本規(guī)律認(rèn)識(shí)清楚，但是隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，開基本規(guī)律認(rèn)識(shí)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(guó)家、社會(huì)對(duì)煤礦開采方法與規(guī)模的變化，以及國(guó)家、社會(huì)對(duì)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。在環(huán)保問題日益突出的今天，煤礦開采如何面對(duì)環(huán)境保護(hù)與生態(tài)重建的壓力，煤礦開采如何面對(duì)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。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。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(chǎng)等。據(jù)此推算，全國(guó)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。? 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(guó)重點(diǎn)煤礦平均每開采據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)重點(diǎn)煤礦平均每開采 1萬(wàn)萬(wàn) t煤炭要破煤炭要破壞壞 ?，F(xiàn)代的遙控自動(dòng)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。? 自動(dòng)化開采技術(shù)在我國(guó)剛剛起步，而且目前還沒自動(dòng)化開采技術(shù)在我國(guó)剛剛起步，而且目前還沒有形成具有我國(guó)獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、性能穩(wěn)定有形成具有我國(guó)獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、性能穩(wěn)定的系列產(chǎn)品，同時(shí)在煤礦機(jī)電產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、的系列產(chǎn)品，同時(shí)在煤礦機(jī)電產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、自動(dòng)控制系統(tǒng)以及軟件開發(fā)方面尚存在許多不足自動(dòng)控制系統(tǒng)以及軟件開發(fā)方面尚存在許多不足。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(wàn)萬(wàn) 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(yíng)、設(shè)備大型化、開采工藝多樣化，這些都是約化經(jīng)營(yíng)、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(shì)，也是對(duì)我國(guó)露天開采的挑戰(zhàn)。我國(guó)煤礦開采綜合機(jī)械化程度低帶來(lái)了用人多、安全條件差、效率低、經(jīng)濟(jì)化程度低帶來(lái)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。世界采煤發(fā)達(dá)國(guó)家的綜合機(jī)械化程度達(dá)到械化程度達(dá)到 80％～％～ 100％。全國(guó)國(guó)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(guó)％，而國(guó)有重點(diǎn)煤礦的煤炭產(chǎn)量不到全國(guó)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(guó)總產(chǎn)量的一半，地方煤礦的機(jī)械化程度更低。但總體水平上，我國(guó)煤礦開采的技術(shù)水平比較落后。我國(guó)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。? 2．機(jī)械化與自動(dòng)化開采．機(jī)械化與自動(dòng)化開采? 煤礦開采的根本出路在于機(jī)械化和自動(dòng)化。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(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展造成了惡礦開采的健康發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展造成了惡劣的影響。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。近十年來(lái)，我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦的百萬(wàn)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(guó)為人的水平上，而美國(guó)為 。煤礦事故的死亡人數(shù)約占全國(guó)工礦企業(yè)死亡人數(shù)的約占全國(guó)工礦企業(yè)死亡人數(shù)的 51％，事故居全國(guó)各行％，事故居全國(guó)各行業(yè)的首位，百萬(wàn)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(wàn)噸死亡率和死亡人數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界發(fā)達(dá)國(guó)家。隨著采礦工業(yè)的發(fā)展，也給礦山帶來(lái)新的突出問題，隨著采礦工業(yè)的發(fā)展，也給礦山帶來(lái)新的突出問題，特別是煤礦安全問題尤為突出。近十余年來(lái)，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。? 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(guó)科研、高校和煤炭等部門煤礦的安全開采一直是我國(guó)科研、高校和煤炭等部門重點(diǎn)研究和解決的重要課題。? 然而近些年來(lái)，隨著環(huán)保等要求的日益提高和資源問然而近些年來(lái)，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(guó)安全、高效、高采出率、舒適的綠色環(huán)保開采，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供煤炭能源及伴生資源?？梢哉f(shuō)從說(shuō)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(dòng)化階段。? 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。? 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(duì)煤礦開采的要求也越來(lái)越高進(jìn)步和科技發(fā)展，對(duì)煤礦開采的要求也越來(lái)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。? 能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，煤炭是能源的主體，尤能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，煤炭是能源的主體，尤其在我國(guó)，煤炭在一次能源中的主導(dǎo)地位短期內(nèi)其在我國(guó)，煤炭在一次能源中的主導(dǎo)地位短期內(nèi)不會(huì)改變。? (3)研究地下氣化過程控制技術(shù)，對(duì)氣化狀態(tài)參數(shù)研究地下氣化過程控制技術(shù)，對(duì)氣化狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)測(cè)量、分析、調(diào)解，并進(jìn)行反饋控制。? (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(duì)氣化工作面，研究實(shí)時(shí)工藝控制方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣化工作面的控制。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(chǎng)、開展理論研究，研究地下氣化過程中溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)、流動(dòng)場(chǎng)、氣化空間擴(kuò)展規(guī)律，并確定其濃度場(chǎng)、流動(dòng)場(chǎng)、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。? 蘇聯(lián)、美國(guó)、德國(guó)、日本等都在蘇聯(lián)、美國(guó)、德國(guó)、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(guó)于就進(jìn)行了煤炭地下氣化試驗(yàn)與研究，我國(guó)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)。地下氣化爐。目前煤炭地下氣化的基本方式有三種：一是無(wú)井目前煤炭地下氣化的基本方式有三種：一是無(wú)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。? 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。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(guó)的重視，被譽(yù)為第二代采煤方法。? 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(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生控制地燃燒，通過對(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。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(chǎng)的綠化技術(shù)。? (4)礦區(qū)大氣、水、土壤等污染的防治技術(shù)。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)。? (3)礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建的理論與技術(shù)。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。? (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(duì)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(duì)策。利用 3S等技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)礦區(qū)環(huán)等技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)礦區(qū)環(huán)境演變的方法；揭示主要環(huán)境影響的時(shí)空變化規(guī)境演變的方法；揭示主要環(huán)境影響的時(shí)空變化規(guī)律以及影響程度的綜合評(píng)價(jià)；深入揭示采礦對(duì)環(huán)律以及影響程度的綜合評(píng)價(jià)；深入揭示采礦對(duì)環(huán)境的影響機(jī)理，特別是對(duì)景觀格局與地表覆蓋、境的影響機(jī)理，特別是對(duì)景觀格局與地表覆蓋、耕地生產(chǎn)力等方面的影響機(jī)制。學(xué)術(shù)研究方面，目前國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究的領(lǐng)域是：方面，目前國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究的領(lǐng)域是：? (1)采礦對(duì)環(huán)境的影響及其演變，含演變的監(jiān)測(cè)和采礦對(duì)環(huán)境的影響及其演變，含演變的監(jiān)測(cè)和演變機(jī)理與規(guī)律。? 在土地復(fù)墾方面，主要集中于復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計(jì)、在土地復(fù)墾方面，主要集中于復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計(jì)、工程復(fù)墾技術(shù)和生物復(fù)墾技術(shù)的研究。我國(guó)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。德國(guó)礦區(qū)的土地復(fù)墾率在土地復(fù)墾率在 70％以上。? 美國(guó)礦區(qū)的土地復(fù)墾率平均為美國(guó)礦區(qū)的土地復(fù)墾率平均為 80％。此外，礦區(qū)產(chǎn)生的大量廢氣、廢水、廢渣嚴(yán)重污染了礦區(qū)的空氣和大量廢氣、廢水、廢渣嚴(yán)重污染了礦區(qū)的空氣和水系。我國(guó)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(wàn)～萬(wàn)～ hm2的速度遞增。? 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(guó)目前累計(jì)工礦破壞土地約我國(guó)目前累計(jì)工礦破壞土地約 400萬(wàn)萬(wàn) hm2，其中，其中采煤破壞土地的數(shù)量最大。目前我國(guó)的煤炭、石油、地礦系統(tǒng)等在前我國(guó)的煤炭、石油、地礦系統(tǒng)等在 20多個(gè)礦區(qū)多個(gè)礦區(qū)打了打了 80多口煤層氣勘探和生產(chǎn)試驗(yàn)井。? 20世紀(jì)世紀(jì) 80年代末，我國(guó)開始引進(jìn)美國(guó)煤層氣開發(fā)年代末，我國(guó)開始引進(jìn)美國(guó)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。俄羅斯和烏克蘭十分重視煤層氣資源的開發(fā)。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。波蘭有 18座地下座地下煤礦擁有瓦斯抽放系統(tǒng)。德國(guó)主要采用井下長(zhǎng)孔抽放煤層氣。? 英國(guó)的一些高瓦斯煤礦井下煤層氣抽放也有很長(zhǎng)英國(guó)的一些高瓦斯煤礦井下煤層氣抽放也有很長(zhǎng)歷史，但煤層氣開發(fā)重點(diǎn)也轉(zhuǎn)入地面開發(fā)。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(cè)和地震，阿莫科澳大利亞石油公司采用航空磁測(cè)和地震勘探，以確定鉆井的最