【正文】 化。在未來發(fā)展與研究中，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、沉陷控制措施決策中的應用基礎研究；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)移動變形過程的預計理論和方法研究；地表非連續(xù)變形機理與預測預報技術(shù)研究；處于礦井環(huán)境中的各類煤柱長期穩(wěn)定性設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)大面積沉陷災害的機理、條件與規(guī)律研究。 (3)建立了多種方法相結(jié)合的沉陷控制技術(shù)，如：以煤柱支撐為核心的開采技術(shù)，以充填為核心的巖層控制技術(shù)，以多工作面協(xié)調(diào)開采為核心的變形控制技術(shù)，以強化建筑物自身結(jié)構(gòu)為核心的防護技術(shù)。 (2)沉陷預測預報。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、礦山地表沉陷的預測預報、礦山開采沉陷控制以及“三下”采煤等領域取得了大量研究成果。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)多采用單體鉆機。 錨桿材料與機具方面，國內(nèi)外在發(fā)展破斷強度為200～ 400 kN的高強度錨桿和樹脂錨固劑。我國學者在分析已有研究成果基礎上，提出了巷道錨桿支護圍巖強度強化理論，認為巷道錨桿支護的實質(zhì)是錨桿和錨固區(qū)域的巖體相互作用而組成錨固體，形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)，錨桿支護可以提高錨固體的力學參數(shù)，錨固體的峰值強度及殘余強度均能得到強化。 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 (壓縮拱 )理論，近年來又發(fā)展了最大水平應力理論、圍巖強度強化理論。德國、法國、俄羅斯目前煤礦巷道支護中均以錨桿為主。西歐、中歐一些主要產(chǎn)煤國家，也在積極發(fā)展錨桿支護，逐步取代金屬支架。 近些年來，國內(nèi)外都在大力發(fā)展和推廣錨桿支護理論與技術(shù)，尤其是煤巷、半煤巷、軟巖巷道的錨桿支護技術(shù)。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。在滑坡預測預報方面，分形幾何理論、灰色系統(tǒng)理論、分岔與突變理論、流變學理論等有了一定發(fā)展。考慮到邊坡巖體的強度等參數(shù)、邊界載荷等的不確定性，邊坡工程可靠性分析方法也得到廣泛應用。 國內(nèi)外有些學者已經(jīng)提出了一些三維極限平衡方法，在露天礦邊坡研究中有所應用。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)面分布和相似模擬試驗方法。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。 露天邊坡穩(wěn)定問題研究是屬于巖體力學與露天開采相結(jié)合的研究領域，即邊坡結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)既要滿足邊坡穩(wěn)定要求，同時又要符合露天開采的工藝與運輸?shù)刃枰?。露天礦邊坡穩(wěn)定問題是露天開采遇到的重要巖石力學問題，確定露天礦邊坡經(jīng)濟合理邊坡角是露天礦邊坡研究的核心問題。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)仍有很大的提升空間。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。對于長壁工作面，目前自移液壓支架具有安全性好、穩(wěn)定、機械化程度高等優(yōu)點，與采煤機、刮板輸送機等配合使用構(gòu)成了長壁法的綜合機械化采煤工藝。采場圍巖控制包含兩方面內(nèi)容，一是利用礦山壓力規(guī)律，通過正確、合理的采煤方法和工藝實現(xiàn)對采場的巖層控制，如刀柱法、充填法等；二是通過人工支護物，如各種支架等實現(xiàn)對采場圍巖的控制。在一些重要問題研究中，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。在模擬計算的軟件使用上，目前國內(nèi)外仍以 ANSYS(有限元 )、 FLAC2D、 FLAC3D(有限差分 )、 UDEC2D、 UDEC3D(離散元 )為主。同時，廣泛應用有限元、離散元、有限差分、 DAA法等數(shù)值模擬技術(shù)，其中三維數(shù)值模擬技術(shù)逐步成為主體。除傳統(tǒng)的鉆孔電視仍在使用外，便攜式的巖體內(nèi)窺鏡等可視化巖體質(zhì)量監(jiān)測儀器已在煤礦逐步推廣使用，三維地震探測技術(shù)也開始用于礦山壓力監(jiān)測與研究。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，如圓圖自記儀、壓力盒、測桿等外，近年來開發(fā)了許多電子、光學、聲學等監(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外觀測、巷道松動圈的超聲探測等。礦山壓力理論研究是煤礦開采中十分活躍的一個學術(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系統(tǒng)的研究，完善采場圍巖控制理論。 針對支架合理工作阻力確定問題，國內(nèi)除延續(xù)目前國際上廣泛采用的按采高的數(shù)倍 (一般為 5～ 8倍 )巖柱重量確定支架額定工作阻力外，也引入了一些彈性力學、塑性力學、損傷力學等理論進行深入分析和確定。 20世紀 90年代中期，錢鳴高院士等又提出了關(guān)鍵層理論。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)的研究，把巖體看作具有分數(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研究，將巖體作為隨機介質(zhì)的可靠性研究等。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、材料力學、塑性力學、結(jié)構(gòu)力學、損傷力學、巖石力學、能量理論、實驗理論以及非線性科學等，研究煤礦開采引起的力學現(xiàn)象的理論。 2．礦山壓力與圍巖控制 礦山壓力與圍巖控制是煤礦開采中的重要應用基礎研究領域，其主要的目的是研究煤礦開采后，開挖空間圍巖應力和位移的變化規(guī)律，圍巖活動規(guī)律，并利用和改善其活動規(guī)律，對圍巖實施工程控制，保障煤礦安全、經(jīng)濟地開采。 運籌學、系統(tǒng)工程的理論和方法、計算機技術(shù)等在露天礦開采、規(guī)劃、設計中得到了廣泛應用。露天開采具有機械化程度高、安全、效率高、產(chǎn)量大等特點，但適用條件受到埋深的限制，同時對地表和生態(tài)環(huán)境破壞較大。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似，因此美國將這兩種方法通稱為房柱式采煤工藝。柱式采煤法以短工作面采煤為主要標志，其實質(zhì)是在煤層內(nèi)開掘一系列寬為 5～ 7 m的煤房，開房時用短工作面向前推進，煤房間用聯(lián)絡巷相連以構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)，并形成近似矩形的煤柱，煤柱寬度由數(shù)米至 20 m不等。 國內(nèi)正在基于彈塑性力學、損傷力學、散體力學、巖石力學、礦山壓力與控制理論、流體力學等深入系統(tǒng)地研究 : 放頂煤開采的礦山壓力規(guī)律與巖層控制原理 頂煤破裂與垮落規(guī)律 散體頂煤流動與放出規(guī)律及提高采出率技術(shù) 瓦斯運移規(guī)律與抽放技術(shù) 火災與粉塵防治技術(shù) 研制新型放頂煤液壓支架 放煤的自動控制技術(shù)等。 三是工作面產(chǎn)量要求較低厚煤層的高效、高采出率輕放開采。 今后這項技術(shù)發(fā)展方向： 一是條件適宜厚煤層的高產(chǎn)、高效、高采出率開采。 針對我國經(jīng)濟基礎較差、礦井系統(tǒng)能力較低、井型較小的實際情況，我國又成功研制了輕型放頂煤液壓支架 (支架重量 ≤)，開發(fā)了輕型支架的綜合機械化放頂煤開采技術(shù)，工作面產(chǎn)量可實現(xiàn)年產(chǎn)百萬噸的水平。我國于 1984年開始研制和開發(fā)這種采煤工藝，到 20世紀 90年代中期，開始迅速發(fā)展，已經(jīng)成為我國開采 5 m以上厚煤層的主要方法，并且工作面年產(chǎn)達到了 600萬 t的水平。 (2)放頂煤開采工藝。 隨著露天采裝、運輸?shù)仍O備的大型化，露天開采的效率和能力以及安全方面具有很大優(yōu)勢。 我國大型重點煤礦壁式體系采煤法的產(chǎn)量占 95％以上； 美國壁式采煤法為 50％，連續(xù)采煤機房柱式開采占 41％； 印度壁式采煤法小于 5％，傳統(tǒng)房柱式采煤法占65％，機械化房柱式開采占 30％； 俄羅斯壁式開采占 86％； 澳大利亞壁式開采占 85％； 南非房柱式占 66． 9％，壁式占 33％； 加拿大壁式為 85％。 但總體上看可以分為壁式體系采煤法和房柱式體系采煤法。根據(jù)不同的礦山地質(zhì)及技術(shù)條件，可有多種多樣的采煤方法。 在過去的 20多年里，隨著世界各國相關(guān)科學技術(shù)的進步，機、電、信息、計算機等行業(yè)的迅速發(fā)展，固體力學、流體力學、數(shù)值計算技術(shù)、非線性科學等基礎理論的發(fā)展以及許多邊緣學科的興起，極大地促進了煤礦開采的理論和技術(shù)的發(fā)展，導致了煤礦開采的許多理論和方法發(fā)生了重大變化。從明朝到鴉片戰(zhàn)爭以前，當時統(tǒng)治者比較重視煤炭開發(fā)，煤炭開采技術(shù)得到了發(fā)展，形成了豐富多彩的中國古代煤炭開采技術(shù)。公元前1世紀，煤已經(jīng)成為重要產(chǎn)品，不僅用作生產(chǎn)燃料，而且還