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深地資源開發(fā)是我國未來科技發(fā)展的重要方向[1]。煤炭是我國的主體能源，埋深 2 000 m 以淺的煤炭資源總量為 5. 9 萬億 t，其中埋深超過 1 000 m 的占 50%以上，主要分布在我國中東部地區(qū)，該地區(qū)的煤礦大部分已進入深部開采[2-3]。為保證中東部經(jīng)濟快速發(fā)展的能源供給，千米深井煤炭資源開發(fā)勢在必行，這對于保障國家能源安全、支撐經(jīng)濟發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。與淺部煤礦相比，千米深井地應(yīng)力高、采動影響強烈，導(dǎo)致巷道圍巖變形大、持 續(xù) 時 間 長、破 壞 嚴重[4-5]( 圖 1) ; 采煤工作面礦壓顯現(xiàn)強烈，煤壁片幫、頂板冒落及支架損壞現(xiàn)象突出[6]; 傳統(tǒng)淺部低應(yīng)力、弱采動條件下的技術(shù)無法解決千米深井圍巖控制難題。智能開采是實現(xiàn)安全高效采煤的有效途徑[7]。我國僅基于一些淺部且地質(zhì)條件簡單礦井進行了煤礦智能化開采研究與應(yīng)用[8]，不適合高應(yīng)力、強采動千米深井。為此，本文在國家重點研發(fā)計劃項目“煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術(shù)”的資助下，分析了煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術(shù)現(xiàn)狀和存 1. 1 深部圍巖控制技術(shù)現(xiàn)狀深部圍巖控制包括巷道和采場圍巖控制兩個方面。在深部巷道圍巖控制方面，德國處于國際領(lǐng)先水平。德國煤礦最大開采深度達到 1 750 m，GTA 公司等開發(fā)出 U 型鋼可縮性拱形支架、錨桿支護聯(lián)合架后充填的圍巖控制技術(shù)，在魯爾、薩爾、亞琛礦區(qū)得到成功應(yīng)用。該技術(shù)在我國安徽新集礦區(qū)也進行了井下試驗[9]，如圖 2 所示。德國技術(shù)的顯著特點是巷道斷面大( 平均 30 m2 ) 、工藝復(fù)雜、支護成本高昂，國內(nèi)煤礦無法承受。美國、澳大利亞等世界主要產(chǎn)煤國家井工煤礦開采深度大多小于 600 m，地應(yīng)力較低、采動影響較小，巷道普遍采用錨桿支護，圍巖相對易于控制。強采動巷道進行柱式、垛式支架加強支護。該技術(shù)也不完全適合我國深部煤礦。
1. 2 智能開采技術(shù)現(xiàn)狀在智能化開采方面，多個國家進行了技術(shù)研發(fā)。德國率先在長壁工作面采用電液控制的高阻力液壓支架，并借助傳感器、無線傳輸、光纖網(wǎng)路等實現(xiàn)采煤機三維導(dǎo)航，以及支架與輸送機的自動控制。美國卡特彼勒公司開發(fā)出埋深 600 m 以淺、采高小于 6. 0 m 的長壁綜采工作面智能化開采技術(shù)與裝備，久益公司開發(fā)出 IMSC 長壁工作面遠程智能控制分析系統(tǒng)。澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)院研發(fā)出 LASC 技術(shù)，將高精度光纖陀螺儀和慣性導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于工作面設(shè)備，實現(xiàn)了工作面自動割煤。我國的煤炭智能開采技術(shù)在“十二五”期間也取得了快速發(fā)展，開發(fā)出以采煤機記憶截割、液壓支架自動跟機及可視化遠程監(jiān)控為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)系統(tǒng)智能化控制軟件為核心的綜采成套裝備智能系統(tǒng)( 圖 3) ，并在黃陵、神東等礦區(qū)得到成功應(yīng)用[21]。
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