煤炭是工業(yè)的糧食，占我國能源結(jié)構(gòu)的７０％。當(dāng)前我國已探明的煤炭儲(chǔ)量達(dá)９ ０００億ｔ，按每年開采１５億ｔ計(jì)，至少可延續(xù)開采４００年。我國石油、天然氣資源有限，今后也只有靠煤成油、煤成氣加以補(bǔ)充。因此，煤炭安全經(jīng)濟(jì)開采在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位。
煤礦地質(zhì)復(fù)雜多變。煤礦開采包括開掘巷道和布置工作面，是在數(shù)百米乃至近千米的地下進(jìn)行。隨著采煤、掘進(jìn)工作面的不斷推進(jìn)，使采過的煤層和巖層遭受破壞。為此，如何安全高效地開采顯得尤為重要。目前，一是針對煤礦工程特點(diǎn)，通過礦山壓力預(yù)測預(yù)報(bào)，控制設(shè)計(jì)、控制效果，做到科學(xué)安全開采；二是對采空區(qū)進(jìn)行實(shí)物充填，避免塌陷，達(dá)到安全生產(chǎn)，同時(shí)又增加開采量。
１ 以礦山壓力理論指導(dǎo)安全開采
１．１ 礦山壓力理論的有關(guān)概念
礦山壓力預(yù)測預(yù)報(bào)的依據(jù)是中科院宋振騏院士建立的實(shí)用礦山壓力理論體系，該理論體系包括以下主要內(nèi)容：一是解釋了各種礦山壓力現(xiàn)象并利用得到的“礦壓顯現(xiàn)”來推斷礦山壓力分布及上覆巖層運(yùn)動(dòng)狀況。二是揭示了“礦山壓力”及其“顯現(xiàn)”與上覆巖層面的關(guān)系及其隨采場推進(jìn)的發(fā)展變化規(guī)律，通過現(xiàn)場觀測推斷采場頂板運(yùn)動(dòng)，分析支承壓力的大小分布，為正確建立采場礦壓與控制設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。三是指出了影響礦壓及顯現(xiàn)的上覆巖層范圍，一般包括“直接頂”及“老頂”，可以人為控制采高、開采程序、頂板處理方法等采動(dòng)條件。四是提出了在生產(chǎn)現(xiàn)場建立位態(tài)方程、頂板控制設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及相應(yīng)的力學(xué)保證條件。五是提出了采場支架有效支撐能力的概念，為合理選擇采場支護(hù)形式、確定支護(hù)密度提供了依據(jù)。
１．２ 理論對于生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)作用
我公司技術(shù)人員將礦山壓力理論直接用于指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)踐，主要采用了以下方法： 首先，針對具體煤層開采技術(shù)條件，把礦采壓力及頂板活動(dòng)的預(yù)測預(yù)報(bào)、控制設(shè)計(jì)及控制效果結(jié)合起來，形成了比較完整的控制手段。其次，以解決工程控制實(shí)踐問題為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的統(tǒng)一。主要做法：一是通過觀測頂板動(dòng)態(tài)，確定了頂板控制范圍及結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是研制成功了“頂板動(dòng)態(tài)儀”，提高了測量精度；三是研制成功了“頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。
１．３ 工程理論與高新技術(shù)相結(jié)合
我國煤炭工業(yè)與發(fā)達(dá)產(chǎn)煤國家相比有很大差距，主要原因是煤礦事故頻繁、傷亡率居世界之首、地表沉陷災(zāi)害嚴(yán)重。事故和災(zāi)害的發(fā)生都是因?yàn)闆]有了解和掌握隨采場推進(jìn)巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場發(fā)展變化的規(guī)律，在錯(cuò)誤的時(shí)間和錯(cuò)誤的位置開掘巷道和進(jìn)行回采工作造成的。對各種事故災(zāi)害可靠的控制，只能建立在對不同采動(dòng)條件的覆巖運(yùn)動(dòng)及應(yīng)力場應(yīng)力大小和分布規(guī)律認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。因此，必須抓住控制事故產(chǎn)生的巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力條件這個(gè)根本，通過正確設(shè)計(jì)選擇采動(dòng)條件（包括控制回采工作面長度、采高等參數(shù)，選擇正確的開采程序以及采空區(qū)處理辦法等），達(dá)到統(tǒng)一考慮各類事故和災(zāi)害的控制，實(shí)現(xiàn)煤炭安全高效益開采的目標(biāo)。
針對我國開采煤層地質(zhì)條件比較復(fù)雜，機(jī)械化水平低，技術(shù)和管理人才素質(zhì)低的情況下進(jìn)行煤炭的大幅度開采的狀況，所以，必須以我國采礦工程理論、特別是礦山壓力和巖層運(yùn)動(dòng)控制理論和實(shí)踐成果為依托，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)的成就，建立科學(xué)的決策體系，實(shí)現(xiàn)安全開采決策的信息化、智能化和可視化，徹底扭轉(zhuǎn)長期依靠經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)低水平人工決策的局面，把煤礦安全高效益開采決策推進(jìn)到具體煤層地質(zhì)條件科學(xué)定量的發(fā)展階段。
