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煤炭开采进入深部以后,瓦斯赋存条件变得更加复杂,开采环境发生剧烈变化。由于深部岩体承受着上覆岩层自重产生的较大垂直应力以及地质构造产生的构造应力,最终导致较高的地应力,并随之产生极大的岩溶水压,深部条件下的地温也将越来越高,即:高地应力、高地温、高岩溶水压。而在“三高”的环境作用下,由于深部岩体具有强时间效应,极易发生大范围的流变,同时也会造成工作环境处于极高温度,影响工人的工作效率,并导致动力灾害发生频率增加,从而形成工程响应强流变性、强湿热环境、强动力灾害的特点,开采扰动性强。因此深部采煤环境和岩体工程响应具有“三高一强扰动”的特点,这为深部煤炭资源安全开采带来巨大挑战。
为此，袁亮院士在《煤炭学报》2021年第3期撰文“深部采动响应与灾害防控研究进展”，并以此为题在“深部岩体力学与开采理论”专题发布会对相关成果进行了详解。
视频回放
创新点
（1）聚焦深部采动煤岩体响应关键理论和多场耦合致灾机制，结合人工智能、大数据等为代表的科技革命创新成果，分析深部采动灾害防控关键技术，助力实现深地资源安全高效开采。（2）深部采动响应具有明显的空间性和时序性。开采扰动影响下，围岩内部结构和原位应力场失衡，引发岩层运移，空间特征表现出明显的“分带性”和“形态性”；煤炭开采时序响应贯穿井巷空间设计、建设至煤体采出、采区范围煤 岩体稳定及地表生态恢复的全过程。（3）深部采动过程中，多物理化学场时空动态演化规律复杂，多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合效应明显，需要实现耦合灾害的超前感知、精准定位和高效预警，为煤及共伴生资源安全开采提供保障。
（4）加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理、深地资源地质精准勘探和三维地质可视化技术、采动灾害风险判识及合理性评价模型、多参量灾害预警与防控技术和装备研究，力求建立完善的深部采动灾害防控技术行业标准或国家标准体系，实现对灾害的有效预警和精准防控。
作者简介
袁 亮（1960.06—），男，安徽金寨人，中共党员，煤炭开采及瓦斯治理专家，煤与瓦斯共采理论主要奠基人，中国工程院院士。曾任淮南矿业集团（原淮南矿务局）总工程师长达15年，现任安徽理工大学党委副书记、校长，兼任中国工程科技发展战略安徽研究院院长、合肥综合性国家科学中心能源研究院副院长。
“九五”以来，主持开展了国家重点研发计划、国家重大攻关、国家科技支撑计划50余项国家、省部级重大项目以及130余项企业科研项目攻关。开创性提出了卸压开采抽采瓦斯、无煤柱煤与瓦斯共采等理论与技术原理，开发出具有自主知识产权的全套工艺技术，成功破解了低渗透高瓦斯煤层安全开采重大技术难题，将创新成果在全国14个产煤省（区）的200余家重点煤矿推广应用，对我国和世界低透气性煤层的煤与瓦斯共采理论和技术发展做出了重要贡献。研究成果荣获国家科技进步二等奖6项、中国专利金奖1项、省部级科技进步特等及一等奖9项；获授权国家发明专利70余项，出版“十二五”规划教材《煤与瓦斯共采》1部、专著10余部，制定行业标准10余项，发表学术论文100余篇；荣获世界采矿大会“突出贡献奖”、首届“全国创新争先奖状”、安徽省突出贡献人才奖、安徽省重大科技成就奖，享受国务院政府特殊津贴。2009年当选为中国工程院院士。
摘 要
掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演化规律和多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合致灾机理。最后,基于上述采动响应特征和多场耦合规律及致灾机理,从透明矿山及地质保障关键技术、灾害风险判识与监控预警关键技术和典型动力灾害防控关键技术3个方面讨论了深部采动灾害防控方法。未来应继续加大对深部开采基础研究支持力度,大力支持自主创新重大仪器及科学装置研究,重点开展深部煤炭开采应用基础理论和关键技术研究,依靠科技创新突破制约我国深部煤炭开采的理论与技术瓶颈。加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理分析,实现深地资源地质精准勘探和三维地质可视化,建立深部采动灾害风险判识及合理性评价模型,以及开展多参量灾害预警与防控技术和装备研究,实现对灾害的有效预警和精准防控,综合形成深部煤矿灾害防控理论与技术标准体系。
同时,在充分认清深部各种灾害特征、治理能力极限和技术经济可行性的基础上,科学确定开采下限。最终有效解决深部煤炭开采面临的科学问题和重大技术难题,促进深部煤炭安全高效开采。
部分图片
不同深度煤炭资源开采特点及灾害响应情况
深部采动煤岩体多场空间响应特征
煤与瓦斯突出多场耦合诱突过程[32]
基于综合勘探技术的可视化透明矿山构建[38]
透明矿山及地质保障关键技术体系
矿山动力灾害的全息模态化预警方法及系统架构[32]
典型动力灾害防治流程及措施(以冲击地压为例)
袁亮. 深部采动响应与灾害防控研究进展[J]. 煤炭学报,2021,46(3):716-725.
YUAN Liang. Research progress of mining response and disaster prevention and control in deep coal mines[J].Journal of China Coal Society,2021,46(3):716-725.
责任编辑：常 琛编辑整理：郭晓炜审核：常 琛
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