近几年,尤其是2012年下半年以来,煤炭行业遇到了前所未有的困难,煤价持续走低、产能过剩、行业亏损等,加之环境和大气保护要求越来越严格,对煤炭的生产和利用提出了许多严格的条件,这就更加迫切需要研究煤炭科学开采的一些问题。中国矿业大学(北京)的王家臣教授,中国煤炭学会刘峰,王蕾共同进行了煤炭科学开采与开采科学方面的研究。
煤炭科学开采是一个相对抽象概念,但也有其具体的定义和要求,概括地说就是在煤与自然、环境、人文相协调下,安全高效地开采出煤炭及共伴生资源,在钱鸣高院士提出的科学采矿概念基础上,煤炭科学开采的具体要求可以理解为安全生产、机械化或自动化开采、共伴生资源共同开采、保护环境、降低开采直接成本、资源利用最大化、科学规划等。
我国煤炭资源开发从20世纪90年代的可持续发展与循环经济到21世纪初的绿色开采,再到目前的煤炭科学开采的理念,历经20余年的探索,钱鸣高院士、谢和平院士等科学家对于推动我国煤炭的科学开采做出了巨大贡献。简单地说,可持续发展与循环经济侧重于煤炭产业链的延伸与无废排放,绿色开采侧重于煤炭开采与环境的协调与治理,科学开采包含更加广泛的内容,如开采技术、安全状态、环境保护与治理、经济与社会效益等诸多要素。钱鸣高院士等结合我国社会进步与煤炭开采现状,2003年提出了煤矿绿色开采、2008年提出了科学采矿的概念,谢和平院士等2010年提出了煤炭科学产能概念及内涵,为我国煤炭开采的发展提出了建设性意见,王家臣教授在2011年提出了科学采矿人才培养的基本思路。
国外并没有明确提出科学开采的概念,一般是以“可持续开采(Sustainable Mining)”和“责任开采(Responsible Mining)”的概念出现,与我国提出的科学开采有相似之处,即涉及到社会群体、经济、环境、安全、资源开采和利用效率等问题,但其着眼点在于资源与人类社会的和谐发展,以及与矿业开采、环境保护相关的法律法规制定。
煤炭开采是工程技术,但是从本质上讲,更是科学技术,许多科学问题并没有真正的研究清楚,如何进一步提升采矿工程的科学含量和更好地指导技术开发,必须在一些基础理论问题上有所突破。研究人员提出了煤炭开采今后需要在采矿开挖卸荷与偏应力作用、采动应力场动态变化、深部煤岩体的力学行为、煤岩柱的长期强度、采场的系统刚度等10个方面加强研究。这一成果于近期发表于《煤炭学报》2016年第11期。
该项研究得到了国家自然科学基金及中国工程院咨询研究项目的资金支持。