深部矿产资源开采矿井建设模式及其关键技术

刘志强，宋朝阳，纪洪广，刘书杰,3，谭 杰，程守业，宁方波

(1.北京中煤矿山工程有限公司,北京 100013; 2.煤矿深井建设技术国家工程实验室,北京 100013; 3.北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 100083; 4.北京科技大学 城市地下空间工程北京市重点实验室,北京 100083)

世界能源体系经历了若干次能源革命，出于洁净、绿色和低碳的考虑，煤炭资源在世界能源消费结构中的比例由最高时期的48%下降至目前的30%左右[1]，尽管如此，也足以说明煤炭在与石油、天然气、核能、可再生能源组成的世界能源体系的重要性和持久性[2]。因此，煤炭资源依然是人类社会生存、发展和经济建设中不可替代的、不可缺少的基础能源之一。

随着我国经济的持续繁荣发展，煤炭消费需求总量的不断增加，华东和华中地区的煤炭资源开采由浅部地层逐渐向深部地层延伸，同时煤炭资源开发战略目标早已向西部矿区转移，西部矿区经过十几年的发展，开采深度也早已超过1 000 m[3]。然而，由于深部煤炭资源的赋存条件，煤炭深部开采在很长一段时期内依然采用井工开采的方式，即采用矿井建设技术与装备从地表进入深部煤层并为煤层开采创造条件的工程，包括井筒、巷道、硐室和管道等地下构筑物。针对深部资源的赋存特征和开采条件，谢和平在《煤炭革命的战略与方向》中，提出了“深部原位流态化开采的颠覆性理念与构想”，由“井下单一采煤”颠覆性的转变为“井下深地原位煤炭流体化，以油、电、热……