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摘要：为保障深部矿井的安全生产，对全国采深超过800 m的深部煤矿开采现状及面临的灾害类型进行了调查统计，给出了目前深部矿井的数量及产能分布情况;分析了影响深部矿井灾害的地质力学因素（高地压、高地温、高水压、高瓦斯、低煤岩渗透性）和开采强度因素，并对全国主要深部矿井的灾害属性进行了分类统计。本文对目前深部煤矿灾害防治技术及装备进行了评价，针对深部开采面临的主要困难和问题，提出了相应的发展建议。
关键词：深部开采;深部矿井;矿井灾害;复合型灾害;灾害防治
煤炭资源是维持火电厂等各行业发展的主要资源，在无新能源代替的情况下，维持资源的开采量，是确保社会能够正常运行的主要途径。煤矿深部开采的特点在于矿井的深度较大。如安全措施未有效落实，地热等各灾害很容易发生，对施工人员安全性的提升不利。加强对各类型灾害的防治，能够有效解决上述问题。
1 我国煤矿的省部开采特点分析
中国煤炭资源丰富，我国的煤矿主要分布在山西、新疆等省（区），其次是贵州、宁夏等省（区）。国目前最深的矿井是河南灵宝釜鑫金矿，开采深度达到1600米，目前，全国年产千万吨级以上的矿区有神府、鸡西等21个，其中神府、东胜矿区是中国最大的矿区，平朔是中国最大的露天煤矿，煤炭产量达到亿吨以上有山西、陕西等11个省区，其中山西是中国最大的产煤省，1年产量达到1.1536亿吨。安徽、河南煤炭资源储量相对丰富，但开采深度大，煤矿自然灾害多。贵州省是西南地区煤炭储量丰富省份，具有较大的开发潜力。产能集中在安徽、河北4省，占全国煤矿产能的77%，目前我国各省煤矿开采深度和强度正在不断增加，山东、河北等中东部地区平均深度在600m以上。
2关于煤矿深部开采产生灾害的分析
2.1 地热灾害
地温是指井下岩层的温度，随着开采深度的增加而增加，随着矿井深度的增加，会造成开采与与掘进工作面的高温热害，我国煤炭预测总储量中73.2%埋深在1000m以下，浅部储量较少.目前，我国东部煤矿正以每10年100-250m的速度发展，预计在未来20a，很多煤矿的开采深度将达1000-1500m.随着开采深度的增加，岩层与地表移动问题十分复杂，也带来了新的地表沉陷预测与控制问题.同时，深部开采中遇到的”三下采煤”、保护煤柱留设、矿压、地热、瓦斯等主要技术问题日益增多，对当前的煤矿生产和今后矿井建设的影响日趋严重，为改善矿井工作环境，保证矿山必要的劳动生产能力。深部開采的矿山必须控制矿井高温和选择合适的降温方法。
2.2 高地应力灾害
高地应力是地质学的概念，指岩石抗压强度与地应力的比值。而实际中人们往往理解为水平地应力大于垂直地应力为高地应力。在煤矿深部开采中，随着开采深度的增加，原岩应力和构造应力不断升高。在矿井深度达到800米深，岩体工程的地应力在20-30MPa，已经为高地应力，对于硬脆性岩体会产生洞室大变形，会表现出岩心饼化、探洞和地下隧道洞地洞壁产生剥离，岩体锤击为嘶哑声并有较大变形和岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错东西现象，都为高地应力现象。在高地应力区域施工，对煤矿造成的灾害一般在脆弱性岩体会造成岩爆，而在软岩则会造成洞室大变形。高地应力是岩爆发生的必要条件。
2.3 煤与瓦斯突出灾害
在煤矿开采过程中，随着深度的加深，藏在煤矿井下煤层和顶底板中的瓦斯，很容易在非常短的时间内（几秒或几分钟）从巷道掘进工作面或者回采工作面突然冲出而形成地质灾害，会造成大量的人员伤亡，因为瓦斯突出与地质条件密切相关，所以开采深度越大，发生瓦斯突出的强度越高，发生瓦斯突出灾害还有可能会导致瓦斯爆炸和火灾，造成更大的损伤，目前全国发生煤与瓦斯突出矿井数量为1044个。
2.4 突水灾害
随着煤矿的深度增加，地下水渗透压力也随着增高，同时也为深部矿井开采又带来一个严重灾害。在煤矿开采过程中，随着深度加深，矿井会涌入大量的水，例如，雨水累积、江河湖水、地下水、井水等各种水涌入矿井里，导致超过了矿井的承受能力，排水困难，就会形成矿井水灾，矿井水灾是很常见的矿井突发灾害，会影响矿井的正常开采，淹没井巷和相关的开采设备，造成大量的损失，甚至会引发其他的灾害，造成各种破环，缩短了矿井开采年限和产量，给相关部门带来巨大的麻烦。
3.煤矿深部开采灾害的防治方法
针对不同灾害，应采用不同方法防治，以提高煤矿深部开采的安全性：
3.1地热灾害的防治方法
为降低地热灾害对煤矿开采的应用，应采取以下措施对其加以防治：（1）积极开发地热资源，通过抽取地下热能的方式，为居民供暖，以使地热资源能够被有效利用。（2）如区域煤炭资源较为丰富，具有极高的开采价值。则可采用堵塞断层导水的方式，将热源切断，以降低矿井内的温度，确保煤矿的开采过程能够顺利完成。（3）可采用局部降温的方式，降低矿井内的温度，实现对地热灾害的防治。加大井巷通风，可使热量散发至外部。进而使矿井内的温度得以降低。部分地热灾害较为严重的区域，单独采用通风方式防治该灾害，效果较差。可联合洒水的方式，进一步将矿井内的温度降低。
3.2 瓦斯灾害的防治方法
煤矿深部开采瓦斯灾害的防治方法，包括保护层开采与瓦斯抽采结合法，以及钻孔法两种。具体如下：（1）将保护层开采与瓦斯抽采结合：如煤层群的间距处于30--50m之间，且岩石硬度较低。将突出层卸载后，瓦斯涌出量通常较大[3]。此时，可将采空区抽采与钻孔抽采的方式相结合，降低瓦斯压力，降低其涌出率，同时，尽快完成开采的过程，以达到防治瓦斯灾害的目的。（2）钻孔法：采用钻孔法分散煤层的压力，同样可达到防治瓦斯灾害的目的。可取大直径的钻孔，沿极薄煤层钻孔，使孔与孔的间距保持平行，使煤层的压力重新分布，以形成卸压空间，避免瓦斯灾害发生。
3.3冲击地压的防治方法
煤矿深部开采冲击地压的防治方法，包括超前支护法及断顶爆破法两种：（1）超前支护：煤矿开采过程中，可将开采区域分为两种，分别为采空区及实体煤区域。两区域之间，支撑压力相互叠加，应力较为集中，冲击地压灾害的发生几率最高。应将支护施工的重点集中于在该区域范围，提高支护的强度，采用对柱的方式施工，形成丛柱。将柱与柱间的距离控制在0.8m左右，将没排支柱间的距离，控制在0.6m左右，即可有效提高该区域的稳定性，以实现对冲击地压的防治。
（2）断顶爆破：煤层的顶板是导致冲击地压灾害发生的高危因素之一。可将煤层的顶板爆破，使之强度得以降低，使煤层的压力得以释放，进而达到预防冲击地压的目的。
结论
目前我国煤矿深部开采已经取得了一定的成果，但受各区域地质特点等因素的影响，各灾害仍时有发生。本文研究发现，将局部降温法、钻孔法及断顶爆破等方法，应用到各灾害的防治中，能够有效降低灾害的发生风险。有关领域可视煤矿的特点，将上述技术应用到灾害的防治中，降低灾害的发生几率，确保开采的过程能够顺利完成。
参考文献
[1]朱丽媛，李忠华，刘瀚琦.深部开采煤岩瓦斯动力灾害统一发生机制及监测技术[J].安全与环境学报，2017.17（03）：937-942.
[2]杨焱钧，李业，杨洋.彬长矿区深部开采冲击地压防治技术与实践研究[J].山东煤炭科技，2017.（04）：6-7.
关键词：深部开采;深部矿井;矿井灾害;复合型灾害;灾害防治
煤炭资源是维持火电厂等各行业发展的主要资源，在无新能源代替的情况下，维持资源的开采量，是确保社会能够正常运行的主要途径。煤矿深部开采的特点在于矿井的深度较大。如安全措施未有效落实，地热等各灾害很容易发生，对施工人员安全性的提升不利。加强对各类型灾害的防治，能够有效解决上述问题。
1 我国煤矿的省部开采特点分析
中国煤炭资源丰富，我国的煤矿主要分布在山西、新疆等省（区），其次是贵州、宁夏等省（区）。国目前最深的矿井是河南灵宝釜鑫金矿，开采深度达到1600米，目前，全国年产千万吨级以上的矿区有神府、鸡西等21个，其中神府、东胜矿区是中国最大的矿区，平朔是中国最大的露天煤矿，煤炭产量达到亿吨以上有山西、陕西等11个省区，其中山西是中国最大的产煤省，1年产量达到1.1536亿吨。安徽、河南煤炭资源储量相对丰富，但开采深度大，煤矿自然灾害多。贵州省是西南地区煤炭储量丰富省份，具有较大的开发潜力。产能集中在安徽、河北4省，占全国煤矿产能的77%，目前我国各省煤矿开采深度和强度正在不断增加，山东、河北等中东部地区平均深度在600m以上。
2关于煤矿深部开采产生灾害的分析
2.1 地热灾害
地温是指井下岩层的温度，随着开采深度的增加而增加，随着矿井深度的增加，会造成开采与与掘进工作面的高温热害，我国煤炭预测总储量中73.2%埋深在1000m以下，浅部储量较少.目前，我国东部煤矿正以每10年100-250m的速度发展，预计在未来20a，很多煤矿的开采深度将达1000-1500m.随着开采深度的增加，岩层与地表移动问题十分复杂，也带来了新的地表沉陷预测与控制问题.同时，深部开采中遇到的”三下采煤”、保护煤柱留设、矿压、地热、瓦斯等主要技术问题日益增多，对当前的煤矿生产和今后矿井建设的影响日趋严重，为改善矿井工作环境，保证矿山必要的劳动生产能力。深部開采的矿山必须控制矿井高温和选择合适的降温方法。
2.2 高地应力灾害
高地应力是地质学的概念，指岩石抗压强度与地应力的比值。而实际中人们往往理解为水平地应力大于垂直地应力为高地应力。在煤矿深部开采中，随着开采深度的增加，原岩应力和构造应力不断升高。在矿井深度达到800米深，岩体工程的地应力在20-30MPa，已经为高地应力，对于硬脆性岩体会产生洞室大变形，会表现出岩心饼化、探洞和地下隧道洞地洞壁产生剥离，岩体锤击为嘶哑声并有较大变形和岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错东西现象，都为高地应力现象。在高地应力区域施工，对煤矿造成的灾害一般在脆弱性岩体会造成岩爆，而在软岩则会造成洞室大变形。高地应力是岩爆发生的必要条件。
2.3 煤与瓦斯突出灾害
在煤矿开采过程中，随着深度的加深，藏在煤矿井下煤层和顶底板中的瓦斯，很容易在非常短的时间内（几秒或几分钟）从巷道掘进工作面或者回采工作面突然冲出而形成地质灾害，会造成大量的人员伤亡，因为瓦斯突出与地质条件密切相关，所以开采深度越大，发生瓦斯突出的强度越高，发生瓦斯突出灾害还有可能会导致瓦斯爆炸和火灾，造成更大的损伤，目前全国发生煤与瓦斯突出矿井数量为1044个。
2.4 突水灾害
随着煤矿的深度增加，地下水渗透压力也随着增高，同时也为深部矿井开采又带来一个严重灾害。在煤矿开采过程中，随着深度加深，矿井会涌入大量的水，例如，雨水累积、江河湖水、地下水、井水等各种水涌入矿井里，导致超过了矿井的承受能力，排水困难，就会形成矿井水灾，矿井水灾是很常见的矿井突发灾害，会影响矿井的正常开采，淹没井巷和相关的开采设备，造成大量的损失，甚至会引发其他的灾害，造成各种破环，缩短了矿井开采年限和产量，给相关部门带来巨大的麻烦。
3.煤矿深部开采灾害的防治方法
针对不同灾害，应采用不同方法防治，以提高煤矿深部开采的安全性：
3.1地热灾害的防治方法
为降低地热灾害对煤矿开采的应用，应采取以下措施对其加以防治：（1）积极开发地热资源，通过抽取地下热能的方式，为居民供暖，以使地热资源能够被有效利用。（2）如区域煤炭资源较为丰富，具有极高的开采价值。则可采用堵塞断层导水的方式，将热源切断，以降低矿井内的温度，确保煤矿的开采过程能够顺利完成。（3）可采用局部降温的方式，降低矿井内的温度，实现对地热灾害的防治。加大井巷通风，可使热量散发至外部。进而使矿井内的温度得以降低。部分地热灾害较为严重的区域，单独采用通风方式防治该灾害，效果较差。可联合洒水的方式，进一步将矿井内的温度降低。
3.2 瓦斯灾害的防治方法
煤矿深部开采瓦斯灾害的防治方法，包括保护层开采与瓦斯抽采结合法，以及钻孔法两种。具体如下：（1）将保护层开采与瓦斯抽采结合：如煤层群的间距处于30--50m之间，且岩石硬度较低。将突出层卸载后，瓦斯涌出量通常较大[3]。此时，可将采空区抽采与钻孔抽采的方式相结合，降低瓦斯压力，降低其涌出率，同时，尽快完成开采的过程，以达到防治瓦斯灾害的目的。（2）钻孔法：采用钻孔法分散煤层的压力，同样可达到防治瓦斯灾害的目的。可取大直径的钻孔，沿极薄煤层钻孔，使孔与孔的间距保持平行，使煤层的压力重新分布，以形成卸压空间，避免瓦斯灾害发生。
3.3冲击地压的防治方法
煤矿深部开采冲击地压的防治方法，包括超前支护法及断顶爆破法两种：（1）超前支护：煤矿开采过程中，可将开采区域分为两种，分别为采空区及实体煤区域。两区域之间，支撑压力相互叠加，应力较为集中，冲击地压灾害的发生几率最高。应将支护施工的重点集中于在该区域范围，提高支护的强度，采用对柱的方式施工，形成丛柱。将柱与柱间的距离控制在0.8m左右，将没排支柱间的距离，控制在0.6m左右，即可有效提高该区域的稳定性，以实现对冲击地压的防治。
（2）断顶爆破：煤层的顶板是导致冲击地压灾害发生的高危因素之一。可将煤层的顶板爆破，使之强度得以降低，使煤层的压力得以释放，进而达到预防冲击地压的目的。
结论
目前我国煤矿深部开采已经取得了一定的成果，但受各区域地质特点等因素的影响，各灾害仍时有发生。本文研究发现，将局部降温法、钻孔法及断顶爆破等方法，应用到各灾害的防治中，能够有效降低灾害的发生风险。有关领域可视煤矿的特点，将上述技术应用到灾害的防治中，降低灾害的发生几率，确保开采的过程能够顺利完成。
参考文献
[1]朱丽媛，李忠华，刘瀚琦.深部开采煤岩瓦斯动力灾害统一发生机制及监测技术[J].安全与环境学报，2017.17（03）：937-942.
[2]杨焱钧，李业，杨洋.彬长矿区深部开采冲击地压防治技术与实践研究[J].山东煤炭科技，2017.（04）：6-7.