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千米之下的多灾耦合：深部开采的致灾链与治理工艺

中国能源产业发展网发布时间：

2026-10-30 16:50

【中国能源产业发展网】原创【作者】高志龙

井下的风是热的，岩壁摸上去发烫，钻机开动后，顶板偶尔传来一声闷响。到了千米以深的采深，矿工对这类声响的判断经验开始失效——应力、瓦斯、水压在地下叠在一起，一次扰动可能同时点着几处隐患。

我国矿产资源开发的重心正在向深部转移。国家矿山安全监察局副局长张瑞庭在2026年10月21日国新办“开局起步‘十五五’”系列主题新闻发布会上介绍，“十五五”时期我国矿产资源领域将呈现能源矿产消费达峰转型、大宗矿产供应稳中有变、战略新兴矿产需求刚性增长的结构性特征，矿山开采向高寒、高海拔、高陡边坡和超大采深、超大规模的“三高两超”场景加速演进，矿山安全生产仍处于承压攻坚阶段。

深部带来的不是单一灾害的放大，而是灾害形态的改变。中国矿业大学（北京）原副校长姜耀东在《中国煤炭报》撰文分析，深部开采风险呈现四方面新特征：高地应力诱发动力灾害多发频发，冲击地压由局部偶发向区域常态化转变；多灾耦合链式致灾问题突出，应力、瓦斯、水害、火灾共生叠加，单一治理难以切断致灾链条；隐蔽性风险辨识难度大，构造复杂、裂隙发育隐蔽、前兆微弱，经验式管控难以超前预判；现有规程标准体系相对滞后，多基于浅部开采经验形成，与深部极端工况适配性不足。

这四条判断对应着治理思路的变化。过去防治冲击地压，重点是局部卸压与支护加固；到了深部，必须把瓦斯抽采、水害防治、自然发火防控与应力调控放进同一张工序表里统筹，否则治理一处、诱发一处。业内总结的技术方向是“一孔多用、多灾共治、超前治理”，把地应力精准探测、定向卸压释能、瓦斯超前抽采、疏水降压加固、裂隙封堵治理集成为成套工艺。

兖矿能源的实践提供了一个观察样本。据其公开信息，本部赵楼煤矿建成微震、烈度、应力等多参数监测矩阵，搭建冲击地压大数据分析平台，建立多类微震与应力智能预警模型，人工分析工作量下降约八成，冲击风险判识从经验判断转向数据预警；万福能源则搭建万兆工业环网与井下高速无线通信底座，打通瓦斯监测、抽采调控与工作面生产系统数据，建成瓦斯多源数据融合的智能预警系统与分级预警模型。

监测体系的密度决定了预警的时间提前量。微震事件定位给出能量释放的位置，应力在线监测反映煤岩体的加载状态，水文观测孔记录含水层水位变化，瓦斯传感器捕捉浓度异常——单看任何一项都可能漏判，融合之后才能识别“应力升高+微震活跃+瓦斯涌出异常”这类复合前兆。这也是深部矿井智能化投入最集中的方向。

装备侧的攻关同样具体。中国煤科西安研究院的团队在甘肃庆阳新庄煤矿面对的是煤、油、气共生条件下的高压油型气，过去打钻时喷孔防不胜防，钻机不敢启动。团队研发的智能自动防喷系统，可实时监测气体异常并瞬间触发孔口装置关合与自动泄压，其物理密封结构在井下断电状态下依然有效；为适配当地煤层条件，系统历时半年反复试验、数十次下井摸排才完成定型。在核桃峪煤矿，团队采用厚硬顶板分段水力压裂技术，把坚硬顶板切割成块、释放积聚的弹性能，据其披露，采掘大能量事件趋近于零。

制度与标准正在同步修订。张瑞庭介绍，“十五五”期间将推进全面修订矿山安全法，加大矿山安全行业标准立改废力度；强化事前预防制度机制，从规划、建设、生产到关闭退出全流程防范风险，实施重大灾害超前治理、系统治理，加强煤矿灾害等级鉴定；同时推动智能化、数字化技术与矿山安全深度融合，适配“三高两超”开采场景。

产学研的接口也在往前移。2026年10月9日，辽宁能源控股集团铁法能源公司与应急管理大学签署合作协议，共建大强煤矿防冲减震科研实践基地；大强煤矿是辽宁省典型的千米深井，高地应力、复杂构造叠加坚硬顶板，冲击地压与矿震复合动力灾害风险突出。双方的合作方向包括冲击地压致灾机理、高精度全域监测预警、分区分级超前卸压治理与智能化应急装备。这类“现场出题、院校解题”的机制，正在成为深部治理的常态。

国家级场景的牵引作用不容忽视。按姜耀东的测算口径，国家深部战略资源安全开采场景经过五年集中攻关与示范，可释放800亿至1600亿吨资源量，形成300项以上核心发明专利，带动千亿级产业投资。数字背后是一条完整的攻关—试验—示范—标准—推广链条，也是把分散的技术成果固化为行业规范的路径。

智能化的价值最终落在人身上。中国工程院院士王国法在公开文章中提出，通过地面一体化决策控制平台，推动生产决策由井下就地操控向井上调度决策转变，实现采煤期间“面内无人作业”，效率可提高15%以上；目前薄煤层无人化、超长工作面与超大采高智能化综采都已出现稳定运行的案例。深部开采的高危岗位少人化，既是安全账，也是用工账。

冷静看，深部治理仍有几处硬约束。监测系统的可靠性依赖传感器寿命与数据传输稳定性，井下高温高湿高尘环境对电子设备极不友好；多灾耦合的机理研究尚未完全打通，预警模型的泛化能力有限，换一个矿区往往需要重新标定；治理工程量大、成本高，在煤价波动时最先被压缩的往往是这类投入。

瓦斯与水的治理工艺在这几年变化最大。瓦斯抽采从本煤层预抽扩展到顶板走向长钻孔、地面钻井抽采与采空区瓦斯抽放，定向钻进装备的进步让钻孔可以沿着煤层走势延伸上千米，把抽采窗口提前到掘进之前；水害防治则从被动排水转向底板注浆加固与带压开采评价，配合微震与水文观测孔的实时监测，把突水风险量化为可预警的指标。

投入的账需要算明白。深部矿井的监测系统、抽采工程与卸压治理都属于持续性支出，一个中等规模矿井每年在这几项上的投入可达数千万元，而收益并不直接体现在产量上。这就是为什么智能化与治理工程往往同步推进——用少人化降低高危岗位的人力成本，用数据平台减少重复探查，让安全投入同时产生效率回报。

向深地进军不是一句口号，而是一整套与地质条件赛跑的技术体系。千米之下的那条致灾链，需要用探测、卸压、抽采、监测、标准一环环去切断。这条链断得越早，井下的那声闷响就越可能只是岩层的正常呼吸。

（来源：国务院新闻办公室新闻发布会、中国煤炭市场网、《中国煤炭报》、中国煤炭工业协会、兖矿能源、中国煤炭科工集团公开信息）【研究支持机构：《中国工业报社》能源与双碳研究中心 |中国能源产业发展网】

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高志龙