礦山采動(dòng)損害關(guān)鍵科學(xué)問題及發(fā)展趨勢(shì)探析

李 磊，李鳳明，李宏艷，劉 學(xué)

(1.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 安全分院，北京 100013；2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院，北京 100083)

綜述

礦山采動(dòng)損害關(guān)鍵科學(xué)問題及發(fā)展趨勢(shì)探析

李 磊1，2，3，李鳳明1，2，李宏艷1，2，劉 學(xué)1，2

(1.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 安全分院，北京 100013；2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院，北京 100083)

從開采沉陷學(xué)科的研究歷程出發(fā)，比較全面地總結(jié)了采動(dòng)損害領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)家社會(huì)環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)，提出在當(dāng)前煤炭產(chǎn)業(yè)布置由中東部向西部轉(zhuǎn)移，“三下”采煤進(jìn)入延伸性時(shí)期，老礦區(qū)采空塌陷進(jìn)入加速高發(fā)危險(xiǎn)期以及物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用爆發(fā)期等新常態(tài)下，采動(dòng)損害領(lǐng)域面臨的新挑戰(zhàn)與新機(jī)遇?；诓蓜?dòng)力學(xué)與巖層移動(dòng)的理論基礎(chǔ)，從多尺度力學(xué)行為角度思考采動(dòng)損害領(lǐng)域需要進(jìn)一步研究的科學(xué)問題，并提出“地層修復(fù)”概念，探討采動(dòng)損害防控技術(shù)研究的新思路。

采動(dòng)損害；新常態(tài)；巖層與地表移動(dòng)；多尺度；地層修復(fù)

隨著人類社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程對(duì)能源和原材料的巨大需求，大規(guī)模的礦床開采損壞了地球自然環(huán)境，擾動(dòng)與破壞了地層和巖石圈的自然平衡，造成地表沉陷、地下水枯竭、土壤砂化等不可自行恢復(fù)的生態(tài)環(huán)境惡化現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)鐵路、城市建筑、南水北調(diào)等重大工程造成公共安危，嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，采動(dòng)損害研究是構(gòu)成綠色開采理論體系的重要組成部分，是保障人類社會(huì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的理論基礎(chǔ)。

1 礦山采動(dòng)損害發(fā)展歷程

地表沉陷是礦山開采對(duì)地層造成損害的一種最直觀的災(zāi)害形式，對(duì)人類的生產(chǎn)發(fā)展和生活環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，促使大批國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷探索研究采動(dòng)損害機(jī)理與地表沉陷防治技術(shù)，取得了豐碩的成果[1-2]。發(fā)展歷程主要科研歸結(jié)為3個(gè)階段：

(1)認(rèn)知階段 20世紀(jì)以前，采礦活動(dòng)對(duì)鐵路、地面建筑、地下水產(chǎn)生的破壞開始引起人們對(duì)開采沉陷的高度重視，并專門進(jìn)行了一些初步的探索與研究。

(2)開采沉陷理論發(fā)展階段 20世紀(jì)中葉，在對(duì)地表移動(dòng)觀測(cè)和規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，形成開采沉陷這一實(shí)用性較強(qiáng)的學(xué)科方向，并在我國(guó)高校測(cè)量專業(yè)內(nèi)引入“礦山巖層與地表移動(dòng)”課程。隨著第三次工業(yè)革命的迅猛發(fā)展，更多的科研人員及科技工作者投入大量的精力和時(shí)間，推動(dòng)開采沉陷學(xué)的理論不斷突破并逐步形成了開采沉陷防治的技術(shù)、裝備基礎(chǔ)。至20世紀(jì)末，我國(guó)以唐山礦山測(cè)量研究室以及北京開采所礦壓室為代表的研究機(jī)構(gòu)開展了大規(guī)模的建筑物、鐵路、水體下的采煤研究與試驗(yàn)，取得了矚目的成就，為新中國(guó)初期的穩(wěn)定發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的能源保障。同時(shí)，“三下采煤”這種特殊的采煤方法得到礦業(yè)界的共同認(rèn)可，并成為培養(yǎng)礦業(yè)類學(xué)生的一種新的學(xué)科方向。

(3)礦山采動(dòng)損害領(lǐng)域理論豐富階段 進(jìn)入21世紀(jì)，在我國(guó)一批前蘇聯(lián)留學(xué)回國(guó)的老一輩科學(xué)家(劉寶琛、劉天泉、范學(xué)理等)的耕耘引領(lǐng)下[3]，礦山開采沉陷領(lǐng)域取得了豐富的理論、試驗(yàn)成果并成功應(yīng)用，并且已經(jīng)形成測(cè)繪、采礦、力學(xué)、數(shù)學(xué)、土木、計(jì)算機(jī)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、管理等專業(yè)組成的工、農(nóng)、經(jīng)、管等多學(xué)科參與研究的學(xué)術(shù)盛況，培養(yǎng)了一批采動(dòng)損害領(lǐng)域的專家學(xué)者及管理人才。采動(dòng)損害領(lǐng)域的研究不斷豐富和創(chuàng)新，包括采動(dòng)巖層破壞的積極利用(煤與瓦斯共采、CO2封存)、采動(dòng)沉陷防治(充填開采、建筑物、鐵路下開采等)以及與采動(dòng)損害相關(guān)的環(huán)境問題研究(保水開采、采動(dòng)邊坡治理、沉陷預(yù)測(cè)、土地復(fù)墾等)。逐漸形成研究方向多元化、學(xué)科專業(yè)交叉化、研究視角深入化、工程技術(shù)實(shí)用化的采動(dòng)損害理論體系及科技方法。由此，隨著社會(huì)發(fā)展與需求，采動(dòng)損害領(lǐng)域的研究不僅僅局限于為采礦業(yè)服務(wù)，也逐步進(jìn)入一個(gè)與社會(huì)環(huán)境和人類發(fā)展息息相關(guān)的新階段。

2 新常態(tài)下采動(dòng)損害領(lǐng)域面臨挑戰(zhàn)

2002年至2011年，隨著制造業(yè)、房地產(chǎn)等行業(yè)飛速發(fā)展，造就了煤炭產(chǎn)業(yè)的黃金十年。2012年以后煤炭經(jīng)濟(jì)形勢(shì)逐漸低迷，一方面是煤炭燃燒碳排放帶來的大氣污染問題日漸凸顯，另一方面是煤炭資源粗獷式擴(kuò)張開采所付出的地表沉陷、滑坡、水資源枯竭、農(nóng)田及建筑設(shè)施損害、煤矸石污染、飲用水惡化等環(huán)境代價(jià)越來越大[4]。綠色開發(fā)將是煤炭產(chǎn)業(yè)新常態(tài)的主要特征，采動(dòng)損害領(lǐng)域?qū)儆诰G色開采范疇，以礦山采動(dòng)影響對(duì)象的變化和程度為研究領(lǐng)域，隨著煤炭產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新常態(tài)階段，采動(dòng)損害領(lǐng)域?qū)⒚媾R著新的挑戰(zhàn)。

(1)煤炭產(chǎn)業(yè)布局由中東部逐步向西部轉(zhuǎn)移 我國(guó)煤炭資源西多東少，西部地區(qū)占全國(guó)煤炭資源總量的80%，除了西南(云、貴、川)地區(qū)外，西部大部分區(qū)域(蒙、陜、甘、寧、新)煤層賦存條件簡(jiǎn)單、埋深較淺，發(fā)展?jié)摿薮螅瑫r(shí)西部地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境經(jīng)受著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。西部屬于全國(guó)水土流失重點(diǎn)區(qū)域，大規(guī)模開采后將會(huì)引起新的水土大量流失和水環(huán)境惡化，形成不可逆的土壤堿化、砂化問題。同時(shí)礦井生產(chǎn)、生活需要大量水源，因此，采動(dòng)影響下的地下水資源的科學(xué)保護(hù)和合理利用成為與環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展所面臨的課題。

(2)“三下”采煤進(jìn)入延伸性時(shí)期 近10年的煤礦建設(shè)投資加速增長(zhǎng)，造成我國(guó)煤炭生產(chǎn)能力過剩局面已經(jīng)形成，“十三五”期間積極推動(dòng)淘汰落后產(chǎn)能、關(guān)閉自然災(zāi)害嚴(yán)重礦井、發(fā)展建設(shè)中西部大型現(xiàn)代化礦井的戰(zhàn)略實(shí)施，必將減少社會(huì)對(duì)傳統(tǒng)意義的建筑物、鐵路、水體下煤炭回采的能源需求[2，5]。在當(dāng)代煤炭經(jīng)濟(jì)新常態(tài)發(fā)展模式下，“三下”采煤應(yīng)突破以“采出”為主的理論體系，結(jié)合國(guó)家重大工程建設(shè)如南水北調(diào)、西氣東輸、蘭新高鐵等，延伸并構(gòu)建以“采動(dòng)損害影響”為目標(biāo)的指標(biāo)評(píng)價(jià)、防控技術(shù)體系。

同時(shí)，在煤價(jià)下行，礦企虧損生存的艱難形勢(shì)下，“三下”采煤體系中“充填開采”工藝與技術(shù)的推行令煤炭企業(yè)負(fù)重加大甚至難以承擔(dān)，簡(jiǎn)單、實(shí)用、合理的充填材料及充填設(shè)備有待解決。

(3)老礦區(qū)采空塌陷進(jìn)入加速高發(fā)危險(xiǎn)期 當(dāng)前，我國(guó)東北、東部沿海及中部一大批煤礦城市和礦區(qū)均進(jìn)入“老齡化”及衰退期，如雙鴨山、撫順、阜新、開灤、徐州、兩淮等，資源逐漸枯竭乃至停產(chǎn)閉坑[6-7]。早期落后的采煤工藝及簡(jiǎn)單的頂板垮落處理方式加之礦區(qū)周邊亂采濫挖現(xiàn)象普遍存在，造成老礦區(qū)城市下遺留有大量的老窯、采空區(qū)，致使近些年發(fā)生的天坑、地陷事件成為新聞熱點(diǎn)，嚴(yán)重影響了城市發(fā)展建設(shè)所塑造的形象。采空區(qū)的流變特征可誘發(fā)地表沉陷、塌陷坑、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，在自然環(huán)境影響和人類活動(dòng)的干擾下，災(zāi)害的孕育、產(chǎn)生及發(fā)展可以持續(xù)幾十年乃至上百年，成為資源枯竭型城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型路程中隨時(shí)爆發(fā)的“定時(shí)炸彈”。因此，針對(duì)這種老礦區(qū)城市的“老年病”，需要引起采動(dòng)損害領(lǐng)域的學(xué)者和科技工作者的關(guān)注，并以社會(huì)使命感推動(dòng)、發(fā)展和突破地層精確勘探與沉陷控制關(guān)鍵理論和技術(shù)，高效、科學(xué)地為老礦區(qū)城市“診斷治療”。

(4)物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用爆發(fā)期 科技的進(jìn)步和信息化的飛速發(fā)展產(chǎn)生了難以想象的數(shù)據(jù)量，而隨機(jī)分析的數(shù)據(jù)精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人類對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)知需求，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)即將成為礦山安全、高效、綠色開發(fā)的重大武器。當(dāng)前由于礦山地質(zhì)條件的復(fù)雜性和采動(dòng)損害影響因素的多樣性和不確定性，難以對(duì)潛在及已防治的損害的時(shí)空演化規(guī)律加以準(zhǔn)確把握和評(píng)價(jià)。因而，借鑒地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控管理手段[8]，利用井上下監(jiān)測(cè)儀器，如地應(yīng)力傳感器、頂板離層傳感器、地表遙感、物理探測(cè)、三維激光等數(shù)據(jù)采集手段，結(jié)合大數(shù)據(jù)處理程序，高效地收集、分析和處理采動(dòng)損害的多樣多量數(shù)據(jù)，通過優(yōu)化搜索算法，對(duì)損害發(fā)生機(jī)制和趨勢(shì)進(jìn)行正反演化，最終對(duì)地表沉降、土壤沙化、水土流失、植被退化等單一損害或多元損害進(jìn)行定量描述，并采取有效防控措施(圖1)。

圖1 大數(shù)據(jù)在采動(dòng)損害領(lǐng)域應(yīng)用

3 采動(dòng)損害關(guān)鍵科學(xué)問題

礦山采動(dòng)損害領(lǐng)域涉及的圍巖穩(wěn)定性控制、覆巖沉降預(yù)測(cè)、采動(dòng)邊坡失穩(wěn)、充填開采、保水開采等一系列開采安全和環(huán)境損害問題，都是有關(guān)力、介質(zhì)(固、液、氣)和運(yùn)動(dòng)的力學(xué)行為問題[9]。由此，作者從采動(dòng)損害細(xì)觀力學(xué)行為角度出發(fā)，就當(dāng)前了解和認(rèn)知的方向進(jìn)行了查閱與思考，提出如下需要進(jìn)一步深入研究的關(guān)鍵科學(xué)問題，以供同行探討。

3.1 巖層移動(dòng)與沉陷流變特征規(guī)律與預(yù)測(cè)

(1)非連續(xù)介質(zhì)塊體力學(xué)行為 根據(jù)采動(dòng)覆巖破壞的“砌體梁”理論，斷裂梁堆砌結(jié)構(gòu)的塊體力學(xué)行為屬于非連續(xù)介質(zhì)范疇，巖層沉降在采動(dòng)、自重、構(gòu)造應(yīng)力等作用下進(jìn)行再破壞及再穩(wěn)定，基質(zhì)巖塊和裂隙介質(zhì)耦合行為需要進(jìn)一步研究。

(2)高強(qiáng)度開采擾動(dòng)與巖層穩(wěn)定性影響 煤層開挖破壞初始平衡的地應(yīng)力狀態(tài)，從而造成地應(yīng)力釋放與重新分布，進(jìn)而造成礦壓顯現(xiàn)、覆巖離層、地表沉陷等巖層失穩(wěn)現(xiàn)象。由于現(xiàn)代化綜采工藝帶來的工作面推進(jìn)速度快、一次采全高以及多煤層重復(fù)采動(dòng)等高強(qiáng)度開采行為對(duì)穩(wěn)定采空區(qū)進(jìn)行了二次擾動(dòng)[10]，對(duì)沉陷地表的沉降量、傾角、曲率等形變參數(shù)產(chǎn)生了影響，在時(shí)間效應(yīng)下的地表沉降的穩(wěn)定性值得深究。

(3)外在環(huán)境影響下的沉降演化規(guī)律研究 不同地質(zhì)條件(構(gòu)造應(yīng)力、巖性、煤層埋深等)下的沉降區(qū)的演化規(guī)律不一樣，同時(shí)外界降水侵浸、凍融損傷的環(huán)境作用如何對(duì)地層沉降的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，需要從細(xì)觀力學(xué)行為角度進(jìn)行機(jī)理探究。

3.2 巖層破壞裂隙中水土流失(潰水潰砂)規(guī)律研究

(1)液固耦合作用機(jī)理研究 采動(dòng)區(qū)的水土流失問題歸結(jié)為液固兩相流的耦合作用，當(dāng)水的容積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂、土的固體的容積，就表現(xiàn)為裂隙場(chǎng)中的滲流問題；當(dāng)砂、土的固體容積大于或相當(dāng)水的容積，就表現(xiàn)為兩相流問題[11]，這種典型的現(xiàn)象如“泥石流”，需要深入對(duì)水土流失的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、裂隙場(chǎng)內(nèi)運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行研究，進(jìn)一步摸索水土流失防控技術(shù)。

(2)潰水潰砂誘發(fā)機(jī)制與治理技術(shù) 在我國(guó)西部礦區(qū)(如神東礦區(qū))淺埋深煤層回采過程中，部分工作面難以避免地發(fā)生不同程度的潰砂事故，目前對(duì)采動(dòng)損害導(dǎo)致頂板潰水潰砂的認(rèn)識(shí)還不夠深入、治理手段粗略，判斷潰水潰砂的方法及防治技術(shù)手段仍停留在經(jīng)驗(yàn)層次上。受地質(zhì)構(gòu)造、覆巖組成、土層性質(zhì)、含水層組合、開采條件等復(fù)雜因素的影響，潰水潰砂的誘發(fā)機(jī)制、災(zāi)變的臨界條件、災(zāi)害范圍預(yù)測(cè)還需要進(jìn)一步研究，并結(jié)合實(shí)際情況來優(yōu)化防治技術(shù)手段。

3.3 不同環(huán)境采動(dòng)覆巖穩(wěn)定性控制研究

(1)應(yīng)力場(chǎng)-裂隙場(chǎng)-滲流場(chǎng)時(shí)空演化規(guī)律與識(shí)別方法“三場(chǎng)”的演化規(guī)律是描述采動(dòng)損害影響的核心研究對(duì)象[12-14]，不同地質(zhì)條件、開采深度、采煤工藝等環(huán)境下的“三場(chǎng)”演化機(jī)理和規(guī)律大有不同，至今大多數(shù)學(xué)者都在此領(lǐng)域做了較深入的理論研究，但只有定性的模型和試驗(yàn)結(jié)果，沒有定量理論模型和評(píng)價(jià)體系，由于裂隙場(chǎng)屬于“黑箱”問題，裂隙場(chǎng)不斷孕育、產(chǎn)生、擴(kuò)展、貫通的演化規(guī)律缺乏分析方法和計(jì)算手段，如何高精度的對(duì)裂隙場(chǎng)的監(jiān)測(cè)與識(shí)別成為攻關(guān)的難題，隨著開采深度的增加，更是需要研究“三場(chǎng)”耦合的理論體系指導(dǎo)工程實(shí)踐。

(2)充水充氣離層帶失穩(wěn)機(jī)制與防控技術(shù) 礦山開采造成頂板形成致密的離層空間，裂隙內(nèi)的水、瓦斯在地層壓力的驅(qū)動(dòng)下涌入，形成充水(氣)的離層帶，這是一種潛在的繼生災(zāi)害，極易發(fā)生頂板突水或瓦斯突出事故。當(dāng)前對(duì)災(zāi)害的成因一直沒有得到更多的認(rèn)識(shí)和解釋，還停留在經(jīng)驗(yàn)探索階段。對(duì)充水(氣)離層帶的儲(chǔ)水(氣)空間、動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)、離層裂隙發(fā)育程度、失穩(wěn)準(zhǔn)則等關(guān)鍵問題還需要深入研究，并探究開采擾動(dòng)下充水(氣)離層帶發(fā)育演化規(guī)律與離層固化技術(shù)。

(3)充填技術(shù)——“地層修復(fù)” 資源是推動(dòng)人類發(fā)展的動(dòng)力，但無休止地對(duì)地層挖掘、開采造成了地球表層難以自行恢復(fù)的損害，近年來，人類賴以生存的地球出現(xiàn)了“千瘡百孔”，同時(shí)淡水資源的匱乏造成地表不斷沙化，這些觸目驚心的場(chǎng)景喚醒了人類對(duì)可持續(xù)發(fā)展和造福子孫后代的關(guān)注和思考。

“地層修復(fù)”即是通過對(duì)采前—采中—采后全過程進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，通過科學(xué)的工程技術(shù)減少開采中對(duì)地層的損害，同時(shí)對(duì)產(chǎn)生的損害進(jìn)行修復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)地表沉降穩(wěn)定、地層壓力協(xié)調(diào)、地下水自然循環(huán)的一種“近”原始地層狀態(tài)(圖2)。

圖2 地層修復(fù)技術(shù)體系

當(dāng)前的井下充填材料主要有矸石、(近)膏體、(超)高水等，但是在充填工藝和充填材料上還需要不斷探索[15-16]，實(shí)現(xiàn)井下密閉空間高效充填和“預(yù)應(yīng)力”充填，最終控制頂板下沉趨穩(wěn)。

含水層的損害形成降水漏斗，造成地層的有效應(yīng)力降低，進(jìn)而造成地表沉陷。因此，深入研究地下水在地層中的補(bǔ)給、運(yùn)移、滲透、存儲(chǔ)的細(xì)觀行為，通過人工鉆孔注入引水、疏水、堵水等特殊材料進(jìn)而修復(fù)含水層，使地下水自然補(bǔ)給與涵養(yǎng)，維持含水層的自然強(qiáng)度和巖土體的固結(jié)應(yīng)力。

覆巖離層帶使地層從完整連續(xù)結(jié)構(gòu)成為非連續(xù)狀態(tài)，而且隨著擾動(dòng)處于非穩(wěn)態(tài)，通過離層注漿減緩離層發(fā)育的同時(shí)使地層成為整體從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)力傳遞，控制地層沉陷的流變特征。充填材料要有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)具有透水性，防止阻斷地下水的自然運(yùn)移。

4 結(jié) 論

礦山開采造成的巖層失穩(wěn)、地表沉陷、水土流失等環(huán)境損害，逐漸威脅到了人類的可持續(xù)發(fā)展。在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)階段，與環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色開采技術(shù)越來越受到重視，并逐步推動(dòng)采動(dòng)損害領(lǐng)域的研究進(jìn)入到理論多尺度、學(xué)科多交叉、應(yīng)用多實(shí)踐的新局面。

(1)礦山采動(dòng)損害與環(huán)境相協(xié)調(diào)發(fā)展的多學(xué)科交叉領(lǐng)域逐漸成為趨勢(shì)。

(2)采動(dòng)損害機(jī)理逐步向多場(chǎng)、多相、多尺度耦合方向深入，并積極推動(dòng)采動(dòng)能、采動(dòng)空間正向轉(zhuǎn)化利用。

(3)針對(duì)不同地區(qū)的復(fù)雜地層條件及水文環(huán)境，綠色生態(tài)開采范疇的“地層修復(fù)”技術(shù)有待探索。

[1]范學(xué)理.礦山采動(dòng)損害研究領(lǐng)域的再思考與定位建議[A].2010全國(guó)“三下”采煤與土地復(fù)墾學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)礦山測(cè)量專業(yè)委員會(huì)，2010.

[2]趙衛(wèi)強(qiáng)，孟 晴.國(guó)內(nèi)外礦山開采沉陷研究的歷史及發(fā)展趨勢(shì)[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(1):12-15.

[3]李鳳明.重復(fù)采動(dòng)條件下地表移動(dòng)參數(shù)變化機(jī)理及移動(dòng)盆地特點(diǎn)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，1998(2):44-47.

[4]劉天泉，范維唐.采用綜合減沉是實(shí)施礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措(下)[J].煤炭企業(yè)管理，1998(9):8-9.

[5]李鳳明.采礦活動(dòng)對(duì)礦區(qū)資源環(huán)境的影響及防治對(duì)策[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999(1):106.

[6]張華興.對(duì)“三下”采煤技術(shù)未來的思考[J].煤礦開采，2011，16(1):1-3，31.

[7]潘仁飛，侯運(yùn)炳，史志兵，等.論可持續(xù)發(fā)展觀下的我國(guó)煤礦城市及衰老礦區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型[J].中國(guó)礦業(yè)，2008，17(4):37-40.

[8]李鳳明，王儒軍，王存煜.資源枯竭型礦區(qū)綜合治理與可持續(xù)發(fā)展[J].煤礦開采，2004，9(3):7-10.

[9]何朝陽(yáng)，巨能攀，黃 健.地質(zhì)災(zāi)害海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法研究[J].安全與環(huán)境工程，2014，21(5):115-120.

[10]繆協(xié)興.煤礦開采對(duì)圍巖和環(huán)境的損傷及力學(xué)關(guān)鍵[A].“力學(xué)2000”學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C].中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)，2000.

[11]趙陽(yáng)升.礦山工程力學(xué)學(xué)科及其相關(guān)工程發(fā)展的若干問題[A].世紀(jì)之交的煤炭科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)，1997.

[12]謝和平，王金華，姜鵬飛，等.煤炭科學(xué)開采新理念與技術(shù)變革研究[J].中國(guó)工程科學(xué)，2015，17(9):36-41.

[13]李宏艷，齊慶新，梁 冰，等.煤巖滲透率演化規(guī)律及多尺度效應(yīng)分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29(6):1192-1197.

[14]齊慶新，毛德兵，王永秀，等.對(duì)建立“煤力學(xué)”的探討——煤巖單軸直接拉伸試驗(yàn)引發(fā)的思考[A].中國(guó)科協(xié)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)第16分會(huì)場(chǎng)論文集[C].中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)，2004.

[15]李鳳明，盧玉德.覆巖離層產(chǎn)生的條件及注漿減沉的可控因素[J].煤礦開采，2001，6(2):47-49，4.

[16]胡炳南.我國(guó)煤礦充填開采技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40(11):1-5，18.

[17]張寧博，齊慶新，歐陽(yáng)振華，等.不同應(yīng)力路徑下大理巖聲發(fā)射特性試驗(yàn)研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，39(2)：389-394.

[18]趙 鵬.基于GIS的礦井采掘銜接決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].鄭州：河南理工大學(xué)，2007.

ExplorationofKeyScienceProblemsandDevelopmentTendencyofMiningDamage

LI Lei1，2，3，LI Feng-ming1，2，LI Hong-yan1，2，LIU Xue1，2

(1.Safety Institute，Coal Science and Technology Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100013，China；2.Coal Resource High Efficient Mining & Clean Utilization State Key Laboratory(China Coal Research Institute)，Beijing 100013，China；3.School of Resources and Safety Engineering，China University of Mining and Technology(Beijing)，Beijing 100083，China)

Starting from the studying process of mining subsidence science，then development status of mining damage field were summarized overall，with development tendency of national social environment，and coal industry distribution should be transferred from mid-east region to western region was put forward，“three unders”mining enter into extensible period，gob area and collapse of old mine area accessed speedy and danger time，under new normal of internet of things and large data technique application outbreak，and mining damage field would faced new challenge and new chances.Based on mining mechanics and stratum movement theory，then some sciences problems of mining damage field need be studied were studied from multiple spatial-scale mechanics behavior aspects，and ‘stratum repairing’ notion was put forward，new ideas of mining damage prevention and control technique were discussed.

mining damage；new normal；strata and surface movement；multiple spatial-scale，stratum repair

2017-07-20

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.06.001

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51674143)

李 磊(1985-)，男，北京密云人，助理研究員，博士研究生，主要從事礦山動(dòng)力災(zāi)害防治與應(yīng)急管理。

李 磊，李鳳明，李宏艷，等.礦山采動(dòng)損害關(guān)鍵科學(xué)問題及發(fā)展趨勢(shì)探析[J].煤礦開采，2017，22(6)：1-4.

TD712

A

1006-6225(2017)06-0001-04

鄒正立]