隨著開采強度的不斷加大，我國煤礦開采深度以每年8米至12米的速度增加，一大批煤礦快速進入深部開采階段，采深超過千米的煤礦已有47處。

煤礦進入深部開采后，巖層壓力大、涌水量大、地溫高等現象普遍存在，開采技術難度不斷增大。最新的《煤炭產業政策》（修訂稿）明確將限制1000米以深新井建設。但是，很多老礦井既是當地煤炭生產的主力礦井，又是經濟支柱和主要就業單位，一時間又不得不進入深部開采。

如何對千米深井開采作出合理的長期規劃，如何能夠安全、高效、低成本地開采深部煤炭資源，已是我國煤炭行業必須面對的問題。

千米深井現狀

據統計，我國煤礦目前平均采深為500多米。由于開采強度大，一些開采年限較長的礦井，淺部資源基本開采完畢，剩余資源多集中在深部，其中以1000米以深居多。

國有重點煤礦中，東北、華北、華東地區的43家煤炭企業近300處礦井開采深度超過600米。其中，河北開灤、山東新汶、遼寧沈陽、黑龍江雞西、江蘇徐州等礦區近200處礦井開采深度超過800米。

千米深井最多的是山東省，有21處，占千米深井總量的44.7%。剩下的分布在7個省，江蘇7處，安徽6處，河南4處，河北4處，黑龍江2處，吉林2處，遼寧1處。

47處千米深井平均深度為1086米，其中井深超過1200米的有7處。目前，全國最深的礦井是山東能源新礦集團孫村煤礦，其開采深度已達到1501米。孫村煤礦是目前亞洲采深最深的煤礦。

47處千米深井年產能9456萬噸，平均年產能201萬噸。其中，45%的礦井年產能集中在100萬噸至200萬噸，年產能最大的是安徽淮南礦業集團顧橋煤礦，2010年原煤產量為1230萬噸。

這些礦井平均剩余服務年限為33.73年，剩余服務年限在40年以下的占63.8%。

2004年，我國的千米深井僅有8處，不到10年時間，已經增加了39處。預計在未來20年內，很多礦井的開采深度將達到1000米至1500米。

深部資源情況

據有關預測，目前我國垂深2000米以內的煤炭資源總量為5.57萬億噸，其中埋深在1000米以深的煤炭資源量為2.64萬億噸，占煤炭資源總量的47.4%。

河北冀中能源集團的研究數據表明，當前，河北、山西、江蘇、安徽、山東、河南等重要產煤省，由于長時間開采，埋藏較淺的煤炭資源日漸減少，而埋深1000米以深的資源占這些省預測總量的65%至92.4%。

中國礦業大學教授張農表示，我國探明煤炭資源中，60%埋藏深于800米，且淺部資源已有較大消耗。我國煤礦開采深度正以每年8米至12米的速度增加，中東部礦區以每年10米至25米的速度進入深部開采，從資源賦存特點和開采延伸速度看，深部開采勢在必行。

中國煤炭工業協會提供的《煤礦千米深井開采技術與現狀》指出，與國內外煤田賦存特征比較，千米深井集中分布的我國東部礦區具有新生界覆蓋層厚、煤層埋藏深、基底為奧陶系承壓含水層的特點，煤層厚度穩定，煤質優良。

由于這些煤層形成時期受到印度支那運動、燕山運動、喜馬拉雅運動以及新構造運動的影響，煤層賦存的地質條件極為復雜，煤層傾角變化大，褶皺斷層多。比如安徽淮南礦區開采范圍內已探明的落差5米以上斷層有1900余條，平均每平方千米1.1條。

千米深井集中的礦區煤層瓦斯含量高，區域內超過半數的礦井為高瓦斯礦井。由于大多數礦區瓦斯儲層具有低壓力、低滲透率、低飽和度以及非均質性強的“三低一強”特性，抽采極為困難。

千米深井集中的礦區底部煤層常常受到其基底巖溶水的威脅。河北、山東、安徽等地，礦井占有儲量為384.5億噸，而受水威脅的煤炭儲量高達149.7億噸，占39%。

東部地區煤層埋藏較深及構造運動活躍，導致部分地區礦井沖擊地壓災害嚴重。

深井存廢爭議

與淺部開采相比，深部開采危險系數更高，熱害、沖擊地壓、煤與瓦斯突出、突水、礦壓、煤層自燃等災害不僅給安全生產帶來挑戰，還大大提高了采礦成本。

此外，因井深太深，緊急情況下撤人，將是個嚴峻的問題。目前，千米深井將人員撤出一般需要兩三個小時。

最新的《煤炭產業政策》（修訂稿）明確將限制1000米以深新井建設。

業內也有一種觀點，井深不能無限延伸，千米深井要控制。

但對于一些老礦區，又有非常現實的情況，例如千米深井最多的山東省。據山東省煤炭工業局局長喬乃琛介紹，山東省現有煤礦生產礦井200處，其中采深900米以上的26處，千米深井21處。千米深井核定年產能3142萬噸，占全省總產能的17.8%。千米以深煤炭儲量20.6億噸，占全省總儲量的43%。

“千米深井，加上900米以深的礦井，是山東省的生產主力井，也是資源主力井。”喬乃琛說。

山東省是全國資源消耗大省，每年需要調入1億多噸煤。受資源限制，山東省早就主動控制煤炭產量。但如果這些深井都關停，即使資源保障問題靠加大外部調入力度能解決，這么多老礦井的職工再就業，礦區民生保障，地方經濟發展等問題，也是不容回避的。

因而，完全限制千米深井，對于某些區域，尤其是東部開采時間較長的老礦區，難度較大。業內專家還有一種較折中的觀點，對新建的千米深井，提高準入門檻，嚴格準入；對于老礦井必要的延伸，要簡化系統，改進裝備，加強技術研究，保障安全生產。

深井開采災害及防治

已有的開采實踐表明，深部開采面臨六大災害：高溫熱害、沖擊地壓、煤與瓦斯突出、突水、軟巖變形和煤層自燃。近年來，我國在深井開采與災害治理方面取得了積極進展。

地溫升高，作業環境惡化

《煤礦安全規程》規定，采掘工作面氣溫不得超過26℃，硐室的氣溫不得超過30℃。

一般情況下，地溫隨深度增加而呈線性上升。山東新汶礦區礦井每向下延伸100米，地溫上升2.22℃至2.70℃。

在國外，南非西部礦井在深度3300米處氣溫達到50℃；俄羅斯千米深井平均地溫為30℃至40℃，個別地溫達52℃。山東能源新礦集團孫村煤礦在深度800米處部分工作面氣溫達30℃至33℃，巨野礦區龍固礦井在深度850米處所有工作面氣溫達34℃至36℃。

有些千米礦井的巖石溫度已超過40℃，甚至達到50℃，地溫高并伴有熱水涌出。很多采掘工作面氣溫達到30℃，部分礦井采掘工作面氣溫達35℃以上，空氣相對濕度為90%至100%。

氣溫升高造成井下工人注意力分散，嚴重影響人體健康，引發各種疾病，造成事故率上升，勞動生產率下降等。

防治技術：目前國內外礦井降溫措施：一是非人工制冷措施，即通過增加通風量等方式降溫。二是人工制冷降溫，此技術可分為水冷卻系統和冰冷卻系統，水冷卻系統是礦井空調技術的應用，而冰冷卻系統是將冰塊灑向工作面來達到降溫的目的。

沖擊地壓頻率提高，強度加大

沖擊地壓是深井開采中常見的一種自然災害，是圍巖失穩現象中最強烈的一種。隨著采深的增加，最直接的表現是地應力增大，礦壓顯現劇烈。

山東能源新礦集團協莊煤礦采深在500米至700米時，實測地應力為15兆帕至25兆帕；采深在900米至1100米時，實測地應力為30兆帕至39.5兆帕。

江蘇徐州礦務集團徐州本部自1991年首次發生沖擊地壓以來，先后有5處礦井發生了54次沖擊地壓，其中53次發生在深部。

在深部高地應力復雜地質條件下，沖擊地壓和煤與瓦斯突出共同作用，多種因素相互交織，在事故孕育、發生、發展過程中可能互為誘因，互相強化，或產生共振效應，使災害的預測及防治變得更為復雜和困難。

防治技術：在防治沖擊地壓方面，國內外采取了預測預報、解危、效果檢驗、安全防護“四位一體”的綜合防治措施。

煤與瓦斯突出危險性增加

深部高應力作用下，煤層內瓦斯氣體壓縮達到極限，煤巖體中積聚了大量的氣體能量，由于工程擾動的作用，造成壓縮氣體的突然、急劇、猛烈釋放，導致工作面或巷道的煤巖層結構瞬時破壞而產生煤與瓦斯突出，使淺部不存在煤與瓦斯突出傾向的非突礦井，進入深部以后轉變為煤與瓦斯突出災害頻發的突出礦井。

隨著采深的增加，中國平煤神馬集團十二礦、八礦、十礦先后轉為煤與瓦斯突出礦井。河北開灤集團趙各莊煤礦十水平以上未發生煤與瓦斯突出，十水平以下卻發生了煤與瓦斯突出。

防治技術：國內外主要采取開采保護層、瓦斯地面和井下預抽的方法治理煤與瓦斯突出災害。

突水危險性增加

隨著采深的增加，由于高應力和高地溫的作用，水在裂隙中的流動特征發生明顯變化，奧灰水壓持續升高，承壓水問題突出，突水幾率隨之提高。

河南幾個礦區均存在承壓水上開采問題，且水壓高，水量充沛；河南義馬煤業集團生產礦井采區工作面煤層承受的底板水壓普遍在2兆帕以上，底板灰巖突水災害曾多次發生；河南煤業化工集團趙固礦水壓高達6兆帕，突水威脅性大。

防治技術：國內目前采用地面瞬變電磁法探測和井下高密度探測相結合、物探與鉆探相結合，深入研究深部煤層開采的水文地質特征。針對深部水壓高的特點，采取水文補勘、超前探放水、疏水降壓、帶壓開采等措施；完善水溝、沉淀池等防淤、清淤設施，確保疏排水系統可靠。

采場礦壓顯現強烈

高應力環境下，巖體儲備了較高的能量，巷道開挖后的卸荷作用，使巖體中積聚的能量在較短時間釋放出來。同等條件下煤層巷道從500米開始，埋深每增加100米，巷道變形速度和變形量平均增加20%至30%；井深1000米時的巷道失修率約是井深500米至600米時的3倍至15倍，底鼓成為巷道失穩破壞的主要形式。

淺部巖性變化對巷道變形影響較小，一般情況下，同一巷道不同巖性常采用相同支護方式和參數即能保持巷道長期穩定；到深部后，不同巖性圍巖變形差異大大增加，巖性成為巷道位置選擇的主導因素，同一巷道不同巖性的非等強支護方法成為巷道維護的主要手段。

淺部巷道掘進影響期一般為3天至5天，之后能基本穩定下來；深部巷道掘進后，巷道一直難以穩定，當支護不合理時，其變形可使巷道完全閉合。深部圍巖在破壞之前幾乎處于不變形狀態，破壞前兆非常不明顯，使破壞預測預報十分困難。

據不完全統計，深部巷道實際返修率高達90%以上，這使巷道維護費用大大增加，并造成礦井生產系統不暢，運輸能力不足等問題。

防治技術：目前，國內外主要有被動支護、主動支護和聯合支護三種形式。棚式金屬支架通過提供被動的徑向支護阻力，直接作用于巷道圍巖表面，從而約束圍巖變形。錨桿（索）支護通過對巷道圍巖的表面施加托錨力從而起到支護作用。聯合支護技術逐漸由簡單的支護方式疊加，改進為多種支護方式的聯合、耦合，且在軟巖巷道工程實踐中進行了大量應用。

煤層自燃傾向強烈

研究表明，在深部較高的溫度環境下，更易引起煤層的自然發火。自然發火危險礦井幾乎在所有礦區都存在，因自燃而造成的經濟損失每年達數十億元。如河南多數礦井煤層具有自然發火傾向性，河南義馬、平頂山、鶴壁等礦區煤層自然發火期較短，達到深部開采后，煤炭自然發火問題將比淺部更嚴重。同時，自然發火容易引發礦井火災、瓦斯爆炸事故。

防治技術：對地溫影響顯著的自然發火礦井，應從深部礦井開拓開采系統、采煤工藝方法、通風系統、監測檢測技術、阻化技術等全方位多管齊下。

鏈接

國外深井開采現狀

世界主要采煤國家中，美國、澳大利亞、德國、英國、波蘭、俄羅斯等采礦業較為發達，原西德和前蘇聯較早進入深部開采。

20世紀60年代初，原西德埃森北部煤田中的巴爾巴拉礦開采深度超過1000米，達到1200米。1960年至1990年，原西德煤礦的平均開采深度從730米增加到900米以上，最深開采深度從1200米延伸到1500米。

前蘇聯在解體前的20年中，煤礦的開采深度以每年10米至12米左右的速度遞增。在俄羅斯，僅頓巴斯礦區就有30處礦井的開采深度達到1200米至1350米。

波蘭煤礦的平均采深為690米，最深已達1300米。日本和英國的煤礦開采深度曾分別達到過1125米和1100米。