科技创新

作者

袁永^1,2,3，屠世浩^1,2,3，陈忠顺^1,2,3，张村⁴，王沉⁵，王文苗^1,2,3

单位

1.中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室；2.中国矿业大学 矿业工程学院；3.中国矿业大学 深部煤炭资源开采教育部重点实验室;4.  中国矿业大学（北京）能源与矿业学院；5. 贵州大学 矿业学院

摘要

薄煤层占我国煤炭总储量的20%，受狭小采掘空间等特殊条件制约，薄煤层开采效益差、智能化水平低，产量仅占煤炭总产量的10%。基于薄煤层多样性赋存条件和提高工作面单产、卸压效果与采出率的不同开采需求，将薄煤层开采的技术需求分为3类：薄煤层长壁智能化综采、薄煤层保护层智能化开采和薄煤层高采出率开采技术。

系统分析了我国薄煤层矿井开采设计、长壁综采装备、智能化开采技术、半煤岩巷道掘进和极薄煤层开采技术等方面的研究现状，详细介绍了3类薄煤层开采技术的研究进展，具体包括：①在长壁综采工作面智能化方面，提出了放大采区（面）尺寸、降低采掘高度的立体化设计方法，开发了薄煤层开采方法、设备配套等辅助决策专家系统，研制了大功率、矮机身半煤岩快速掘进机及其支护机具和矮型化超长综采工作面成套装备，研发了“基于煤层条件精准探测预设割煤轨迹+三机协同控制+视频监控”的智能化开采技术；②在高瓦斯薄煤层保护层智能化开采方面，揭示了卸压开采的应力-损伤-渗流耦合作用机制，提出了长壁面极限卸压采厚与钻采面卸压增透合理参数确定方法，研发了基于瓦斯浓度调控的智能割煤技术；③在提高薄煤层采出率方面，研发极薄煤层的长壁综采自动化技术和五钻头自动换钻螺旋钻采煤机，开发了不同种类的薄煤层沿空留巷技术。提高薄煤层采掘装备的适应性和控制精度，构建智能开采与灾害防控一体化理论与技术将是薄煤层智能开采技术的研究方向。

作者简介

袁永（1983—），男，河南泌阳人，教授，博士生导师，博士。澳大利亚阿德莱德大学、中国科学院武汉岩土力学研究所访问学者，中国煤炭学会会员、《煤炭科学技术》青年专家委员会委员，兼任科技部国家科技专家库专家、江苏省科技咨询专家、江西省科技专家库专家、教育部学位与研究生教育网评专家。

主要从事智能采矿、卸压增透和灾害防控方面的教学与研究工作。提出了“基于地质条件ＣＴ探测的采煤机预设轨迹＋三机协同控制＋视频监控干预”的智能化开采模式，主要包括智能开采系统的立体化设计方法，智能开采辅助决策支持系统，复杂条件煤层综采割煤轨迹与割煤速度调控方法，揭示了薄/ 极薄煤层卸压开采应力－渗流－损伤耦合作用机制，提出了钻采卸压增透参数确定方法，拓展了二氧化碳预裂爆破提高坚硬煤层块煤率的研究方向，提出了复杂条件煤层大采高综采/ 综放采场支架－围岩稳定性控制技术，浅埋残留煤柱重复采动致灾机理与预裂爆破防控方法，超长综采工作面双采煤机开采工艺和顶板控制技术。

主持国家自然科学基金项目2项（面上、青年）、国家重点研发计划项目子课题1项、国家"863计划"项目子课题1项、江苏省自然科学基金项目2项（面上、青年）、教育部博士点基金项目1项以及与企业联合攻关项目30余项。出版专著3部，发表论文60余篇，其中SCI检索20篇、EI检索26篇，授权发明专利17项。荣获教育部科技进步二等奖1项、山西省科技进步二等奖1项、黑龙江省科技进步二等奖1项、中国煤炭工业科技进步二等奖6项，省部级科技进步三等奖6项。《Natural Resources Research》、《Energy Science & Technology》、《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》、《International Journal of Mining Science and Technology》、《煤炭学报》、《采矿与安全工程学报》等SCI、EI 期刊审稿人。主讲《采矿学》、《智能采掘》、《智能化开采》等课程，获第三届全国采矿工程专业青年教师讲课比赛一等奖1项，中国矿业大学多媒体课件一等奖和教学成果二等奖各1项。

主要附图

引用格式

袁永，屠世浩，陈忠顺，等. 薄煤层智能开采技术研究现状与进展[J]. 煤炭科学技术, 2020, 48(5): 1-17.

YUAN Yong,  TU Shihao, CHEN Zhongshun ZHANG Cun, et al. Current situation  and development of intelligent mining technology for thin coal seams[J]. Coal  Science and Technology, 2020, 48(5): 1-17.

来源：煤炭科学技术