近日，中國煤炭科工集團(以下簡稱中國煤科)開采研究院核心成果“采煤沉陷區(qū)高質建設利用關鍵技術與工程示范”榮獲國家科學技術進步二等獎。

聚焦煤炭開采引發(fā)的巖層擾動、生態(tài)損耗等行業(yè)痛點，中國煤科開采研究院科研團隊深耕低損害綠色開采技術，重點攻關沉陷區(qū)治理、煤基固廢資源化利用與礦井水安全防控及水資源保護關鍵課題。該團隊探明了不同類型采空區(qū)地層長期運動特征與活化失穩(wěn)機理，創(chuàng)新提出沉陷區(qū)地基穩(wěn)定性與建設適宜性評價方法，攻克采空地層強化再造成套技術，構建起自主可控的綠色開采成套技術體系，實現(xiàn)生態(tài)效益、社會效益與經(jīng)濟效益多維共贏。

我國高強度、大規(guī)模煤炭地下資源開發(fā)形成大量沉陷區(qū)，已成為影響生態(tài)環(huán)境和工程建設的突出問題。采煤沉陷區(qū)治理與高質建設利用迫在眉睫。

采煤沉陷區(qū)“空天地”協(xié)同監(jiān)測平臺。中國煤科開采研究院供圖。

近年來，采煤沉陷區(qū)治理面臨柱式懸頂采空區(qū)范圍不清、垮冒情況不明、水和氣體積聚導致精準勘查難度大，煤柱群失穩(wěn)機理復雜、危害類型多樣、危險等級準確界定難，大面積采空區(qū)全域充填不經(jīng)濟、精準治理難度大等行業(yè)痛點。針對這些難題，團隊創(chuàng)新開發(fā)了集采空區(qū)“點面體精準勘查、全要素評估、一體化監(jiān)測、四類精準治理模式”為一體的防控技術體系，將采空區(qū)治理技術與“地基穩(wěn)定性評價+建筑規(guī)劃控制+抗變形設計+建筑物加固”相結合，形成沉陷區(qū)綜合利用井上下協(xié)同治理成套技術，有效解決了采空地層科學治理與工程建設協(xié)同技術瓶頸。

該技術體系不僅實現(xiàn)了不同類型復雜采空區(qū)的精細探查和科學治理，而且有效支撐了沉陷區(qū)上高壓線路、高速公路、油氣管線等線性構筑物，學校、醫(yī)院、辦公樓、住宅等多棟建筑物，超臨界燃煤電廠超高冷卻塔，以及圖書館與大劇院等大型、城市高層特殊建(構)筑物的建設。

開采研究院科研團隊通過研發(fā)的集鉆孔采空靶點精準圈定、單孔面端掃描最優(yōu)路徑選配和多孔協(xié)同連續(xù)追蹤為一體的采空區(qū)點面體精準勘查技術，實現(xiàn)了對懸頂采空區(qū)的精細探查，已在陜西神木朱蓋塔煤礦、何家塔煤礦、國家能源郭家灣礦、板定梁塔煤礦等30多個礦區(qū)成功應用。

針對復雜采空區(qū)治理成本高，治理效果難保證的問題，開采研究院科研團隊打破了單一治理路徑，研發(fā)了中低危險性懸頂采空區(qū)局充增穩(wěn)式等分類分級分區(qū)治理模式。

此外，針對沉陷區(qū)建設大型工程無先例、風險高的難題，團隊開展多場景試驗迭代，突破沉陷區(qū)大型工程建設核心技術，創(chuàng)新研發(fā)沉陷區(qū)自適應抗變形建筑結構、動態(tài)沉降補償?shù)燃夹g，有效適配地層殘余變形，解決工程開裂、沉降難題，實現(xiàn)沉陷區(qū)百米高層建筑、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等大型工程安全落地。