在我国能源转型的大趋势下,越来越多的相关从业者开始思考这个问题。
作为地球上储量最为丰富、分布地域最广的化石燃料,煤炭资源对人类社会发展的推动作用,自不必多说。对于我国来说,煤炭,也一直是稳定能源结构的支柱之一。在前不久发布的《中国矿产资源报告(2021)》中,我国最新勘探到的煤炭资源储量就有119.64亿吨。
但在煤炭资源所带来的巨大利益背后,矿山开采率低、矿难事故频发等问题,一直存在。
有数据显示,我国煤炭开采事故最严重时,曾在一年内造成7000人伤亡。哪怕是2019年,这类事故所造成的伤亡人数,仍高达2800人。
如何为深入地底的矿工打造一条安全的巷道,正是我国矿山工程岩体力学专家,何满潮院士一直在做的事。
何满潮院士
恩师的难题
1991年,何满潮顺利完成了博士后的研究工作,被任命为当时岩土工程研究所的所长。
保障煤炭开采安全,该从哪里下手?
何满潮想到了自己的恩师,陈至达教授的话:煤炭开采到一定深度以后,要解决的是一个大变形力学问题。这里面包含两个内容,物理材料的大变形问题和非线性力学的数学问题。只有解决好了这两个内容,才能真正解决大变形力学所导致的灾害问题。
但在环境复杂的地下,既要保证矿内巷道安全,又要保证工程进度,并不容易。
此前的很长一段时间,我国的煤矿一直采用的是比较传统的“121工法”。地底长长的巷道被分割为两个部分,一个用来掘进,一个用来采煤。为了维持巷道的稳定,这两部分之间往往还要预留出一部分“煤柱”,用来支撑整个巷道的平衡。
可这种工法的效果却不如人意。
用煤柱维稳,前后要浪费煤柱资源不说,采空区形成的塌陷还不利于生态环境的修复。最主要的是,这种方法往往需要同时挖掘两条并行巷道。而约有90%的事故,都集中在了巷道掘进过程。