近日，中国煤炭科工集团(以下简称中国煤科)开采研究院核心成果“采煤沉陷区高质建设利用关键技术与工程示范”荣获国家科学技术进步二等奖。
聚焦煤炭开采引发的岩层扰动、生态损耗等行业痛点，中国煤科开采研究院科研团队深耕低损害绿色开采技术，重点攻关沉陷区治理、煤基固废资源化利用与矿井水安全防控及水资源保护关键课题。该团队探明了不同类型采空区地层长期运动特征与活化失稳机理，创新提出沉陷区地基稳定性与建设适宜性评价方法，攻克采空地层强化再造成套技术，构建起自主可控的绿色开采成套技术体系，实现生态效益、社会效益与经济效益多维共赢。
我国高强度、大规模煤炭地下资源开发形成大量沉陷区，已成为影响生态环境和工程建设的突出问题。采煤沉陷区治理与高质建设利用迫在眉睫。
采煤沉陷区“空天地”协同监测平台。中国煤科开采研究院供图。
近年来，采煤沉陷区治理面临柱式悬顶采空区范围不清、垮冒情况不明、水和气体积聚导致精准勘查难度大，煤柱群失稳机理复杂、危害类型多样、危险等级准确界定难，大面积采空区全域充填不经济、精准治理难度大等行业痛点。针对这些难题，团队创新开发了集采空区“点面体精准勘查、全要素评估、一体化监测、四类精准治理模式”为一体的防控技术体系，将采空区治理技术与“地基稳定性评价+建筑规划控制+抗变形设计+建筑物加固”相结合，形成沉陷区综合利用井上下协同治理成套技术，有效解决了采空地层科学治理与工程建设协同技术瓶颈。
该技术体系不仅实现了不同类型复杂采空区的精细探查和科学治理，而且有效支撑了沉陷区上高压线路、高速公路、油气管线等线性构筑物，学校、医院、办公楼、住宅等多栋建筑物，超临界燃煤电厂超高冷却塔，以及图书馆与大剧院等大型、城市高层特殊建(构)筑物的建设。
开采研究院科研团队通过研发的集钻孔采空靶点精准圈定、单孔面端扫描最优路径选配和多孔协同连续追踪为一体的采空区点面体精准勘查技术，实现了对悬顶采空区的精细探查，已在陕西神木朱盖塔煤矿、何家塔煤矿、国家能源郭家湾矿、板定梁塔煤矿等30多个矿区成功应用。
针对复杂采空区治理成本高，治理效果难保证的问题，开采研究院科研团队打破了单一治理路径，研发了中低危险性悬顶采空区局充增稳式等分类分级分区治理模式。
此外，针对沉陷区建设大型工程无先例、风险高的难题，团队开展多场景试验迭代，突破沉陷区大型工程建设核心技术，创新研发沉陷区自适应抗变形建筑结构、动态沉降补偿等技术，有效适配地层残余变形，解决工程开裂、沉降难题，实现沉陷区百米高层建筑、产业园区等大型工程安全落地。
