目的

　　随着浅部煤炭资源的逐渐减少甚至枯竭，地下开采的深度越来越大，越来越多的矿井将面临严峻的深部开采问题。但是，目前关于深部开采的界定还没有统一的科学定义，更没有一个量化的标准，因此十分有必要从一个新的角度来认识深部概念问题。而且深部煤炭资源开采量及开采程度取决于目前的技术水平支撑及深部地温导致的矿工作业安全及极限承受能力。基于此，本文首先总结了国内外煤炭深部开采关于深度的界定，进一步从矿井温度、巷道围岩变形控制、煤岩体弹性能聚集与释放的突变分析等方面讨论了开采极限深度的概念。

方法

　　（1）通过对国内外学者在定量化判定深部界限的研究成果的总结与研究，根据这些研究成果从而更好更深入的研究有关深部的定义的界限。（2）通过对地温平均梯度、巷道围岩变形、巷道围岩弹性能分析的研究来探讨极限开采深度。①通过研究煤矿深部地温及平均温度的梯度和人体承受的极限温度来探讨地温平均梯度的极限开采深度。②通过极限开采深度的数值模拟和现场观测统计来探讨有关巷道围岩变形的极限开采深度。③通过研究U型钢支架在不同埋深情况下所承担的能量变化规律的数值模拟，分析出导致支架所承担的极限能量的巷道埋深。

结果

　　（1）提出从应力环境的角度定义煤炭深部开采深度，即根据岩石力学理论和实验研究岩石强度和灾变临界应力状态作为煤岩深部开采深度准则：σ1=σ2=σ3。（2）①岩温随埋深的变化公式为：Tgu=To+Gl(H-Ho)。深部地温确定的煤矿开采极限深度为：H≤(T_cr-T_a+S)/G_t +H_a=H_cr。②通过数值模拟可以得知，当埋深小于1 400 m时，巷道收敛量随着埋深增加的幅度较小，基本呈线性增大的关系;当埋深达到1 400~1 500 m 时，巷道收敛量急剧增大，并且巷道收敛量和埋深之间呈非线性关系。③通过现场观测可以得知当采深达到1 300 m 时，围岩变形已经达到极限变形值，工字钢支架已无法继续承载，当采深达到1 500 m 左右时，锚杆支护开始失效，当采深达到1 500 m左右时，桁架组合锚杆支护失效，当采深达到1 600 m 左右时，钢带组合锚杆开始失效，另外当采深超过1 500 m 时，顶板下沉量剧烈增加。（3）随着埋深的增加，巷道围岩弹性能和支架弹性能都随之增加。但当埋深达到1 400~1 500 m时，由于U 型钢支架失效，无法继续承载，其弹性能骤减，呈现下降的态势。当埋深达到1 500 m 左右时，支架承载能力达到了极限，将无法继续承载。

结论

　　（1）根据目前的科学发展水平，存在极限降温值23 ℃，根据《煤矿安全规程》明确规定，采掘工作面空气温度不得超过26 ℃，硐室的空气温度不得超过30 ℃，可推出深部极限开采深度上限值为1 471 m，下限值为1 618 m。（2）数值分析结果显示，埋深1 400 ~1 500 m 时为极限深度。不同支护结构具有不同的允许变形量，但其最大允许变形值均为200 mm 左右，而围岩变形超过1 000 mm 时，支护将变得极其困难。（3）不同支护结构在不同深度处将无法继续承载，存在深部极限开采阈值范围1 000 ~1 600 m，若从安全角度考虑，可定义为1 500 m 左右时为极限深度。