煤與共伴生戰略性金屬礦產協調開采理論與技術構想

黃炳香，趙興龍，余 斌，賀桂成，岳中文，楊成祥，王長申，孟慶彬，楊玉貴， 劉江峰，馮秀娟，陳大勇，邢岳堃，朱衛兵，段曉恒，鞠金峰

(1.中國礦業大學 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇 徐州 221116；2. 礦冶科技集團有限公司 礦山工程研究設計所，北京 100160；3.南華大學 資源環境與安全工程學院，湖南 衡陽 421001；4. 中國礦業大學(北京) 力學與建筑工程學院，北京 100083；5.東北大學 深部金屬礦山安全開采教育部重點實驗室，遼寧 沈陽110819；6. 中國礦業大學 資源與地球科學學院，江蘇 徐州 221116；7. 中國礦業大學 深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室，江蘇 徐州 221116；8. 中核第四研究設計工程有限公司 鈾礦冶研究設計所，河北 石家莊 050021；9. 中國礦業大學 物聯網研究中心，江蘇 徐州 221116)

共生礦產是指同一礦床或礦區內，存在2種或2種以上有用組分(礦石、礦物、元素，下同)，分別達到工業品位，或雖未達到工業品位，但已達到邊界品位以上，經論證后可以制定綜合工業指標的一組礦產。共生礦產分為同體共生礦產和異體共生礦產。伴生礦產是指在主礦產礦體中賦存的未達到工業品位但已達到綜合評價參考指標，或雖未達到綜合評價參考指標，但可在加工選冶過程中單獨出產品或可在主礦產的精礦及某一產品中富集且達到計價標準，通過開采主礦產可綜合回收利用的其他有用組分礦產。

資源安全是習近平總書記“總體國家安全觀”國家戰略的具體要求。我國煤系已探明共伴生戰略性金屬礦產22種，占25種戰略性金屬礦產的88%，種類多、儲量豐富(圖1)、且部分礦產價值遠高于煤本身。

煤-鋁和煤-鈾是典型的煤系共伴生戰略性金屬礦產(表1)，煤、鋁、鈾分別采用長壁、房柱和鉆井等典型開采方法，其典型礦區分別位于鄂爾多斯盆地和伊犁盆地。鋁土礦主要為沉積型，在煤系自上而下呈現“煤-鋁-鐵”賦存結構。2019年我國煤系共伴生鋁土礦累計查明資源儲量約29.4億t，占全國鋁土礦總儲量的50%以上，主要集中分布在山西、河南、貴州。鄂爾多斯盆地呂梁地區的鋁土礦70%左右為煤鋁共生資源(圖2)，是我國典型的煤-鋁-鐵-鎵共生礦區；鋁土礦中含有鐵、鎵等戰略性金屬，隨鋁土礦一起采出。鈾礦是關乎國防安全和國家能源安全的稀有戰略資源。新疆伊犁盆地鈾礦區為我國典型的煤-鈾共生礦區，發現了中國第1個萬噸級可地浸砂巖型鈾礦床，鈾礦層上下均賦存有煤層(圖3)，且煤中共伴生鈾。

煤系共伴生礦產與煤層疊置，賦存狀態與開采方法差異大，各礦產開采的巖層活動、流體遷移等影響彼此正常開采(圖4)。目前，傳統煤礦僅開采煤炭，對煤系共伴生的其他礦產考慮較少或沒有考慮，導致資源浪費；另一方面，近些年國內開始出現煤與煤系共伴生礦產開采的矛盾，如新疆伊犁盆地煤礦與鈾礦開采的矛盾，山西呂梁煤礦與鋁土礦開采的矛盾，協調開采迫在眉睫。

針對煤系同體共生礦產的開采，如煤中鍺、稀土、鈮等，同體共生礦產隨主礦產一起采出，主礦產與同體共生礦產基本不涉及協調開采的問題，只需考慮后續的礦物分離。而煤與異體共生礦產則需考慮協調開采的問題，因此，本文重點研究煤與異體共生礦產協調開采的理論與技術。

圖1 我國煤系共伴生戰略性金屬礦產種類、分布及儲量(數據統計于文獻[5])Fig.1 Types，distribution and reserves of strategic metal minerals co-existed and associated with coal measures in China(Data statistics from References[5])

表1 典型煤系共伴生戰略性金屬礦產Table 1 Typical strategic metal minerals co-existed and associated with coal measures

圖2 煤鋁礦產分布Fig.2 Distribution of coal and aluminum

1 煤與共伴生礦產開采研究現狀

國家高度重視煤與煤系共伴生礦產綜合開發問題，山西省成為國家惟一同意開展煤鋁共采試驗的省份。

1.1 采動巖層多相多場耦合作用與運動規律

目前的多場耦合理論主要集中在應力、滲流、溫度、化學場之間的耦合機制方面，較少考慮宏微觀跨尺度孔隙結構對不同場耦合機制的影響。從經典的巖石孔隙滲流到考慮巖層擾動巖體破裂演化的裂隙滲流，關于單一礦種開采巖層應力場、滲流場、變形場、裂隙場耦合機制的研究尚不完善。尚未涉及協調開采過程中不同礦種開采局部區域相態及耦合場的動態轉化，以及協調開采巖石-裂隙巖體-散體演變過程中流體達西非達西流態轉化的精確描述，且不能準確描述煤系多礦種協調開采隔水層破斷前后分區分時多場耦合機制。基于固體力學建立的砌體梁、關鍵層等礦壓理論為巖層運動和采場礦壓控制提供了科學依據，協調開采面臨的多相多場耦合下的巖層運動疊加影響規律研究較少涉及。

1.2 煤系共伴生礦產協調開采方法

國內部分礦區已嘗試探索煤與煤系共伴生礦產協調開發，如在鄂爾多斯盆地探索了煤下鋁的保護性開采，新疆伊犁盆地等開展了煤鈾疊置區開采相互影響的現場監測與評價。中國礦業大學率先提出了煤與煤系共伴生礦產共采理論與技術框架，初步探討了煤系共伴生礦產共采的技術經濟評價方法與資源共采規劃、協調開采方法及工藝等理論與技術問題，但仍需系統建立與礦產資源賦存特征相匹配的煤系共伴生礦產協調開采理論、方法及安全保障技術。

1.3 協調開采開拓延伸及其圍巖穩定控制

開拓延伸設計原則由減少施工量與集中生產向完善生產系統及適應新工藝技術發展，目前的開拓延伸方法針對單一礦種開采，未考慮多礦種差異性生產系統間的相互銜接及匹配。從傳統的手持風鉆打孔、人工拌和炮泥封堵炮孔向機械化鉆孔、裝藥發展，從考慮爆炸應力波與爆生氣體聯合作用發展到建立動態本構模型與揭示爆生裂紋演化的階段。從經典的彈塑性理論發展到采動巷道圍巖結構失穩大變形理論，從傳統的U型鋼可縮性拱形支架和普遍采用的錨桿支護，發展到采動巷道圍巖支護-改性-卸壓協同控制技術。但目前尚未涉及異體共生多礦種協調開采疊加擾動影響下的開拓延伸、爆破施工及巷道支護問題。

1.4 協調開采水位調控與污染物遷移及控制

協調開采多次擾動導致隔水層突發局部高滲流突變，目前常采用采空區充填、限制采高、注漿加固等方式控制隔水層穩定，傳統方法難以保障安全高效協調開采。煤炭開采不可避免引起地浸采場含礦含水層水位下降而影響甚至破壞鈾資源開采。已初步探討含水層注漿阻水、構筑水力帷幕等水位控制技術方案，但因技術風險和工程難度大，鮮有工程實踐報道。局部或單一水位調控措施難以解決煤鈾協調開采涉及區域水位調控問題。目前地浸采鈾地下水中污染物治理是技術難題，而煤鈾協調開采時采煤疏放水引起的含礦含水層中污染物的遷移機制與規律更復雜。鋁土礦開采Fe等重金屬污染物治理的納米零價鐵功能材料取得突破，但零價鐵容易發生團聚，在地下不能長久維持還原環境；原位微生物還原及礦化修復技術取得了進展，但還原及礦化產物不穩定。

圖3 山西呂梁煤-鋁和新疆伊犁煤-鈾典型地層柱狀Fig.3 Typical stratigraphic histogram of aluminum in coal measures-in Lüliang Shanxi and uranium in coal measures in Yili Xinjiang

圖4 典型煤系共生礦產開采的共性問題Fig.4 Common problems in the mining of typical co-existed and associated minerals in coal-measure

1.5 存在的科學技術難題

煤與共伴生礦產協調開采處于起步探索階段，面臨的主要科技問題有：

① 煤系共伴生礦產協調開采中隔水層破斷導致不同礦種開采間的多相多場耦合轉化機制；② 煤系疊置礦產開采的巖層活動疊加影響規律，協調開采方法和技術體系；③ 協調開采的開拓延伸方法及其圍巖穩定控制技術；④ 協調開采過程水位主動調控技術及污染物遷移規律與控制技術；⑤ 煤與共伴生礦產協調開采的規劃方法，協調開發模式與標準。

因此，亟需開展協調開采理論與技術研究，解決我國煤系共伴生礦產安全高效開采難題。

2 煤與共伴生礦產協調開采理論與技術框架

圍繞煤系共伴生礦產開采的重大戰略需求，面向煤系全部共伴生戰略性金屬礦產，聚焦典型代表性的煤系鋁土礦和鈾礦，保障研究成果的通用性。針對煤與共伴生礦產協調開采面臨的科技難題，聚焦協調開采多相多場耦合與巖層活動疊加影響的核心共性科學問題，深入研究:① 協調開采以隔水層為界的三相多場耦合作用機制；② 協調開采引起的巖層骨架應力、孔隙壓力和變形斷裂等疊加規律；③ 采動疊加孔隙-裂隙-散體結構巖體的固-流-微生物-化學耦合模型。在突破關鍵科學問題基礎上，瞄準共伴生礦產賦存狀態與開采方法的差異，研究突破煤與共伴生礦產分區錯時協調開采技術、近距離異體共生礦產采動巷道減振高效爆破開挖技術、協調開采含礦含水層水位主動智能調控技術、地下水中污染物的微生物原位還原-礦化治理技術等關鍵技術。構建煤與共伴生礦產的全生命周期協調開采規劃理論，形成可推廣的協調開采模式與標準，并初步建立涵蓋全國煤系礦產的基礎數據庫。最終形成通用性的協調開采理論與技術體系，保障各礦產開采活動不影響彼此正常開采。針對協調開采特點，以“多相多場耦合及巖層活動疊加―協調開采方法―開拓延伸―隔水層穩定性及污染物遷移控制―工程示范”為主線，按照空間劃開、時序錯開、急需先上、綜合利用、合理避讓的原則，統籌資源的開采布局、時序、規模和結構，融通關鍵技術創新與現場應用示范，實現“基礎理論—方法—關鍵技術—材料—裝備—工程示范—標準”的全創新鏈研究。總體研究理論與技術框架如圖5所示。

12月4日，上海證券交易所官網公布了一份《西安高新控股有限公司關于修訂公司章程及董事長、董事、總經理發生變動的公告》，披露了該公司高層變動的信息。

圖5 煤與共伴生礦產協調開采理論與技術研究框架Fig.5 Framework of theory and technology for coordinated mining of coal and its co-existed and associated minerals

3 煤與共伴生礦產協調開采關鍵科學問題

煤與共伴生礦產垂直疊置，協調開采的固液氣應力、滲流、化學、采動裂隙場等耦合作用機制不明，巖層活動疊加影響規律不清。現有理論不能準確描述煤系多礦種協調開采隔水層破斷前后分區分時多場耦合機制，如何精確表征協調開采采動巖體三相五場耦合演化過程是學術界與工程界普遍關注的重大基礎性科學難題。針對協調開采多相多場耦合及巖層活動疊加特點，從以下3個方面開展研究：

(1)協調開采的固液氣應力場、滲流場、化學場、微生物場、采動裂隙場耦合演化機制。不同礦種開采局部區域相態及耦合場種類不同，隔水層破斷導致煤系不同礦種開采間的多相多場耦合轉化。針對不同開采方式，研究溶浸鉆采應力場-滲流場-化學場-微生物場耦合演化機制，及井工開采過程應力場-滲流場-采動裂隙場耦合演化機制。研究隔水層破斷后的全區域相態及耦合場轉化機制，定量表征協調開采過程中巖層固液氣多場耦合演化過程，建立協調開采孔隙-裂隙-散體結構巖體的三相五場耦合模型。根據“分區、分時段”原則，考慮不同礦種協調開采局部區域相態轉化、孔裂隙結構多尺度表征及耦合場類自由組合，實現孔-裂隙-散體演變過程達西非達西流態轉化精確描述(圖6)。

(2)協調開采跨尺度多相多場耦合與巖層活動疊加建模。煤-鈾協調開采各礦種采動影響區域交叉重疊，巖層結構破斷、移動與流體遷移多相多場演化過程相互影響，相互制約。傳統實驗系統功能設計主要針對單一礦種開采及單一開采方法，難適用于協調開采研究。研發大型真三軸圍巖活動疊加多相多場工程模擬實驗系統(圖7)，具備4項主要功能：采用陣列式模型復雜邊界應力加載，模擬巖層活動疊加；采用多相流體加載模塊，模擬多相多場耦合；采用鉆進開挖與機器人長壁開采模塊，實現礦產開采及開拓延伸等；采用變形及模型內部流體多參量監測，充足數據保障建模。攻克協調開采疊加影響區多相態、多場類耦合轉化難題。研究長壁采煤與共伴生礦產協調鉆采巖層活動疊加與流體遷移規律，建立煤鈾協調開采巖層活動疊加與流體遷移影響評價方法。

圖6 協調開采多相多場耦合機制Fig.6 Multiphase and multifield coupling mechanism for coordinated mining

圖7 大型真三軸模型實驗系統主要結構及主要功能模塊的初步設計Fig.7 Preliminary design of main structure and main function modules of large scale true triaxial model experiment system

(3)全時全域多元信息動態融合表征與巖層活動及滲流失穩準則。煤鋁礦產上行和下行開采時因礦種開采方式不同，巖層活動疊加影響易導致采空區遺留礦(煤)柱失穩破壞，引發多相多場突變和采場強礦壓顯現。研究煤鋁協調開采礦體應力—覆巖位移—孔隙壓力—采動裂隙—水氣運移時空演化規律，研發覆巖內部巖移、孔隙壓力與采動裂隙的地面鉆孔全地層原位監測成套裝備與技術，一孔測巖層運動、裂隙、孔隙壓力等多參量，構建“地表、覆巖內部巖移、采空區應力”井上下全地層三位一體監測系統(圖8(a))，多元信息融合表征協調開采巖層活動及滲流失穩條件(圖8(b))。解決巖層活動立體多參量監測、理論與實踐結合的難題。揭示煤鋁協調開采巖層移動疊加影響規律，建立煤鋁協調開采巖層活動疊加影響評價方法。

圖8 全時全域多元信息監測與巖層活動及滲流失穩準則Fig.8 All-time and all-area multi-information monitoring and rock formation activity and seepage destabilize criteria

4 煤與共伴生礦產協調開采關鍵技術

廣義的協調開采包括協調、協同和共采，其中，協調開采是避開不利因素，協同開采是利用巖層活動疊加作用，共采是共用生產系統。

4.1 煤與共伴生礦產協調、協同及共采的分區錯時協調開采技術

煤與共伴生礦產地質賦存多變、開采條件復雜、對生態環境影響突出，亟需研究與礦床地質賦存條件相適應、與采場圍巖控制相協同的開采方法，構建與共伴生礦產賦存環境相協調的充填采礦方法和巖層控制技術，形成煤與共伴生戰略性金屬礦產協調開采成套方法。

基于巖層活動疊加影響規律，提出協調、協同及共用生產系統的分區錯時協調開采原理與方法(圖9)，根據各礦產的分布區域、開采布局、規模及開采影響等對礦產的開采范圍進行空間分區，合理避讓；根據礦產的戰略需求屬性、賦存特征、經濟價值等對礦產的開采順序進行時序錯開，實現各礦產開采活動不影響彼此正常開采。

開采方法和關鍵工藝是實現煤與共伴生礦產協調開采的核心，研究煤-鋁共生礦產上行協調開采方法及下行協調開采方法，研發沉積硬巖型鋁土礦短壁高效開采技術與裝備，研究煤-鈾共伴生礦產協調開采方法。均勻沉降控制、保護性開采等為協調開采精細化、高采出率提供保障。煤與共伴生礦產開發方式是連接協調開采方法與現場工程示范的紐帶。巖層活動疊加影響下采場的圍巖協同控制和通風等是安全高效協調開采的保障。針對煤系礦產賦存狀態與開采方法差異大的特點，研發井工-井工及井工-鉆采協調開采、井工共采及露天共采開發方式(圖10)，保障技術通用性，提高共伴生礦產資源采出率。研究協調開采采場圍巖協同控制機理與技術，研發煤與共伴生礦產協調開采的通風與安全技術，保障煤與共伴生礦產的安全高效開采。

圖9 煤與共伴生礦產協調、協同與共采原理示意Fig.9 Principles of coordinated，collaborative，and co-mining of coal and its co-existed and associated minerals

4.2 近距離異體共生礦產采動巷道減振高效爆破開挖技術

煤與共伴生礦產資源的采礦工藝及開拓延伸方式差異性較大，當由一種礦產資源開采進入其他礦產資源共采時，需進行井巷開拓系統的延伸和原有井巷工程的保護利用。目前的開拓延伸僅考慮單礦種的生產能力、地質條件等設計原則，不涉及多礦種差異性生產系統間的相互銜接及匹配。針對異體共生礦產賦存特征及開采方法的差異性，以采動影響與生產系統協同匹配為設計原則，構建異體共生礦產開拓延伸及協同管理系統(圖11)，提升方法通用性。

目前的隨鉆測量與爆破施工難協同，難實時調整爆破工藝；鉆孔裝藥自動化水平低，降低了開挖效率。以巖性智能識別為特色，通過“隨鉆隨測—自動裝藥—自動封堵”的一體化設計(圖13)，提升自動化程度，支撐快速開挖，降低巖層活動疊加影響開拓井巷圍巖的時間。

協調開采多次疊加擾動誘發巖層錯動、滑移，嚴重影響井筒、巷道及鉆采井穩定性，危及井巷使用安全。研究協調開采井巷及鉆采井變形破壞規律及失穩模式，開采誘導巖層反對稱沉降疊加平衡與錨網索注梯級支護協同控制圍巖穩定(圖14)，保障協調開采采動影響開拓井巷安全服役。

圖10 煤與共伴生礦產協調開發方式示意Fig.10 Schematic illustration of coordinated development of coal and its co-existed and associated minerals

圖11 異體共生礦產開拓延伸協同管理系統初步構想Fig.11 Preliminary conception of the collaborative management system for the development and extension of allogeneic co-existed minerals

圖12 開拓延伸巷道減振高效爆破開挖技術思路Fig.12 Technical ideas of high-efficiency blasting and excavation for vibration reduction of the development extended roadway

4.3 協調開采含礦含水層水位主動智能調控技術

鈾礦地浸開采要求含礦含水層維持一定水位，因此，需保證隔水層穩定不破斷，否則含礦含水層水位將持續下降進而導致鈾礦無法開采。協調開采強采動與高水壓耦合作用于隔水層致其強度劣化而失水和失壓，表征隔水層采動裂隙的修復機制是協調開采的保障條件。聚焦隔水層采動裂隙發育與水巖作用下自修復的對沖機制，構建調節地下水理條件誘導隔水層降滲與裂隙自修復理論與技術(圖15)，應對協調開采強采動。

采煤疏放水導致含礦含水層水位降低而影響地浸采鈾技術，水位調控技術是解決煤鈾協調開采、實現源頭阻隔污染物、保護地下水環境的關鍵技術。以“區域調控-局部管理”的理念制定“開采空間劃區避讓-控煤礦涌水-含水層注漿圍堵-礦井水回注構建人工分水嶺”四重手段(圖16)，主動調控水位，抑制污染物遷移，防礦井突水，降低生態脆弱區環境損傷。建立協調開采地下水智能調控系統(圖17)，分區動態調節礦井抽水與含水層回注速率，提升水位控制能力與精度。

圖13 “巖性隨鉆隨測-自動裝藥-炮孔自動封堵”一體化裝備設計思路Fig.13 Design idea of integrated equipment of “lithology test while drilling-automatic loading explosives-automatic plugging of blast holes”

圖14 巖層反對稱沉降疊加平衡控制井巷穩定Fig.14 Antisymmetric settlement of rock formation superimposed balance to control shaft and roadway stability

4.4 地下水中污染物的微生物原位還原-礦化治理技術

環境污染防治是煤與共伴生礦產全生命周期協調開采中重要的一個環節。煤-鈾協調開采過程中采煤疏放水引起地浸采鈾采區污染物遷移而破壞地下水環境，煤-鋁協調開采引起鋁土礦中重金屬離子發生地球化學反應隨地下水遷移轉化而污染周邊環境。目前，協調開采污染物遷移機制及控制方法不清。現有理論不能準確描述多相多場多組分污染物耦合遷移機制，如何精確表征污染物遷移機制、有效防治污染物是學術界和工程界普遍關注的重大技術難題。化學、微生物原位修復技術是實現污染物源頭控制的有效途徑。

圖15 人工誘導隔水層自修復Fig.15 Artificially induced self-repair of aquifer

圖16 “開采空間劃區避讓-控煤礦涌水-含水層注漿圍堵-礦井水回注構建人工分水嶺”水位主動調控方法示意Fig.16 Schematic illustration of the water level active control method of “mining space zoning to avoid each other-control coal mine water inflow-aquifer grouting containment-mine water reinjection to construct artificial watershed

提出“注漿圍堵+還原礦化”的全生命周期污染物控制及修復技術，首先通過注漿圍堵源頭阻斷污染物的遷移路徑(圖18)，采區退役后采用微生物及多功能緩釋納米材料原位還原/礦化地下水污染物，使污染物長期穩定固化在含礦含水層。

研發強化微生物原位還原/礦化污染物穩定性的多功能緩釋納米材料(圖19)，具有調節地下水pH，并緩慢釋放電子供體的功能，能長期維持地下水溶液pH穩定和還原環境，能確保地下土著功能微生物的正常新陳代謝，從而使地下水污染物高效還原/礦化，并維持長期穩定。

協調開采引起鋁土礦中重金屬離子發生地球化學反應隨地下水遷移轉化而污染周邊環境，微生物原位固化技術是實現對開采場地污染風險管控的有效方法。篩選Fe存在下的高效還原菌，聯合生物刺激劑與鐵協同強化微生物提高原位固化效率(圖20)，并集成智能化修復裝備提高布料均質率。

5 煤與共伴生礦產全生命周期采礦規劃理論

全生命周期采礦規劃是煤系各礦種開采互不影響的保障，也是技術推廣的需要。以“分區錯時”為核心理念，考慮資源、安全、環境等因素，協調開采規劃包含采前綜合規劃、采中協調開采、采后環境治理的全生命周期。給出全生命周期協調采礦規劃理論的定義與內涵，構建全生命周期協調采礦規劃的評價模型及準則，初步建立涵蓋全國煤系共伴生礦產的數據庫，形成全生命周期采礦規劃理論及協調開發模式與標準(圖21)。

圖17 煤鈾協調開采含礦含水層水位智能控制系統Fig.17 Intelligent control system for the water level of the mineral-bearing aquifer during coal and uranium coordinated mining

圖18 “注漿圍堵+還原礦化”的污染物控制及修復思路Fig.18 Pollutant control and restoration ideas of “grouting containment+reduction mineralization”

圖19 多功能緩釋納米材料原理Fig.19 Principle of multifunctional sustained-release nanomaterials

圖20 生物刺激劑與鐵協同強化微生物原位固化重金屬與硫技術路線Fig.20 Technical route of biostimulants and iron synergistically enhance microbial in situ immobilization of heavy metals and sulfur

圖21 協調開采全生命周期規劃理論框架Fig.21 Theoretical Framework of whole life cycle coordinated mining planning

6 結論與展望

(1)傳統煤礦僅開采煤炭，對煤系共伴生礦產考慮較少或沒有考慮，導致資源浪費；近些年國內開始出現煤與共伴生礦產開采的矛盾，煤與共伴生礦產協調開采迫在眉睫。面向煤系全部共伴生戰略性金屬礦產，聚焦典型代表性的煤系鋁土礦和鈾礦，提出了煤與共伴生礦產協調開采的重大科學問題與關鍵技術，保障研究成果的通用性。

(2)聚焦協調開采過程中多相多場耦合作用機制及巖層活動疊加效應，構建煤與共伴生礦產協調開采的孔隙-裂隙-散體結構巖體的固-流-微生物-化學耦合模型，揭示煤與共伴生礦產協調開采的多相多物理場時空演化與巖層活動疊加影響規律，為協調開采提供理論支撐。

(3)針對煤與共伴生礦產賦存狀態與開采方法差異大的特點，研究突破煤與共伴生礦產協調、協同及共采的分區錯時協調開采技術、開拓延伸及其圍巖穩定控制技術、隔水層穩定性控制與含礦含水層水位調控技術、地下水及場地污染物遷移控制技術，為協調開采提供技術保障。

(4)研究采前綜合規劃、采中協調開采、采后環境治理的煤與共伴生礦產全生命周期協調采礦規劃理論，形成可推廣的協調開采模式與標準，保障各礦產開采活動不影響彼此正常開采。

(5)協調開采理論與技術等可實現煤與共伴生礦產可持續綠色協調性開采，釋放礦產儲量，保障資源集約開發，經濟社會效益顯著。

本項目參加單位10個，人員100余名，對本文的形成均作出不同程度的貢獻，在此一并表示感謝！