煤矿突水机理与防治基础理论研究.ppt
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973项目研究内容汇报项目研究内容汇报首席科学家:
缪协兴二八年十二月七日二八年十二月七日立项概况立项概况国家重点基础研究发展计划(国家重点基础研究发展计划(973项目项目2007CB209400)973项目研究内容汇报项目研究内容汇报汇报提纲汇报提纲一、重要立项背景二、关键科学问题三、主要研究内容四、主要研究思路五、主要研究目标973项目研究内容汇报项目研究内容汇报煤矿突水造成重特大事故十分严重煤矿突水造成重特大事故十分严重我国煤矿生产中的重我国煤矿生产中的重特大事故仍然十分严特大事故仍然十分严重,突水列瓦斯灾害重,突水列瓦斯灾害之后排第二位。
之后排第二位。
我国我国60%的矿区为的矿区为石碳二叠系含煤地层石碳二叠系含煤地层,其中其中80%受到严重受到严重的突水危险。
的突水危险。
一、重要立项背景一、重要立项背景973项目研究内容汇报项目研究内容汇报20002007年间煤矿重特大突水事故统计年间煤矿重特大突水事故统计2622473总计总计42338200726738200659310420052546120044249220033879320021763820019892000死亡及失踪人数死亡及失踪人数事故次数事故次数年份年份一、重要立项背景一、重要立项背景973项目研究内容汇报项目研究内容汇报煤矿水灾对企业造成严重的经济损失煤矿水灾对企业造成严重的经济损失过去过去20年间,有年间,有250多对矿井被多对矿井被水淹没,直接经水淹没,直接经济损失高达济损失高达350多亿元。
突水造多亿元。
突水造成的煤矿经济损成的煤矿经济损失列各类事故之失列各类事故之首。
首。
一、重要立项背景一、重要立项背景973项目研究内容汇报项目研究内容汇报近年来,矿井突水近年来,矿井突水灾害呈不断上升趋灾害呈不断上升趋势,近势,近5年所发生年所发生的矿井突水事故比的矿井突水事故比前前10年的总和还多年的总和还多。
随着矿井水文地质随着矿井水文地质条件的复杂化,突条件的复杂化,突水事故还会越来越水事故还会越来越严重。
严重。
近年来矿井突水灾害越来越严重近年来矿井突水灾害越来越严重一、重要立项背景一、重要立项背景973项目研究内容汇报项目研究内容汇报传统治水忽视了水的传统治水忽视了水的资源性,主要采用资源性,主要采用“排水降压”、“疏“排水降压”、“疏干”等方法。
干”等方法。
现在,我国每年排出现在,我国每年排出矿井水矿井水60亿亿m3左右左右,只利用,只利用25%左右左右,造成矿区水源枯竭,造成矿区水源枯竭、水与生态环境的破、水与生态环境的破坏。
坏。
树立治水与保水并重的理念树立治水与保水并重的理念一、重要立项背景一、重要立项背景973项目研究内容汇报项目研究内容汇报研究不足研究不足针对中国煤矿开采面临特别复杂的构造地质针对中国煤矿开采面临特别复杂的构造地质与水文地质条件,例如:
奥陶系高承压、强与水文地质条件,例如:
奥陶系高承压、强富水岩溶含水层底板,研究不深入。
富水岩溶含水层底板,研究不深入。
采动裂隙场演化规律、采动岩体渗流突变理采动裂隙场演化规律、采动岩体渗流突变理论、预测预报理论等研究不足。
论、预测预报理论等研究不足。
控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法等研究才起步。
法等研究才起步。
一、重要立项背景一、重要立项背景973项目研究内容汇报项目研究内容汇报1、矿井突水的含导水构造、矿井突水的含导水构造地质特征及条件地质特征及条件2、采动岩体结构破坏与裂、采动岩体结构破坏与裂隙演化及渗流突变规律隙演化及渗流突变规律3、矿井突水预测与控制的、矿井突水预测与控制的基础理论与方法基础理论与方法拟解决的拟解决的关键科学关键科学问题问题二、关键科学问题二、关键科学问题973项目研究内容汇报项目研究内容汇报科学问题1:
矿井突水的含导水构:
矿井突水的含导水构造造地质特地质特征与条件征与条件我国大部分矿区水文地质与构造地质条我国大部分矿区水文地质与构造地质条件十分复杂,件十分复杂,65%左右的矿井受严重左右的矿井受严重突水危胁。
突水危胁。
现有研究对现有研究对陷落柱陷落柱和和断层断层等导水构造的等导水构造的发育规律、地下水的赋存和运移规律等发育规律、地下水的赋存和运移规律等认识不足。
认识不足。
二、关键科学问题二、关键科学问题973项目研究内容汇报项目研究内容汇报陷落柱突水实例陷落柱突水实例开滦范各开滦范各庄煤矿庄煤矿2171工作面工作面发生特大陷落柱突水发生特大陷落柱突水,造成全矿被淹,最造成全矿被淹,最大突水量达大突水量达2053m3/min,为目前世界上,为目前世界上水量最大的突水。
水量最大的突水。
陷落柱富含水层工作面二、关键科学问题二、关键科学问题973项目研究内容汇报项目研究内容汇报科学问题2:
采动岩体结构破坏与裂采动岩体结构破坏与裂隙隙演化及演化及渗流突变规律渗流突变规律采动引起的应力场和裂隙场变化是导通采动引起的应力场和裂隙场变化是导通陷落柱和断层,以及形成新的导水通道陷落柱和断层,以及形成新的导水通道的前提条件。
的前提条件。
渗流突变是突水致灾的根源,现有的基渗流突变是突水致灾的根源,现有的基础研究还不能揭示渗流突变的机理。
础研究还不能揭示渗流突变的机理。
二、关键科学问题二、关键科学问题973项目研究内容汇报项目研究内容汇报采动裂隙直接导通含水层突水实采动裂隙直接导通含水层突水实例例广东广东兴宁大兴煤矿,兴宁大兴煤矿,下层煤开采时,下层煤开采时,采动裂隙扩展破采动裂隙扩展破坏了上层煤开采坏了上层煤开采所留设的防水煤所留设的防水煤柱,导致特大突柱,导致特大突水,死亡水,死亡123人人。
二、关键科学问题二、关键科学问题973项目研究内容汇报项目研究内容汇报科学问题3:
矿井突水预测与控:
矿井突水预测与控制的制的基础基础理论与方法理论与方法目前没有建立针对不同突水类型的预测预目前没有建立针对不同突水类型的预测预报理论模型,还不能实现临突预报。
报理论模型,还不能实现临突预报。
传统采煤理论强调了矿井水的灾害性,忽传统采煤理论强调了矿井水的灾害性,忽视了水的资源性,并把水作为灾害的根源视了水的资源性,并把水作为灾害的根源加以处理,“疏干”、“排水”等矿井防加以处理,“疏干”、“排水”等矿井防治水方法造成大量水资源浪费。
治水方法造成大量水资源浪费。
二、关键科学问题二、关键科学问题973项目研究内容汇报项目研究内容汇报33、矿井突水的预测预报理论、矿井突水的预测预报理论与方法与方法44、控制矿井突水的水资源保、控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法护性采煤理论与方法22、采动岩体破裂结构运动及、采动岩体破裂结构运动及渗流突变理论渗流突变理论11、矿井突水的水文地质结构、矿井突水的水文地质结构特征及形成条件特征及形成条件重点研重点研究内容究内容三、主要研究内容三、主要研究内容973项目研究内容汇报项目研究内容汇报8个个研研究究课课题题1、矿井突水的水文地质结构模式及形成条件、矿井突水的水文地质结构模式及形成条件3、采动岩体裂隙演化及隔水关键层的形成条件、采动岩体裂隙演化及隔水关键层的形成条件6、矿井突水的水量预测理论与方法、矿井突水的水量预测理论与方法5、矿井突水的危险性评价理论与方法、矿井突水的危险性评价理论与方法7、突水前兆信息演化规律及实时监测理论、突水前兆信息演化规律及实时监测理论8、控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方、控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法法2、矿井突水的动力学特征及控制因素、矿井突水的动力学特征及控制因素4、采动岩体渗流规律与突变机理、采动岩体渗流规律与突变机理三、主要研究内容三、主要研究内容973项目研究内容汇报项目研究内容汇报三、主要研究内容三、主要研究内容中大国矿业学缪协兴控制井突水的水源保性采煤理方法矿资护论与2007CB209408山大东学李才术突水前兆信息演化律及理规实时监测论2007CB209407中大国矿业学才刘树井突水的水量理方法矿预测论与2007CB209406中大(北京)国矿业学孟召平井突水的危性价理方法矿险评论与2007CB209405大理工大连学唐春安采岩体渗流律突机理动规与变2007CB209404中大国矿业学家林许采岩体裂隙演化及隔水的形成件动关键层条2007CB209403中大(北京)国矿业学王家臣井突水的力特征及控制因素矿动学2007CB209402中大国矿业学孙亚军井突水的水文地模式及形成件矿质结构条2007CB209401单位课题负责人课题名称课题编号课题设置973项目研究内容汇报项目研究内容汇报煤矿突水机理与突水防治理论煤矿突水机理与突水防治理论及工程实践与应用基地建设及工程实践与应用基地建设理理论分析论分析数值数值模拟模拟物理物理模拟模拟现场测试现场测试水文地水文地质学质学工程地工程地质学质学构造地构造地质学质学采矿采矿工程工程地球物地球物理勘探理勘探矿井突水治理与水资源保护矿井突水治理与水资源保护研究对象研究对象研究内容研究内容研究方法研究方法涉及学科涉及学科科学问题科学问题预期成果预期成果矿井突水的含导矿井突水的含导水构造地质特征水构造地质特征及条件及条件采动岩体结构破坏采动岩体结构破坏与裂隙演化及渗流与裂隙演化及渗流突变规律突变规律矿井突水预测与矿井突水预测与控制的基础理论控制的基础理论与方法与方法矿井突水的矿井突水的水文地质结水文地质结构特征及形构特征及形成条件成条件采动岩体破裂采动岩体破裂结构运动及采结构运动及采动岩体渗流突动岩体渗流突变理论变理论矿井突水的矿井突水的预测预报理预测预报理论与方法论与方法控制矿井突控制矿井突水的水资源水的水资源保护性采煤保护性采煤理论与方法理论与方法岩石岩石力学力学渗流渗流理论理论信息信息科学科学安全安全工程工程四、主要研究思路四、主要研究思路973项目研究内容汇报项目研究内容汇报突水水源水源隔水关键层隔水关键层天天然然构构造造采采动动裂裂隙隙突水通道突水通道内容1地质结地质结构特征构特征与条件与条件内容2裂隙演裂隙演化与渗化与渗流突变流突变内容3预测预预测预报理论报理论与方法与方法内容4控制突控制突水的采水的采煤方法煤方法四、主要研究思路四、主要研究思路973项目研究内容汇报项目研究内容汇报内容1地质结地质结构特征构特征与条件与条件内容2裂隙演裂隙演化与渗化与渗流突变流突变内容3预测预预测预报理论报理论与方法与方法内容4控制突控制突水的采水的采煤方法煤方法突水水源水源隔水关键层隔水关键层天天然然构构造造采采动动裂裂隙隙突水通道突水通道课题8保水采煤与保水采煤与煤水共采煤水共采课题5危险评价理危险评价理论与方法论与方法课题6水量预测理水量预测理论与方法论与方法课题7前兆信息与前兆信息与临突预报临突预报课题1地质结构模地质结构模式及条件式及条件课题2地质动力学地质动力学及控制因素及控制因素课题3隔水关键层隔水关键层与裂隙演化与裂隙演化课题4采动裂隙渗采动裂隙渗流与突变流与突变四、主要研究思路四、主要研究思路973项目研究内容汇报项目研究内容汇报
(1)通过煤矿突水水源、通道和隔水关)通过煤矿突水水源、通道和隔水关键层的地质结构分析,建立不同含导水地质结键层的地质结构分析,建立不同含导水地质结构的矿井突水模式。
构的矿井突水模式。
(2)通过采动岩体裂隙渗流突变研究,)通过采动岩体裂隙渗流突变研究,揭示矿井突水的成灾机理。
揭示矿井突水的成灾机理。
(3)通过矿井突水信息演化规律研究,)通过矿井突水信息演化规律研究,建立突水预报理论。
建立突水预报理论。
(4)基于隔水关键层原理,建立控制煤)基于隔水关键层原理,建立控制煤矿突水事故的水资源保护性采煤理论和方法。
矿突水事故的水资源保护性采煤理论和方法。
四、主要研究思路四、主要研究思路973项目研究内容汇报项目研究内容汇报总体目标:
总体目标:
针对我国目前煤矿开针对我国目前煤矿开采中突水事故的主要特点,以控制大型、特采中突水事故的主要特点,以控制大型、特大型矿井突水事故为目的,根据不同水文地大型矿井突水事故为目的,根据不同水文地质及开采条件下的突水类型,建立相应的矿质及开采条件下的突水类型,建立相应的矿井突水理论模型,研究和掌握形成矿井突水井突水理论模型,研究和掌握形成矿井突水的含水层、通道、隔水关键层等结构特点和的含水层、通道、隔水关键层等结构特点和演化规律,探索矿井突水预测预报的有效方演化规律,探索矿井突水预测预报的有效方法,建立水资源保护性采煤理论,发展完善法,建立水资源保护性采煤理论,发展完善矿井突水防治的理论体系。
矿井突水防治的理论体系。
五、主要研究目标五、主要研究目标973项目研究内容汇报项目研究内容汇报本项目紧紧围绕煤矿突水基础研本项目紧紧围绕煤矿突水基础研究的究的3个关键科学问题,开展个关键科学问题,开展4个方面的个方面的重点研究,形成重点研究,形成4个创新点,并将取得一个创新点,并将取得一批具有国际影响的研究成果,培养本领域批具有国际影响的研究成果,培养本领域的优秀科学家及创新团队,建立具有国际的优秀科学家及创新团队,建立具有国际水平的矿井突水防治研究平台,相关成果水平的矿井突水防治研究平台,相关成果要在实践中得到验证和应用。
要在实践中得到验证和应用。
五、主要研究目标五、主要研究目标973项目研究内容汇报项目研究内容汇报谢谢大家!
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- 关 键 词:
- 煤矿 机理 防治 基础理论 研究