科技項(xiàng)目計(jì)劃任務(wù)書.doc

編 號(hào) 類 別 二一 年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì) 劃 任 務(wù) 書 項(xiàng)目名稱 蔣莊煤礦16煤開采底板破壞深度研究負(fù)責(zé)單位 棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司蔣莊煤礦 起止年限 2010年1月至2010年11月 國內(nèi)外概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)及專利情況：礦井水害一直是制約煤礦生產(chǎn)的重大礦井災(zāi)害之一。我國華北型石炭二疊紀(jì)煤田煤系地層多為奧陶紀(jì)石灰?guī)r,巖溶發(fā)育,且又往往與斷層、裂隙等相連通,富含承壓水。而在華南二疊系煤田煤系的頂?shù)装宥几缓規(guī)r巖溶水。這些區(qū)域內(nèi)的礦井在開采過程中都不同程度地受到巖溶承壓水的威脅。而且，隨著開采水平的延伸和開采范圍的擴(kuò)大，這種對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的威脅也會(huì)越來越嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)資料顯示，1984年到1985年間，全國共發(fā)生因底板突水而淹井的事故22起，僅開灤、焦作、肥城等礦務(wù)局就有6對(duì)礦井相繼被淹，影響產(chǎn)量達(dá)1475萬噸，直接經(jīng)濟(jì)損失7億多元。目前受水威脅的礦井有285處，占統(tǒng)配煤礦總數(shù)的48%，受水威脅的煤炭?jī)?chǔ)量近70億噸，占統(tǒng)配煤礦總儲(chǔ)量的20%。由此可見，礦井突水是煤礦安全生產(chǎn)中急待解決的重大實(shí)際問題。長(zhǎng)期以來，對(duì)受奧灰承壓水威脅的煤層，主要采用兩種采煤方法，一是深降強(qiáng)排，二是帶壓開采。深降強(qiáng)排能根除水患，確保安全，但也存在相應(yīng)的問題：（1）疏水工程投資大，耗電量大，造成開采成本增高；（2）強(qiáng)排會(huì)引起地下水位大幅度下降，對(duì)地面和環(huán)境造成極大破壞；（3）當(dāng)奧灰水水量豐富，補(bǔ)給來源充足時(shí)，強(qiáng)排難以奏效；所以較少采用。而帶壓開采方法不僅成本低，對(duì)環(huán)境的危害也小，是開采受水威脅煤層的主要方法。但帶壓開采不能確保不發(fā)生突水事故，尤其是在水文地質(zhì)條件復(fù)雜，水壓較高的礦井，底板奧灰?guī)r溶承壓水是一個(gè)重要威脅。因此，正確分析和評(píng)價(jià)底板灰?guī)r水對(duì)煤層安全開采的影響，將對(duì)礦井的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益的提高等方面具有非常重要的意義。蔣莊煤礦主要開采3、12下、16煤層，目前設(shè)有兩個(gè)開采水平，其中二水平開采的16煤層下方賦存巨厚奧陶系灰?guī)r，隨著二水平開采，底板灰?guī)r突水將是危機(jī)礦井安全生產(chǎn)的一大隱患，因此，科學(xué)合理地對(duì)灰?guī)r水對(duì)下組煤開采影響進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)，對(duì)于蔣莊煤礦的安全生產(chǎn)及長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，對(duì)于滕南礦區(qū)毗鄰類似條件下的生產(chǎn)礦井安全生產(chǎn)也具有重要的參考意義。主要研究、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目標(biāo)、技術(shù)關(guān)鍵及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（目標(biāo)要具體，包括階段目標(biāo)和最終目標(biāo)）：淹水體與承壓上采煤的關(guān)鍵問題是煤層頂板與底板能否有效地阻止淹水體與底板高壓水突出。突水與否取決于多方面的因素，其中最重要的是煤層頂?shù)装鍡l件?！吧先龓А迸c“下三帶”理論為分析、評(píng)價(jià)頂?shù)装蹇雇凰芰μ峁┝死碚撝笇?dǎo)。該理論在安全開采評(píng)價(jià)及指導(dǎo)水害防止中起了重要作用，經(jīng)過二十余年的深入研究和生產(chǎn)實(shí)踐，該理論及其配套技術(shù)已日漸成熟與完善，并將收入規(guī)程指導(dǎo)礦井生產(chǎn)。蔣莊煤礦二水平主要開采下組煤，即12、16層煤，其中16煤下方賦存巨厚奧陶系灰?guī)r，由于地質(zhì)構(gòu)造等影響，使16煤局部距奧陶系灰?guī)r較近，從而使16煤開采在一定程度上受奧陶系灰?guī)r水威脅。本項(xiàng)目擬首先對(duì)16層煤開采后對(duì)煤層底板的破壞深度進(jìn)行探測(cè)分析，然后利用“下三帶理論”，結(jié)合蔣莊煤礦礦井實(shí)際對(duì)下組煤開采的安全技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究和評(píng)價(jià)，以期科學(xué)、合理的指導(dǎo)蔣莊煤礦下組煤的開采。研究?jī)?nèi)容：1)在16306工作面進(jìn)行底板破壞深度探測(cè)工作,由觀測(cè)數(shù)據(jù)分析確定底板破壞深度；2)采用”突水系數(shù)”等方法進(jìn)行16煤開采的安全評(píng)價(jià)；3)采用有限元進(jìn)行底板破壞模擬；4)底板突水預(yù)測(cè)方法的研究。 達(dá)到的技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景： 該項(xiàng)目通過采用雙端堵水器技術(shù)，確定16煤底板破壞深度，并通過有限元理論進(jìn)行模擬試驗(yàn)，對(duì)16煤開采受煤層下方奧陶系灰?guī)r水威脅情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，理論上完備、實(shí)踐上可行。通過該項(xiàng)目的研究及實(shí)施，可以填補(bǔ)魯南地區(qū)下組煤開采的防治水基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可推廣到魯南礦區(qū)其他礦井進(jìn)行應(yīng)用。 采用的研究、實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)路線（包括工藝流程）：一、 技術(shù)路線1、全面系統(tǒng)的調(diào)研分析蔣莊煤礦開采煤層特征、水文地質(zhì)條件、斷層構(gòu)造情況及相鄰生產(chǎn)礦井的水文地質(zhì)情況。2、通過從地面打鉆至奧陶系灰?guī)r，一方面搞清煤層底板灰?guī)r水的賦存狀況，另一方面對(duì)16煤底板至奧灰之間的各巖層取芯，然后采用MTS815.03巖石伺服試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)各巖層進(jìn)行全面的力學(xué)參數(shù)測(cè)試。3、進(jìn)行底板破壞深度探測(cè)方法的研究工作，提出蔣莊煤礦下組煤開采底板破壞的最優(yōu)探測(cè)方法與使用儀器。4、依據(jù) “下三帶”理論，對(duì)蔣莊煤礦灰?guī)r水對(duì)下組煤開采的影響進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)。二、實(shí)驗(yàn)方法1、從地面打鉆至奧陶系灰?guī)r，搞清16煤層底板灰?guī)r水的賦存狀況；2、在16煤開采的16306工作面開展底板破壞深度探測(cè)工作，采用“雙端堵水器”技術(shù)，在井下施工三個(gè)仰下孔，兩個(gè)采后孔，一個(gè)采前孔，根據(jù)測(cè)定單位時(shí)間漏水量來確定底板破壞深度；3、實(shí)施有限元模擬技術(shù)，驗(yàn)證實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性；4、根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，提出開采安全技術(shù)措施，指導(dǎo)井下安全開采工作。 現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)及條件（包括本課題做了哪些工作和現(xiàn)有儀器設(shè)備條件等）：1、山東科技大學(xué)具有“雙端堵水器”專利技術(shù)，并且在山東省國內(nèi)30多個(gè)礦山應(yīng)用效果良好。2、山東科技大學(xué)具有國際先進(jìn)水平的MT815.03電液伺服巖石實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。3、山東科技大學(xué)具有多種有限元力學(xué)模擬軟件4、蔣莊煤礦二水平有16煤開采的工作面，具備實(shí)驗(yàn)與研究場(chǎng)地。地點(diǎn)：試驗(yàn)規(guī)模和進(jìn)度安排：2010年1月2010年4月，全面系統(tǒng)的調(diào)研分析蔣莊煤礦開采煤層特征、水文地質(zhì)條件、斷層構(gòu)造情況及相鄰生產(chǎn)礦井的水文地質(zhì)情況；2010年4月2010年6月，奧灰水文孔施工與觀測(cè)及地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)工作；2010年7月2010年8月，16煤底板破壞深度探測(cè)；2010年9月2010年11月，編制提交成果研究報(bào)告。承擔(dān)單位和主要協(xié)作單位及分工（包括研究、研制、試驗(yàn)各階段的各單位得分工和承擔(dān)的責(zé)任）：承擔(dān)單位：棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司蔣莊煤礦承擔(dān)16煤巷道開拓及回采工作面準(zhǔn)備、項(xiàng)目的組織、管理及實(shí)施等工作，并承擔(dān)奧灰水文孔施工與觀測(cè)及地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)工作；協(xié)助單位：山東科技大學(xué)承擔(dān)16煤開采底板破壞深度探測(cè)、力學(xué)實(shí)驗(yàn)與模擬，以及提交研究報(bào)告等項(xiàng)工作。經(jīng)費(fèi)概算（包括總概算和分年度預(yù)算的項(xiàng)目和費(fèi)用及償還經(jīng)費(fèi)和年度）:經(jīng)費(fèi)總概算：70萬元。其中：奧灰水文孔施工45萬元，16煤底板破壞深度探測(cè)25萬元。 需要增添的主要設(shè)備、儀器（名稱、規(guī)格型號(hào)、數(shù)量）和材料：1、雙端堵水器部分配件；2、專用數(shù)據(jù)處理軟件一套。課題負(fù)責(zé)（單位、姓名、職務(wù)、職稱、聯(lián)系電話）：組 長(zhǎng)：姚峰 蔣莊煤礦 礦長(zhǎng) 教授級(jí)高工副組長(zhǎng)：任國順 蔣莊煤礦 總工程師 高級(jí)工程師技術(shù)負(fù)責(zé)人：武可森 蔣莊煤礦 副總工程師 高級(jí)工程師欒元重 山東科技大學(xué) 博導(dǎo) 教授課題工作人員（單位、姓名、職稱、職務(wù)、聯(lián)系電話）：郭 強(qiáng) 蔣莊煤礦 副科長(zhǎng) 高級(jí)工程師佟文