礦井水害防治關鍵技術及對策研究現(xiàn)狀及對策探討

礦井水害防治關鍵技術研究現(xiàn)狀及對策探討隋旺華資源與地球科學學院

水文地質局部專題一.我國水害壓煤超過100億噸。礦井水害造成的人身傷亡和經濟損失極為沉重。2000年以來煤礦重特大突水事故2000200120022003200420052004年發(fā)生水害事故86起，死亡500人，2005年發(fā)生水害事故104起，死亡593人，事故數(shù)和死亡人數(shù)同比增加20.9%和18.6%.?國家中長期科學和技術開展規(guī)劃綱要?〔2006-2021〕重點領域1能源2水和礦產資源10公共安全一次能源消費以煤為主，化石能的大量消耗造成嚴重的環(huán)境污染。大力發(fā)展煤炭潔凈、高效、安全開發(fā)和利用技術，并力爭達到國際先進水平。水和礦產等資源是經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要物質基礎。我國水和礦產等資源嚴重緊缺。水資源優(yōu)化配置與綜合開發(fā)利用。優(yōu)先主題（58）：重大生產事故預警與救援。重點研究開發(fā)礦井瓦斯、突水、動力性災害預警與防控技術…。.國家?平安生產科技開展規(guī)劃－煤炭領域研究報告〔2004-2021〕?基礎研究重點科技攻關示范工程（11）新的采礦方式和采礦環(huán)境下，煤礦水害突發(fā)機理、條件及關鍵控制因素的研究。（16）原位動態(tài)地質及誘發(fā)水害相關信息的適時監(jiān)測、快速處理與災害預報技術與裝備；（18）防范和控制災害性突水事故的導水通道高效精細探查技術。水害防治示范工程.國家?平安生產“十一五〞規(guī)劃〔2006-2021〕?首要任務：遏制煤礦重特大事故——煤礦百萬噸死亡率下降25%以上，一次死亡10人以上特大事故起數(shù)下降20％以上。加強對煤與瓦斯突出、礦井火災、水害等主要災害的預測預報與防治。建設國家、省級事故預防與技術分析鑒定中心和平安生產技術根底研究中心，以及一批重點平安設備檢測檢驗基地。礦山瓦斯粉塵災害技術根底研究實驗室礦山水害防治技術根底研究實驗室.匯報提綱一、礦井水害防治關鍵技術及優(yōu)先開展方向二、我校在水害防治研究方面的根底三、“十一五〞期間礦井水害防治研究的建議.匯報提綱一、礦井水害防治關鍵技術及優(yōu)先開展方向二、我校在水害防治研究方面的根底三、“十一五〞期間礦井水害防治研究的建議.1.礦井水害防治根底理論華北型重點水害區(qū)寒武系、奧陶系灰?guī)r等深部巖溶發(fā)育規(guī)律和特征深部開采條件下高承壓含水層上開采的突水控制因素及水害形成機理復雜組合結構條件下底板隔水層阻水能力評價指標體系和評價標準突水形成過程中應力場、滲流場、溫度場的演變規(guī)律及其自動監(jiān)測前兆因素的理論研究礦井水害防治、地下水資源利用及其生態(tài)環(huán)境影響的綜合演化效應.2.礦井水害中長期預報方法建立基于GIS平臺和多元信息復合技術的礦井水害中長期預報方法和系統(tǒng)，建立針對不同地區(qū)、不同成因機制的礦井突水預測模型，實現(xiàn)礦井水害的中長期預報，為礦井水害的臨突預報提供根底和重點目標。.3.礦井水害自動監(jiān)測預報預警系統(tǒng)直接從礦井突水的前兆因素入手，利用現(xiàn)代信號檢測、數(shù)據(jù)傳輸和模型識別技術，建立礦井水害自動監(jiān)測預報預警系統(tǒng)，開發(fā)相應裝備，實現(xiàn)礦井水害的臨突預報，提高對大型礦井突水〔Qmax>600m3/h〕的預測準確率。.4.礦井突水通道快速與精細探測

〔物探、化探〕技術著重開展利用地面三維地震、礦井直流電法、礦井瞬變電磁法、同位素、微生物地球化學勘察技術，為礦山水害事故的水源及通道快速判定提供技術支持。.5.礦井水害救災快速反響指揮系統(tǒng)建立井下監(jiān)控系統(tǒng)，結合井下水文地質參數(shù)自動監(jiān)測預警系統(tǒng)和GIS空間信息技術，建立救災指揮系統(tǒng)。在發(fā)生礦井淹井事故等災害時，將井下水量、水位、淹沒范圍等有關數(shù)據(jù)及圖像信號傳回控制中心，以便救災指揮部及時了解災情，作出正確的搶險救災決策。.6.高壓高溫條件下?lián)跛Y構設計及防滲材料性能為高溫高壓下?lián)跛Y構的設計和施工提供理論依據(jù)。針對深部巖溶水及擋水結構的防滲、突水點快速封堵、隔水層改造等大量使用防治水工程，通過注漿材料的防滲性能研究，為開發(fā)可注性好、可控性好、高強度、低本錢的高性能注漿材料和注漿工藝奠定理論根底。.7.特殊礦井水害問題的關鍵技術近松散層采煤水砂突涌大型水體下采煤平安開采上限高承壓含水層上帶壓開采缺水地區(qū)水資源保護性采煤廢棄礦井水害及對地下水污染.8.礦井水害綜合防治理論技術體系研究研究建立從礦井水文地質條件多手段結合綜合探查、礦井水害預測預報、礦井水害預防、突水后被淹礦井恢復救災的關鍵技術等完善的綜合防治水理論和技術體系。.匯報提綱一、礦井水害防治關鍵技術及優(yōu)先開展方向二、我校在水害防治研究方面的根底三、“十一五〞期間礦井水害防治研究的建議.“九五〞標志性成果：

礦井巖溶水綜合防治及西部保水采煤地質環(huán)境評價與技術完善了華北地區(qū)煤礦巖溶水綜合防治理論與方法提出了西部煤炭開發(fā)水資源保護及生態(tài)環(huán)境維護的宏觀決策依據(jù)建立了水資源綜合優(yōu)化調度模式及“燒變巖帶建立淺排水源地概念〞獲國家科技進步二等獎1項，部級特等獎1項，二等獎2項。.“十五〞標志性成果：

煤田地震巖性解釋與礦井水害綜合治理技術煤田地震勘探從構造勘探階段進入巖性勘探階段。建立了煤礦水害預測預報的物探技術體系。建成多元地學信息集成實驗室。應用GIS對空間數(shù)據(jù)進行復合處理的能力，頂?shù)装逋凰A測模型，初步研究了礦井突水的前兆因素及實時監(jiān)測的可行性。深井微裂隙巖體防滲注漿化學新材料和新工藝。.沿層彩色切片巖性地震勘探解釋第四系底部地層的含、隔水性，煤層頂?shù)装宓膸r性分布，巖漿巖侵入帶的分布范圍、沖刷帶邊界、斷層、陷落柱沿層彩色切片.礦井水害探測礦井瞬變電磁法探測煤礦工作面頂板、底板及巷道掘進前方的隱伏突水構造瞬變電磁儀在井下工作SD-Ⅲ礦用瞬變電磁儀.多元地質信息集成系統(tǒng)

利用GIS工程地質決策模型在含水層下平安開采決策.化學注漿技術唐口千米立井化學灌漿防滲三河尖礦8.32MPa水閘墻施工現(xiàn)場.工程與獲獎十五期間承擔國家級工程11項“采區(qū)高分辨三維地震勘探應用與推廣〞獲2002年國家科技進步二等獎“廢棄礦井高強滲流水害綜合治理技術與礦井平安生產〞2004年獲得國家科技進步二等獎9項省部級二等獎、三等獎。“煤礦地震數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)〞獲得國家軟件版權。.采區(qū)高分辨三維地震勘探應用與推廣廢棄礦井高強滲流水害綜合治理技術與礦井平安生產.正在承擔的主要工程國家自然科學基金近松散層采煤水砂突涌機制及開采上限決策模型研究空間時間序列模型預測礦井突水機理研究國家科技成果重點推廣方案工程礦井物探技術在煤礦防治水中的應用企業(yè)合作工程鄭州嶝槽集團金嶺煤礦高承壓含水層上平安開采研究河南新安煤礦小浪底水庫下開采和底板水防治技術研究永煤集團底板巖溶水害預警與控制技術及工程示范兗州濟寧礦區(qū)近松散層開采平安上限研究………….匯報提綱一、礦井水害防治關鍵技術及優(yōu)先開展方向二、我校在水害防治研究方面的根底三、“十一五〞期間礦井水害防治研究的建議.開展設想－對接“十一五〞1.平臺建設－國家級水害防治原始創(chuàng)新研究基地和成果轉化平臺國家重點實驗室、教育部重點實驗室國家平安生產技術根底研究中心礦山水害防治技術根底研究實驗室地質資源與地質工程、采礦工程、巖土工程等博士點申報水文學與水資源博士點2.根底研究國家“973〞方案工程國家自然科學基金重大工程和重點工程面上工程.開展設想－對接“十一五〞3.關鍵技術國家科技“十一五〞攻關工程：礦井水害綜合防治技術與裝備研究4.有效組織加大組織力度，重點分工，協(xié)同攻關，積極爭取縱向工程整合橫向工程，培育重大成果建立與煤炭企業(yè)人才交流機制，利用共建博士后工作站等培養(yǎng)創(chuàng)新型人才積極參加水害防治示范工程的設計和施工研究，解決水害防治的關鍵和共性技術。.開展設想－對接“十一五〞重點研究復雜水文地質條件下大水礦區(qū)不同類型水害形成機理等根底理論開發(fā)研制基于突水前兆因素參數(shù)變化的礦井水害自動監(jiān)測預報預警系統(tǒng)研究建立中長期礦井水害預測預報模型研究開發(fā)礦