科技項目計劃任務書.doc

編 號 類 別 二一 年科學技術(shù)項目計 劃 任 務 書 項目名稱 蔣莊煤礦16煤開采底板破壞深度研究負責單位 棗莊礦業(yè)集團公司蔣莊煤礦 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)的重大礦井災害之一。我國華北型石炭二疊紀煤田煤系地層多為奧陶紀石灰?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大，這種對煤礦安全生產(chǎn)的威脅也會越來越嚴重。統(tǒng)計資料顯示，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、肥城等礦務局就有6對礦井相繼被淹，影響產(chǎn)量達1475萬噸，直接經(jīng)濟損失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%，受水威脅的煤炭儲量近70億噸，占統(tǒng)配煤礦總儲量的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際問題。長期以來，對受奧灰承壓水威脅的煤層，主要采用兩種采煤方法，一是深降強排，二是帶壓開采。深降強排能根除水患，確保安全，但也存在相應的問題：（1）疏水工程投資大，耗電量大，造成開采成本增高；（2）強排會引起地下水位大幅度下降，對地面和環(huán)境造成極大破壞；（3）當奧灰水水量豐富，補給來源充足時，強排難以奏效；所以較少采用。而帶壓開采方法不僅成本低，對環(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)條件復雜，水壓較高的礦井，底板奧灰?guī)r溶承壓水是一個重要威脅。因此，正確分析和評價底板灰?guī)r水對煤層安全開采的影響，將對礦井的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟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，目前設有兩個開采水平，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突水將是危機礦井安全生產(chǎn)的一大隱患，因此，科學合理地對灰?guī)r水對下組煤開采影響進行研究和評價，對于蔣莊煤礦的安全生產(chǎn)及長遠發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。同時，對于滕南礦區(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、實驗內(nèi)容、目標、技術(shù)關(guān)鍵及主要技術(shù)經(jīng)濟指標（目標要具體，包括階段目標和最終目標）：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、評價頂?shù)装蹇雇凰芰μ峁┝死碚撝笇?。該理論在安全開采評價及指導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。本項目擬首先對16層煤開采后對煤層底板的破壞深度進行探測分析，然后利用“下三帶理論”，結(jié)合蔣莊煤礦礦井實際對下組煤開采的安全技術(shù)進行系統(tǒng)的分析研究和評價，以期科學、合理的指導蔣莊煤礦下組煤的開采。研究內(nèi)容：1)在16306工作面進行底板破壞深度探測工作,由觀測數(shù)據(jù)分析確定底板破壞深度；2)采用”突水系數(shù)”等方法進行16煤開采的安全評價；3)采用有限元進行底板破壞模擬；4)底板突水預測方法的研究。 達到的技術(shù)水平、經(jīng)濟、社會效益及推廣應用前景： 該項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行模擬試驗，對16煤開采受煤層下方奧陶系灰?guī)r水威脅情況進行評價，理論上完備、實踐上可行。通過該項目的研究及實施，可以填補魯南地區(qū)下組煤開采的防治水基礎數(shù)據(jù)，可推廣到魯南礦區(qū)其他礦井進行應用。 采用的研究、實驗方法和技術(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巖石伺服試驗系統(tǒng)對各巖層進行全面的力學參數(shù)測試。3、進行底板破壞深度探測方法的研究工作，提出蔣莊煤礦下組煤開采底板破壞的最優(yōu)探測方法與使用儀器。4、依據(jù) “下三帶”理論，對蔣莊煤礦灰?guī)r水對下組煤開采的影響進行綜合分析和評價。二、實驗方法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工作，采用“雙端堵水器”技術(shù)，在井下施工三個仰下孔，兩個采后孔，一個采前孔，根據(jù)測定單位時間漏水量來確定底板破壞深度；3、實施有限元模擬技術(shù)，驗證實測數(shù)據(jù)的可靠性；4、根據(jù)觀測數(shù)據(jù)結(jié)果，提出開采安全技術(shù)措施，指導井下安全開采工作。 現(xiàn)有技術(shù)基礎及條件（包括本課題做了哪些工作和現(xiàn)有儀器設備條件等）：1、山東科技大學具有“雙端堵水器”專利技術(shù)，并且在山東省國內(nèi)30多個礦山應用效果良好。2、山東科技大學具有國際先進水平的MT815.03電液伺服巖石實驗系統(tǒng)。3、山東科技大學具有多種有限元力學模擬軟件4、蔣莊煤礦二水平有16煤開采的工作面，具備實驗與研究場地。地點：試驗規(guī)模和進度安排：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及地質(zhì)構(gòu)造探測工作；2010年7月2010年8月，16煤底板破壞深度探測；2010年9月2010年11月，編制提交成果研究報告。承擔單位和主要協(xié)作單位及分工（包括研究、研制、試驗各階段的各單位得分工和承擔的責任）：承擔單位：棗莊礦業(yè)集團公司蔣莊煤礦承擔16煤巷道開拓及回采工作面準備、項目的組織、管理及實施等工作，并承擔奧灰水文孔施工與觀測及地質(zhì)構(gòu)造探測工作；協(xié)助單位：山東科技大學承擔16煤開采底板破壞深度探測、力學實驗與模擬，以及提交研究報告等項工作。經(jīng)費概算（包括總概算和分年度預算的項目和費用及償還經(jīng)費和年度）:經(jīng)費總概算：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25萬元。 需要增添的主要設備、儀器（名稱、規(guī)格型號、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。課題負責（單位、姓名、職務、職稱、聯(lián)系電話）：組 長：姚峰 蔣莊煤礦 礦長 教授級高工副組長：任國順 蔣莊煤礦 總工程師 高級工程師技術(shù)負責人：武可森 蔣莊煤礦 副總工程師 高級工程師欒元重 山東科技大學 博導 教授課題工作人員（單位、姓名、職稱、職務、聯(lián)系電話）：郭 強 蔣莊煤礦 副科長 高級工程師佟文