科技项目计划任务书

编 号 类 别 二 一 年科学技术项目 计计 划划 任任 务务 书书 项目名称 蒋庄煤矿 16 煤开采底板破坏深度研究 负责单位 枣庄矿业集团公司蒋庄煤矿 起止年限 2010 年 1 月至 2010 年 11 月 国国内内外外概概况况、 、水水平平和和发发展展趋趋势势及及专专利利情情况况： ： 矿井水害一直是制约煤矿生产的重大矿井灾害之一。我国华北型石炭二叠纪煤田煤系地层 多为奥陶纪石灰岩,岩溶发育,且又往往与断层、裂隙等相连通,富含承压水。而在华南二叠系 煤田煤系的顶底板都富含灰岩岩溶水。这些区域内的矿井在开采过程中都不同程度地受到岩溶 承压水的威胁。而且，随着开采水平的延伸和开采范围的扩大，这种对煤矿安全生产的威胁也 会越来越严重。 统计资料显示，1984 年到 1985 年间，全国共发生因底板突水而淹井的事故 22 起，仅开滦、 焦作、肥城等矿务局就有 6 对矿井相继被淹，影响产量达 1475 万吨，直接经济损失 7 亿多元。 目前受水威胁的矿井有 285 处，占统配煤矿总数的 48%，受水威胁的煤炭储量近 70 亿吨，占统 配煤矿总储量的 20%。由此可见，矿井突水是煤矿安全生产中急待解决的重大实际问题。 长期以来，对受奥灰承压水威胁的煤层，主要采用两种采煤方法，一是深降强排，二是带 压开采。深降强排能根除水患，确保安全，但也存在相应的问题：（1）疏水工程投资大，耗 电量大，造成开采成本增高；（2）强排会引起地下水位大幅度下降，对地面和环境造成极大 破坏；（3）当奥灰水水量丰富，补给来源充足时，强排难以奏效；所以较少采用。而带压开 采方法不仅成本低，对环境的危害也小，是开采受水威胁煤层的主要方法。但带压开采不能确 保不发生突水事故，尤其是在水文地质条件复杂，水压较高的矿井，底板奥灰岩溶承压水是一 个重要威胁。因此，正确分析和评价底板灰岩水对煤层安全开采的影响，将对矿井的安全生产、 经济效益的提高等方面具有非常重要的意义。 蒋庄煤矿主要开采 3、12下、16 煤层，目前设有两个开采水平，其中二水平开采的 16 煤 层下方赋存巨厚奥陶系灰岩，随着二水平开采，底板灰岩突水将是危机矿井安全生产的一大隐 患，因此，科学合理地对灰岩水对下组煤开采影响进行研究和评价，对于蒋庄煤矿的安全生产 及长远发展具有重要的现实意义。同时，对于滕南矿区毗邻类似条件下的生产矿井安全生产也 具有重要的参考意义。 主要研究、主要研究、实验实验内容、目内容、目标标、技、技术术关关键键及主要技及主要技术经济术经济指指标标 （目（目标标要具体，包括要具体，包括阶阶段目段目标标和最和最终终目目标标）：）： 淹水体与承压上采煤的关键问题是煤层顶板与底板能否有效地阻止淹水体与底板高压水突 出。突水与否取决于多方面的因素，其中最重要的是煤层顶底板条件。 “上三带”与“下三带” 理论为分析、评价顶底板抗突水能力提供了理论指导。该理论在安全开采评价及指导水害防止 中起了重要作用，经过二十余年的深入研究和生产实践，该理论及其配套技术已日渐成熟与完 善，并将收入规程指导矿井生产。 蒋庄煤矿二水平主要开采下组煤，即 12、16 层煤，其中 16 煤下方赋存巨厚奥陶系灰岩， 由于地质构造等影响，使 16 煤局部距奥陶系灰岩较近，从而使 16 煤开采在一定程度上受奥陶 系灰岩水威胁。本项目拟首先对 16 层煤开采后对煤层底板的破坏深度进行探测分析，然后利用 “下三带理论” ，结合蒋庄煤矿矿井实际对下组煤开采的安全技术进行系统的分析研究和评价， 以期科学、合理的指导蒋庄煤矿下组煤的开采。 研究内容： 1)在 16306 工作面进行底板破坏深度探测工作,由观测数据分析确定底板破坏深度； 2)采用”突水系数”等方法进行 16 煤开采的安全评价； 3)采用有限元进行底板破坏模拟； 4)底板突水预测方法的研究。 达到的技达到的技术术水平、水平、经济经济、社会效益及推广、社会效益及推广应应用前景：用前景： 该项目通过采用双端堵水器技术，确定 16 煤底板破坏深度，并通过有限元理论进行模拟试 验，对 16 煤开采受煤层下方奥陶系灰岩水威胁情况进行评价，理论上完备、实践上可行。 通过该项目的研究及实施，可以填补鲁南地区下组煤开采的防治水基础数据，可推广到鲁 南矿区其他矿井进行应用。 采用的研究、采用的研究、实验实验方法和技方法和技术术路路线线（包括工（包括工艺艺流程）：流程）： 一、技术路线 1、全面系统的调研分析蒋庄煤矿开采煤层特征、水文地质条件、断层构造情况及相邻生产 矿井的水文地质情况。 2、通过从地面打钻至奥陶系灰岩，一方面搞清煤层底板灰岩水的赋存状况，另一方面对 16 煤底板至奥灰之间的各岩层取芯，然后采用 MTS815.03 岩石伺服试验系统对各岩层进行全面的力 学参数测试。 3、进行底板破坏深度探测方法的研究工作，提出蒋庄煤矿下组煤开采底板破坏的最优探测 方法与使用仪器。 4、依据 “下三带”理论，对蒋庄煤矿灰岩水对下组煤开采的影响进行综合分析和评价。 二、实验方法 1、从地面打钻至奥陶系灰岩，搞清 16 煤层底板灰岩水的赋存状况； 2、在 16 煤开采的 16306 工作面开展底板破坏深度探测工作，采用“双端堵水器”技术，在 井下施工三个仰下孔，两个采后孔，一个采前孔，根据测定单位时间漏水量来确定底板破坏深度； 3、实施有限元模拟技术，验证实测数据的可靠性； 4、根据观测数据结果，提出开采安全技术措施，指导井下安全开采工作。 现现有技有技术术基基础础及条件（包括本及条件（包括本课题课题做了哪些工作和做了哪些工作和 现现有有仪仪器器设备设备条件等）：条件等）： 1、山东科技大学具有“双端堵水器”专利技术，并且在山东省国内 30 多个矿山应用效果良 好。 2、山东科技大学具有国际先进水平的 MT815.03 电液伺服岩石实验系统。 3、山东科技大学具有多种有限元力学模拟软件 4、蒋庄煤矿二水平有 16 煤开采的工作面，具备实验与研究场地。 地点：地点：试验规试验规模和模和进进度安排：度安排： 2010 年 1 月2010 年 4 月，全面系统的调研分析蒋庄煤矿开采煤层特征、水文地质条件、 断层构造情况及相邻生产矿井的水文地质情况； 2010 年 4 月2010 年 6 月，奥灰水文孔施工与观测及地质构造探测工作； 2010 年 7 月2010 年 8 月，16 煤底板破坏深度探测； 2010 年 9 月2010 年 11 月，编制提交成果研究报告。 承担承担单单位和主要位和主要协协作作单单位及分工（包括研究、研制、位及分工（包括研究、研制、试验试验各各阶阶段的各段的各 单单位得分工和承担的位得分工和承担的责责任）任）： 承担单位：枣庄矿业集团公司蒋庄煤矿承担 16 煤巷道开拓及回采工作面准备、项目的组织、 管理及实施等工作，并承担奥灰水文孔施工与观测及地质构造探测工作； 协助单位：山东科技大学承担 16 煤开采底板破坏深度探测、力学实验与模拟，以及提交研 究报告等项工作。 经费经费概算（包括概算（包括总总概算和分年度概算和分年度预预算的算的项项目和目和费费用及用及偿还经费偿还经费和年度）和年度）: 经费总概算：70 万元。其中： 奥灰水文孔施工 45 万元，16 煤底板破坏深度探测 25 万元。 需要增添的主要需要增添的主要设备设备、 、仪仪器（名称、器（名称、规规格型号、数量）和材料格型号、数量）和材料： 1、双端堵水器部分配件； 2、专用数据处理软件一套。 课题负责课题负责（ （单单位、姓名、位、姓名、职务职务、 、职职称、称、联联系系电话电话）：）： 组 长：姚峰 蒋庄煤矿 矿长 教授级高工 副组长：任国顺 蒋庄煤矿 总工程师 高级工程师 技术负责人： 武可森 蒋庄煤矿 副总工程师 高级工程师 栾元重 山东科技大学 博导 教授 课题课题工作人工作人员员（ （单单位、姓名、位、姓名、职职称、称、职务职务、 、联联系系电话电话）：）： 郭 强 蒋庄煤矿 副科长 高级工程师 佟文亮 蒋庄煤矿 副科长 高级工程师 基基层单层单位、位、负责负责人人审查审查意意见见（指所室、院系