矿井水害防治关键技术及对策研究现状及对策探讨

1、,矿井水害防治关键技术 研究现状及对策探讨 隋旺华 资源与地球科学学院,水文地质部分专题一,我国水害压煤超过100亿吨。 矿井水害造成的人身伤亡和经济损失极为惨重。,2000年以来煤矿重特大突水事故,2000 2001 2002 2003 2004 2005,2004年发生水害事故86起，死亡500人，2005年发生水害事故104起，死亡593人，事故数和死亡人数同比增加20.9%和18.6%,国家中长期科学和技术发展规划纲要 （2006-2020）重点领域,国家安全生产科技发展规划煤炭领域研究报告（2004-2010）,国家安全生产“十一五”规划（2006-2010） 首要任务：遏制煤矿重特

2、大事故 煤矿百万吨死亡率下降25%以上，一次死亡10人以上特大事故起数下降20以上。,加强对煤与瓦斯突出、矿井火灾、水害等主要灾害的预测预报与防治。,建设国家、省级事故预防与技术分析鉴定中心和安全生产技术基础研究中心，以及一批重点安全设备检测检验基地。,矿山瓦斯粉尘灾害技术基础研究实验室,矿山水害防治技术基础研究实验室,汇报提纲,一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议,汇报提纲,一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议,1.矿井水害防治基础理论,

3、华北型重点水害区寒武系、奥陶系灰岩等深部岩溶发育规律和特征 深部开采条件下高承压含水层上开采的突水控制因素及水害形成机理 复杂组合结构条件下底板隔水层阻水能力评价指标体系和评价标准 突水形成过程中应力场、渗流场、温度场的演变规律及其自动监测前兆因素的理论研究 矿井水害防治、地下水资源利用及其生态环境影响的综合演化效应,2.矿井水害中长期预报方法,建立基于GIS平台和多元信息复合技术的矿井水害中长期预报方法和系统，建立针对不同地区、不同成因机制的矿井突水预测模型，实现矿井水害的中长期预报，为矿井水害的临突预报提供基础和重点目标。,3.矿井水害自动监测预报预警系统,直接从矿井突水的前兆因素入手，利

4、用现代信号检测、数据传输和模型识别技术，建立矿井水害自动监测预报预警系统，开发相应装备，实现矿井水害的临突预报，提高对大型矿井突水（Qmax600m3/h）的预测准确率。,4. 矿井突水通道快速与精细探测（物探、化探）技术,着重发展利用地面三维地震、矿井直流电法、矿井瞬变电磁法、同位素、微生物地球化学勘察技术，为矿山水害事故的水源及通道快速判定提供技术支持。,5.矿井水害救灾快速反应指挥系统,建立井下监控系统，结合井下水文地质参数自动监测预警系统和GIS空间信息技术，建立救灾指挥系统。在发生矿井淹井事故等灾害时，将井下水量、水位、淹没范围等有关数据及图像信号传回控制中心，以便救灾指挥部及时了解

5、灾情，作出正确的抢险救灾决策。,6.高压高温条件下挡水结构设计及防渗材料性能,为高温高压下挡水结构的设计和施工提供理论依据。针对深部岩溶水及挡水结构的防渗、突水点快速封堵、隔水层改造等大量使用防治水工程，通过注浆材料的防渗性能研究，为开发可注性好、可控性好、高强度、低成本的高性能注浆材料和注浆工艺奠定理论基础。,7.特殊矿井水害问题的关键技术,近松散层采煤水砂突涌 大型水体下采煤安全开采上限 高承压含水层上带压开采 缺水地区水资源保护性采煤 废弃矿井水害及对地下水污染,8.矿井水害综合防治理论技术体系研究,研究建立从矿井水文地质条件多手段结合综合探查、矿井水害预测预报、矿井水害预防、突水后被淹

6、矿井恢复救灾的关键技术等完善的综合防治水理论和技术体系。,汇报提纲,一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议,“九五”标志性成果：矿井岩溶水综合防治及西部保水采煤地质环境评价与技术,完善了华北地区煤矿岩溶水综合防治理论与方法 提出了西部煤炭开发水资源保护及生态环境维护的宏观决策依据 建立了水资源综合优化调度模式及“烧变岩带建立浅排水源地概念” 获国家科技进步二等奖1项，部级特等奖1项，二等奖2项。,“十五”标志性成果：煤田地震岩性解释与矿井水害综合治理技术,煤田地震勘探从构造勘探阶段进入岩性勘探阶段。建立了煤矿水害预测预

7、报的物探技术体系。 建成多元地学信息集成实验室。 应用GIS对空间数据进行复合处理的能力，顶底板突水预测模型，初步研究了矿井突水的前兆因素及实时监测的可行性。 深井微裂隙岩体防渗注浆化学新材料和新工艺。,沿层彩色切片,岩性地震勘探,解释第四系底部地层的含、隔水性，煤层顶底板的岩性分布，岩浆岩侵入带的分布范围、冲刷带边界、断层、陷落柱,沿层彩色切片,矿井水害探测,矿井瞬变电磁法探测煤矿工作面顶板、底板及巷道掘进前方的隐伏突水构造,瞬变电磁仪在井下工作,SD-矿用瞬变电磁仪,多元地质信息集成系统,利用GIS工程地质决策模型在含水层下安全开采决策,化学注浆技术,唐口千米立井化学灌浆防渗,三河尖矿8.

8、32MPa水闸墙施工现场,项目与获奖,十五期间承担国家级项目11项 “采区高分辨三维地震勘探应用与推广”获2002年国家科技进步二等奖 “废弃矿井高强渗流水害综合治理技术与矿井安全生产”2004年获得国家科技进步二等奖 9项省部级二等奖、三等奖。 “煤矿地震数据管理系统”获得国家软件版权。,采区高分辨三维地震勘探应用与推广,废弃矿井高强渗流水害综合 治理技术与矿井安全生产,正在承担的主要项目,国家自然科学基金 近松散层采煤水砂突涌机制及开采上限决策模型研究 空间时间序列模型预测矿井突水机理研究 国家科技成果重点推广计划项目 矿井物探技术在煤矿防治水中的应用 企业合作项目 郑州嶝槽集团金岭煤矿高

9、承压含水层上安全开采研究 河南新安煤矿小浪底水库下开采和底板水防治技术研究 永煤集团底板岩溶水害预警与控制技术及工程示范 兖州济宁矿区近松散层开采安全上限研究 ,汇报提纲,一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议,发展设想对接“十一五”,1.平台建设国家级水害防治原始创新研究基地和成果转化平台 国家重点实验室、教育部重点实验室 国家安全生产技术基础研究中心 矿山水害防治技术基础研究实验室 地质资源与地质工程、采矿工程、岩土工程等博士点 申报水文学与水资源博士点 2.基础研究 国家“973”计划项目 国家自然科学基金重大项目和重点项目 面上项目,发展设想对接“十一五”,3.关键技术 国家科技“十一五”攻关项目：矿井水害综合防治技术与装备研究 4.有效组织 加大组织力度，重点分工，协同攻关，积极争取纵向项目 整合横向项目，培育重大成果 建立与煤炭企业人才交流机制，利用共建博士后工作站等培养创新型人才 积极参加水害防治示范工程的设计和施工研究，解决水害防治的关键和共性技术。,发展设想对接“十一五”,重点研究复杂水文地质条件下大水矿区不同类型水害形成机理等基础理论 开发研制基于突水前兆因素参数变化的矿井水害自动监测预报预警系统 研究建立中长期矿井水害预测预报模型 研究开发矿井水害救灾快速反应指挥系统 研