薄基岩巨厚冲积平原河流下采煤安全性分析及河道沉陷治理研究

1、安全生产重大事故防治关键技术重点科技计划项目建议书项目名称： 超薄基岩巨厚冲积平原河流下采煤安全性分析 及河道沉陷治理研究 申请单位： 河南煤化焦煤集团赵固一矿 项目负责人： 贾 安 立 联系电话： 03913510822 电子信箱： 研究年限： 2009 年 12 月 至 2011 年 9 月 国家安全生产监督管理总局 二九年 月 日一、项目的意义和必要性（项目研究的重要性和紧迫性，国内外同类研究进展情况，本项目对安全生产重大事故防治的作用和意义）我国煤矿水文地质条件复杂，受上覆水体威胁的煤层储量达数十亿吨。据不完全统计，我国的120余条较大河流下及微山湖、太湖、渤海等湖海下都有丰富的煤炭资

2、源（仅微山湖下压煤约40亿吨）。煤层采出后，采空区周围的岩层将产生位移、变形乃至破坏。煤层的上覆岩层一般会形成垮落带、断裂带和弯曲下沉带，如果导水断裂带波及煤层及煤层上覆水体，则会导致水体的水流入或溃入井下，直接威胁煤矿生产。水体下采煤技术涉及到采矿、地质、岩石学等多学科领域。研究水体下采煤技术的目的是实现水体下的安全采煤。根据地质采矿条件及开采方案设计，进行综合计算、分析和评价，可以为实现水体下安全采煤提供技术保证。因此，正确评和分析水体下采煤的安全性，实现水体下的安全采煤，对于确保煤矿安全生产，提高煤炭资源采出率，缓解矿井采掘接替紧张的矛盾、保护地表水和地水资源等都具有十分重要的现实意义。

3、赵固一矿是河南煤化焦作煤业（集团）有限责任公司的主打矿井，设计生产能力年产240万吨。石门河下计有4300万吨可采煤炭储量，且位于工广附近。石门河影响范围地质技术条件为超薄基岩和巨厚沉积层、地表近水平，在石门河下采煤的同时必须保证井下开采的安全性，保证矿井的正常生产。石门河下的开采会对河流的运行和河堤产生采动损害，所以必须在开采过程中研究采煤区域地表下沉时空分布状态，以便对河堤采取相应的维护加固措施，确保堤坝的安全有效运行。同时必须还必须对石门河底防水外渗流技术方案进行研究，制订采煤井上、下安全技术措施，防止河水外渗淹没农田、村庄。赵固一矿11051回采工作面于2009年7月17日开始生产，预

4、计2010年5月份左右回采至河道影响区域，因此，为更好地回收国家煤炭资源，尽量避免煤炭资源损失，确保矿井生产的安全、稳定和矿井的生产效益以及延长矿井的服务年限，充分保护和开采煤炭资源，研究石门河下开采的可行性和治理技术已迫在眉睫。二、主要研究内容与计划进度（研究内容和需解决的关键技术问题，研究周期，年度计划及年度目标等）一、主要研究内容1、石门河下采煤可行性研究；2、石门河受赵固矿开采影响区域土力学实验研究；3、石门河下采煤区域地表下沉时空分布状态研究；4、石门河下采煤河堤加固实施方案及技术研究；5、石门河底防水外渗流技术方案研究；6、石门河下采煤井上、下安全技术措施研究。二、技术关键1、上覆

5、岩层破坏高度的计算、地表移动和变形的分析；2、石门河下采煤的安全性进行分析、评价和论证；3、石门河下采煤井上、下安全技术措施研究。三、技术路线1、采用理论研究的方法，对河下采煤沉陷机理进行研究，对河下采煤造成的突水危险程度、河道损毁的危害性进行预计、分析，对河下采煤的可行性进行分析；对开采影响区域进行土力学实验，研究土的渗透性、土的固结性、土的密实度等充分掌握其土力学性质。2、建立与地质采矿条件相适应的普适叠加预计模型，利用计算机数值模拟地表采动地表移动变形，评价预计采动损害程度。3、采用现场调研的方法，对河下采煤现状、沉陷治理发展过程和治理方法进行系统总结，提出石门河下采煤河堤加固实施方案及

6、技术研究以及石门河底防水外渗流技术方案研究；4、采用系统分析、实验、理论与现场相结合的方法。分析现行河下采煤存在的问题，根据石门河下采煤沉陷机理和河道运行的特点，提出更具有实用性的治理方法。四、项目计划进度2010.012009.02 提交开采可行性研究报告和治理方案；2010.032010.04 向有关政府部门提交开采可行性研究报告和治理方案，通过专家评审。2010.052010.12 现场和室内研究、试验。2011.012011.03 撰写项目试验研究总结报告，通过专家验收或鉴定。三、现有工作基础和条件（与本项目相关的前期研究情况，技术基础和工作基础，具备的设施条件等）河南煤化焦煤集团赵固

7、一矿有高素质的技术队伍，在采动损害研究方面也积累了一些的研究成果。并且我矿拥有先进的施工设备和丰富的施工管理经验以及完善的施工质量管理体系，在物质和技术方面具备进一步开发试验的条件。协作单位河南理工大学具有岩石测试试验室，能准确的测定覆岩力学参数；岩层控制与特殊开采研究所具有研发软件的技术人员、实践经验丰富的教授、专家做技术保证，能最大程度的回收煤炭资源，保证石门河下的安全开采，确保河流及其河堤的安全运行。在开采方案确定的情况下，利用河南理工大学岩层控制与特殊开采研究所自主开发的岩层与地表移动变形预计软件，预计岩层和地表的移动变形情况。该软件考虑了根据覆岩不同情况和开采时间因素，准确性高己被大

8、量的工程实践所证实。另外河南理工大学岩层控制与特殊开采研究所所承担的课题石门水库下开采安全性研究、券门水库下采煤可行性研究、郑煤集团裴沟煤矿魔洞王水库下采煤安全性分析研究、安阳大众煤业有限责任公司粉红江下采煤采动损害及安全性分析研究等均取得了成功。河南煤化焦煤集团赵固一矿与协作单位的专家已经过多次沟通，各级领导也高度重视本项目的研究，课题组负责人由各方资深专家组成，课题组通过努力完全能够达到预期的研究目标。四、预期目标（本项目的预期目标，项目完成后的技术水平，应用前景和经济，社会效益分析）一、项目研究的预期目标1、提交石门河下采煤可行性研究报告；2、得出出石门河下采煤河堤加固实施方案及技术措施

9、；3、得出石门河底防水外渗流技术实施方案方案；4、提交石门河下采煤井上下安全技术措施报告；5、实现石门河下安全开采，达到石门河水不外流、外渗；6、提交石门河下开采试验研究成果研究报告。二、技术应用前景预测随着工业化的发展，“三下一上”条件下的煤炭回采越来越成为煤炭行业所面临的主要问题，解决好这些问题将会给企业带来具大的经济效益。焦作煤业（集团）有限责任公司赵固一矿在超薄基岩巨厚冲积平原石门河下安全开采，在河南省乃至全国具有典型意义和广阔的应用前景。五、项目的承担单位、参加单位及主要研究人员承担单位：河南煤化焦煤集团赵固一矿参加单位：河南理工大学负责人性别年龄职务职称业务专业为本项目工作时间(%)在项目中分担的任务所在单位贾安立男42高工采矿100%立项赵固一矿李德海男51教授采矿100%立项河南理工大学主要研究人员付玉军男采矿100%项目实施赵固一矿牛宗涛男28采矿100%项目实施赵固一矿岳拥军男27采矿100%项目实施赵固一矿乔钰辉男23矿建100%项目实施赵固一矿刘世峰男27采矿100%