煤矿突水机理与防治基础理论研究PPT课件.ppt

首席科学家 缪协兴 二 八年十二月七日 煤矿突水机理与防治基础理论研究 立项概况 国家重点基础研究发展计划 973项目2007CB209400 1 汇报提纲 一 重要立项背景二 关键科学问题三 主要研究内容四 主要研究思路五 主要研究目标 2 煤矿突水造成重特大事故十分严重 我国煤矿生产中的重特大事故仍然十分严重 突水列瓦斯灾害之后排第二位 我国60 的矿区为石碳二叠系含煤地层 其中80 受到严重的突水危险 一 重要立项背景 3 2000 2007年间煤矿重特大突水事故统计 一 重要立项背景 4 煤矿水灾对企业造成严重的经济损失 过去20年间 有250多对矿井被水淹没 直接经济损失高达350多亿元 突水造成的煤矿经济损失列各类事故之首 一 重要立项背景 5 近年来 矿井突水灾害呈不断上升趋势 近5年所发生的矿井突水事故比前10年的总和还多 随着矿井水文地质条件的复杂化 突水事故还会越来越严重 近年来矿井突水灾害越来越严重 一 重要立项背景 6 传统治水忽视了水的资源性 主要采用 排水降压 疏干 等方法 现在 我国每年排出矿井水60亿m3左右 只利用25 左右 造成矿区水源枯竭 水与生态环境的破坏 树立治水与保水并重的理念 一 重要立项背景 7 研究不足 针对中国煤矿开采面临特别复杂的构造地质与水文地质条件 例如 奥陶系高承压 强富水岩溶含水层底板 研究不深入 采动裂隙场演化规律 采动岩体渗流突变理论 预测预报理论等研究不足 控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法等研究才起步 一 重要立项背景 8 1 矿井突水的含导水构造地质特征及条件 2 采动岩体结构破坏与裂隙演化及渗流突变规律 3 矿井突水预测与控制的基础理论与方法 拟解决的关键科学问题 二 关键科学问题 9 科学问题1 矿井突水的含导水构造地质特征与条件 我国大部分矿区水文地质与构造地质条件十分复杂 65 左右的矿井受严重突水危胁 现有研究对陷落柱和断层等导水构造的发育规律 地下水的赋存和运移规律等认识不足 二 关键科学问题 10 陷落柱突水实例 开滦范各庄煤矿2171工作面发生特大陷落柱突水 造成全矿被淹 最大突水量达2053m3 min 为目前世界上水量最大的突水 陷落柱 富含水层 工作面 二 关键科学问题 11 科学问题2 采动岩体结构破坏与裂隙演化及渗流突变规律 采动引起的应力场和裂隙场变化是导通陷落柱和断层 以及形成新的导水通道的前提条件 渗流突变是突水致灾的根源 现有的基础研究还不能揭示渗流突变的机理 二 关键科学问题 12 采动裂隙直接导通含水层突水实例 广东兴宁大兴煤矿 下层煤开采时 采动裂隙扩展破坏了上层煤开采所留设的防水煤柱 导致特大突水 死亡123人 二 关键科学问题 13 科学问题3 矿井突水预测与控制的基础理论与方法 目前没有建立针对不同突水类型的预测预报理论模型 还不能实现临突预报 传统采煤理论强调了矿井水的灾害性 忽视了水的资源性 并把水作为灾害的根源加以处理 疏干 排水 等矿井防治水方法造成大量水资源浪费 二 关键科学问题 14 3 矿井突水的预测预报理论与方法 4 控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法 2 采动岩体破裂结构运动及渗流突变理论 1 矿井突水的水文地质结构特征及形成条件 重点研究内容 三 主要研究内容 15 8个研究课题 1 矿井突水的水文地质结构模式及形成条件 3 采动岩体裂隙演化及隔水关键层的形成条件 6 矿井突水的水量预测理论与方法 5 矿井突水的危险性评价理论与方法 7 突水前兆信息演化规律及实时监测理论 8 控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法 2 矿井突水的动力学特征及控制因素 4 采动岩体渗流规律与突变机理 三 主要研究内容 16 三 主要研究内容 17 煤矿突水机理与突水防治理论及工程实践与应用基地建设 理 论分析 数值 模拟 物理 模拟 现场测试 水文地 质学 工程地 质学 构造地 质学 采矿 工程 地球物 理勘探 矿井突水治理与水资源保护 研究对象 研究内容 研究方法 涉及学科 科学问题 预期成果 矿井突水的含导 水构造地质特征 及条件 采动岩体结构破坏 与裂隙演化及渗流 突变规律 矿井突水预测与 控制的基础理论 与方法 矿井突水的 水文地质结 构特征及形 成条件 采动岩体破裂 结构运动及采 动岩体渗流突 变理论 矿井突水的 预测预报理 论与方法 控制矿井突 水的水资源 保护性采煤 理论与方法 岩石 力学 渗流 理论 信息 科学 安全 工程 四 主要研究思路 18 突水 水源 隔水关键层 天然构造 采动裂隙 突水通道 内容1地质结构特征与条件 内容2裂隙演化与渗流突变 内容3预测预报理论与方法 内容4控制突水的采煤方法 四 主要研究思路 19 内容1地质结构特征与条件 内容2裂隙演化与渗流突变 内容3预测预报理论与方法 内容4控制突水的采煤方法 突水 水源 隔水关键层 天然构造 采动裂隙 突水通道 四 主要研究思路 20 1 通过煤矿突水水源 通道和隔水关键层的地质结构分析 建立不同含导水地质结构的矿井突水模式 2 通过采动岩体裂隙渗流突变研究 揭示矿井突水的成灾机理 3 通过矿井突水信息演化规律研究 建立突水预报理论 4 基于隔水关键层原理 建立控制煤矿突水事故的水资源保护性采煤理论和方法 四 主要研究思路 21 总体目标 针对我国目前煤矿开采中突水事故的主要特点 以控制大型 特大型矿井突水事故为目的 根据不同水文地质及开采条件下的突水类型 建立相应的矿井突水理论模型 研究和掌握形成矿井突水的含水层 通道 隔水关键层等结构特点和演化规律 探索矿井突水预测预报的有效方法 建立水资源保护性采煤理论 发展完善矿井突水防治的理论体系 五 主要研究目标 22 本项目紧紧围绕煤矿突