矿井水害防治关键技术及对策研究现状及对策探讨（精选干货）

1、矿井水害防治关键技术及对策研究现状及 对策探讨 2 q我国水害压煤超过我国水害压煤超过100100亿吨。亿吨。 q矿井水害造成的人身伤亡和经济损失极为惨重。矿井水害造成的人身伤亡和经济损失极为惨重。 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 起数 死亡人数 2000年以来煤矿重特大突水事故年以来煤矿重特大突水事故 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2004 2004年发生水害事故年发生水害事故8686起，死亡起，死亡500500人，人， 20052005年发生水害事故年发生水害事故104104起，死亡起，死亡593593人，人，

2、 事故数和死亡人数同比增加事故数和死亡人数同比增加20.9%20.9%和和18.6%18.6% 3 q国家中长期科学和技术发展规划纲要国家中长期科学和技术发展规划纲要 （2006-20202006-2020）重点领域重点领域 1 1 能源能源2 2 水和矿产资源水和矿产资源10 10 公共安全公共安全 一次能源消费以煤一次能源消费以煤 为主，化石能的大为主，化石能的大 量消耗造成严重的量消耗造成严重的 环境污染。环境污染。 大力发展煤炭洁净、大力发展煤炭洁净、 高效、安全开发和高效、安全开发和 利用技术，并力争利用技术，并力争 达到国际先进水平。达到国际先进水平。 水和矿产等资源是水和矿产等资

3、源是 经济和社会可持续经济和社会可持续 发展的重要物质基发展的重要物质基 础。我国水和矿产础。我国水和矿产 等资源严重紧缺。等资源严重紧缺。 水资源优化配置与水资源优化配置与 综合开发利用。综合开发利用。 优先主题优先主题（5858）：）： 重大生产事故预警重大生产事故预警 与救援。与救援。 重点研究开发矿井重点研究开发矿井 瓦斯、突水、动力瓦斯、突水、动力 性灾害预警与防控性灾害预警与防控 技术技术。 4 q国家安全生产科技发展规划煤炭领域研究报告国家安全生产科技发展规划煤炭领域研究报告 （2004-20102004-2010） 基础研究基础研究重点科技攻关重点科技攻关示范工程示范工程 （1

4、111）新的采矿方）新的采矿方 式和采矿环境下，式和采矿环境下， 煤矿水害突发机理、煤矿水害突发机理、 条件及关键控制因条件及关键控制因 素的研究。素的研究。 （1616）原位动态地质）原位动态地质 及诱发水害相关信息及诱发水害相关信息 的适时监测、快速处的适时监测、快速处 理与灾害预报技术与理与灾害预报技术与 装备；装备； （1818）防范和控制灾）防范和控制灾 害性突水事故的导水害性突水事故的导水 通道高效精细探查技通道高效精细探查技 术。术。 水害防治示范工程水害防治示范工程 5 q国家安全生产国家安全生产“十一五十一五”规划（规划（2006-20102006-2010） 首要任务首要任

5、务：遏制煤矿重特大事故：遏制煤矿重特大事故 煤矿百万吨死亡率下降煤矿百万吨死亡率下降25%25%以上，一次死亡以上，一次死亡1010人以上特大人以上特大 事故起数下降事故起数下降2020以上。以上。 加强对煤与瓦斯突加强对煤与瓦斯突 出、矿井火灾、水出、矿井火灾、水 害等主要灾害的预害等主要灾害的预 测预报与防治。测预报与防治。 建设国家、省级事建设国家、省级事 故预防与技术分析故预防与技术分析 鉴定中心和安全生鉴定中心和安全生 产技术基础研究中产技术基础研究中 心，以及一批重点心，以及一批重点 安全设备检测检验安全设备检测检验 基地。基地。 矿山瓦斯粉尘灾害技矿山瓦斯粉尘灾害技 术基础研究实

6、验室术基础研究实验室 矿山水害防治技术基矿山水害防治技术基 础研究实验室础研究实验室 6 汇报提纲汇报提纲 7 汇报提纲汇报提纲 n二、我校在水害防治研究方面的基础 n三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议 8 1.1.矿井水害防治基础理论矿井水害防治基础理论 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 9 2

7、.2.矿井水害中长期预报方法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。 10 3.3.矿井水害自动监测预报预警系统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。 11 4. 4. 矿井突水通道快速与精细探测矿井突水通道快速与精细探测 （

8、物探、化探）技术（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。 12 5.5.矿井水害救灾快速反应指挥系统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 及时了解灾情，作出正确的抢险救灾决策。 13 6.6.高压高温条件下挡水结构设计及防渗高压高温条件下挡水结构设计及防渗 材料性能材料性能 为高温高

9、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。 14 7.7.特殊矿井水害问题的关键技术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 15 8.8.矿井水害综合防治理论技术体系研究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

10、淹矿井恢复 救灾的关键技术等完善的综合防治水理论和技术体系。 16 汇报提纲汇报提纲 n一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 n三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议 17 “九五九五”标志性成果：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。 18 “十五十五”标志性成果：标志性成果： 煤田地震岩性解释与矿井水害综合 治理技术 n煤田地震勘探从构造

11、勘探阶段进入岩性勘探阶段。建立 了煤矿水害预测预报的物探技术体系。 n建成多元地学信息集成实验室。 n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。 n深井微裂隙岩体防渗注浆化学新材料和新工艺。 19 岩性地震勘探岩性地震勘探 q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、陷落柱岩侵入带的分布范围、冲刷带边界、断层、陷落柱 20 矿井水害探测矿井水害探测 q矿井瞬变电磁法探测矿井瞬变电磁法探测 煤矿工作面顶板、底煤矿工

12、作面顶板、底 板及巷道掘进前方的板及巷道掘进前方的 隐伏突水构造隐伏突水构造 21 多元地质信息集成系统多元地质信息集成系统 q利用利用GISGIS工程地质决策模型在含水层下安全开采决策工程地质决策模型在含水层下安全开采决策 22 化学注浆技术化学注浆技术 23 项目与获奖项目与获奖 q十五期间承担国家级项目十五期间承担国家级项目1111项项 q“采区高分辨三维地震勘探应用与推广采区高分辨三维地震勘探应用与推广”获获20022002 年国家科技进步二等奖年国家科技进步二等奖 q“废弃矿井高强渗流水害综合治理技术与矿井安废弃矿井高强渗流水害综合治理技术与矿井安 全生产全生产”20042004年获

13、得国家科技进步二等奖年获得国家科技进步二等奖 q9 9项省部级二等奖、三等奖。项省部级二等奖、三等奖。 q“煤矿地震数据管理系统煤矿地震数据管理系统”获得国家软件版权。获得国家软件版权。 24 采区高分辨三维地震勘探应用与推广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废弃矿井高强渗流水害综合 治理技术与矿井安全生产治理技术与矿井安全生产 25 正在承担的主要项目正在承担的主要项目 n国家自然科学基金国家自然科学基金 n近松散层采煤水砂突涌机制及开采上限决策模型研究 n空间时间序列模型预测矿井突水机理研究 n国家科技成果重点推广计划项目国家科技成果重点推广计划项目 n矿井物探技术

14、在煤矿防治水中的应用 n企业合作项目企业合作项目 n郑州嶝槽集团金岭煤矿高承压含水层上安全开采研究 n河南新安煤矿小浪底水库下开采和底板水防治技术研究 n永煤集团底板岩溶水害预警与控制技术及工程示范 n兖州济宁矿区近松散层开采安全上限研究 n 26 汇报提纲汇报提纲 n一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 n二、我校在水害防治研究方面的基础 27 发展设想对接“十一五” n1.1.平台建设国家级水害防治原始创新研究基地和成果平台建设国家级水害防治原始创新研究基地和成果 转化平台转化平台 n国家重点实验室、教育部重点实验室国家重点实验室、教育部重点实验室 n国家安全生产技术基础研究中心国家安全

15、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矿山水害防治技术基础研究实验室 n地质资源与地质工程、采矿工程、岩土工程等博士点地质资源与地质工程、采矿工程、岩土工程等博士点 n申报水文学与水资源博士点申报水文学与水资源博士点 n2.2.基础研究基础研究 n国家国家“973973”计划项目计划项目 n国家自然科学基金重大项目和重点项目国家自然科学基金重大项目和重点项目 n面上项目面上项目 28 发展设想对接“十一五” n3.3.关键技术关键技术 n国家科技国家科技“十一五十一五”攻关项目：矿井水害综合防治技术与装备研攻关项目：矿井水害综合防治技术与装备研 究究 n4.4.有效组织有效组织

16、n加大组织力度，重点分工，协同攻关，积极争取纵向项目加大组织力度，重点分工，协同攻关，积极争取纵向项目 n整合横向项目，培育重大成果整合横向项目，培育重大成果 n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 新型人才新型人才 n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。关键和共性技术。 29 发展设想对接“十一五” n重点研究复杂水文地质条件下大水矿区不同类型水害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形成机理等基础理论 n开发研制基于突水前兆因素参数变化的矿井水害自动开发研制基于突水前兆因素参数变化的矿井水害自动 监测预报预警系统监测预报预警系统 n研究建立中长期矿井水害预测预报模型研究建立中长期矿井水害预测预报模型 n研究开发矿井水害救灾快速反应指挥系统研究开发矿井水害救灾快速反应指挥系