矿井水害防治关键技术及对策研究现状及对策探讨

矿 井 水 害 防 治 关 键 技 术研 究 现 状 及 对 策 探 讨 q我 国 水 害 压 煤 超 过 100亿 吨 。q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 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% q 国 家 中 长 期 科 学 和 技 术 发 展 规 划 纲 要 （ 2006-2020） 重 点 领 域1 能 源 2 水 和 矿 产 资 源 10 公 共 安 全一 次 能 源 消 费 以 煤为 主 ， 化 石 能 的 大量 消 耗 造 成 严 重 的环 境 污 染 。大 力 发 展 煤 炭 洁 净 、高 效 、 安 全 开 发 和 利 用 技 术 ， 并 力 争达 到 国 际 先 进 水 平 。 水 和 矿 产 等 资 源 是经 济 和 社 会 可 持 续发 展 的 重 要 物 质 基础 。 我 国 水 和 矿 产等 资 源 严 重 紧 缺 。水 资 源 优 化 配 置 与综 合 开 发 利 用 。 优 先 主 题 （ 58） ：重 大 生 产 事 故 预 警与 救 援 。重 点 研 究 开 发 矿 井瓦 斯 、 突 水 、 动 力性 灾 害 预 警 与 防 控技 术 。 q国 家 安 全 生 产 科 技 发 展 规 划 煤 炭 领 域 研 究 报 告（ 2004-2010） 基 础 研 究 重 点 科 技 攻 关 示 范 工 程（ 11） 新 的 采 矿 方式 和 采 矿 环 境 下 ，煤 矿 水 害 突 发 机 理 、条 件 及 关 键 控 制 因素 的 研 究 。 （ 16） 原 位 动 态 地 质及 诱 发 水 害 相 关 信 息的 适 时 监 测 、 快 速 处理 与 灾 害 预 报 技 术 与装 备 ； （ 18） 防 范 和 控 制 灾害 性 突 水 事 故 的 导 水通 道 高 效 精 细 探 查 技术 。 水 害 防 治 示 范 工 程 q国 家 安 全 生 产 “ 十 一 五 ” 规 划 （ 2006-2010） 首 要 任 务 ： 遏 制 煤 矿 重 特 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 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 1.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 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 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 （ Q max600m3/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 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 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 “ 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 n 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 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 。 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 岩 侵 入 带 的 分 布 范 围 、 冲 刷 带 边 界 、 断 层 、 陷 落 柱 矿井水害探测q 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 多元地质信息集成系统 q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 项目与获奖q 十 五 期 间 承 担 国 家 级 项 目 11项q “ 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q “ 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q 9项 省 部 级 二 等 奖 、 三 等 奖 。q “ 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n 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 n 矿 井 物 探 技 术 在 煤 矿 防 治 水 中 的 应 用 n 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 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 发 展 设 想对接“十一五”n 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n 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 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n 申 报 水 文 学 与 水 资 源 博 士 点n 2.基 础 研 究n 国 家 “ 973” 计 划 项 目n 国 家 自 然 科 学 基 金 重 大 项 目 和 重 点 项 目n 面 上 项 目 发 展 设 想对接“十一五”n 3.关 键 技 术n 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n 4.有 效 组 织n 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 的关 键 和 共 性 技 术 。 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n研究开发矿井水害救灾快速反应指挥系统n研制开发出可安全用于煤矿井下的高性能注浆材料以及突水点封堵、隔水层改造等关键技术和注浆工艺 n在近松散层采煤水砂突涌、大型水体下采煤安全开采等特殊矿井水害问题上取得突破n形成矿井排水、水资源利用和环境保护三位一体的、矿井水害综合防治理论系、技术手段和装备。 厚 德 载 物 上 善 若 水 天 地 人 和 源 远 流 长