煤矿突水机理与防治基础理论研究课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,煤矿突水机理与防治基础理论研究,立项概况,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,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,20002019,年间煤矿重特大突水事故统计,年份,事故次数,死亡及失踪人数,2000,9,98,2019,38,176,2019,93,387,2019,92,424,2019,61,254,2019,104,593,2019,38,267,2019,38,423,总计,473,2622,一、重要立项背景,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,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,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,m,3,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,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,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,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,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2053 m,3,/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,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,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,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,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,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,三、主要研究内容,课,题,设,置,课题编号,课题名称,课题,负责人,单 位,2019CB209401,矿井突水的水文地质结构模式及形成条件,孙亚军,中国矿业大学,2019CB209402,矿井突水的动力学特征及控制因素,王家臣,中国矿业大学（北京）,2019CB209403,采动岩体裂隙演化及隔水关键层的形成条件,许家林,中国矿业大学,2019CB209404,采动岩体渗流规律与突变机理,唐春安,大连理工大学,2019CB209405,矿井突水的危险性评价理论与方法,孟召平,中国矿业大学（北京）,2019CB209406,矿井突水的水量预测理论与方法,刘树才,中国矿业大学,2019CB209407,突水前兆信息演化规律及实时监测理论,李术才,山东大学,2019CB209408,控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法,缪协兴,中国矿业大学,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,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,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,课题8,保水采煤与煤水共采,课题5,危险评价理论与方法,课题6,水量预测理论与方法,课题7,前兆信息与临突预报,课题1,地质结构模式及条件,课题2,地质动力学及控制因素,课题3,隔水关键层与裂隙演化,课题4,采动裂隙渗流与突变,四、主要研究思路,（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,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,本项目紧紧围绕煤矿突水基础研究的3个关键科学问题，开展4个方面的重点研究，形成4个创新点，并将取得一批具有国际影响的研究成果，培养本领域的优秀科学家及创新团队，建立具有国际水平的矿井突水防治研究平台，相关成果要在实践中得到验证和应用。,五、主要研究目标,谢谢大家！,