煤礦突水機(jī)理與防治基礎(chǔ)理論研究繆協(xié)興

1、973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)1首席科學(xué)家：繆 協(xié) 興二八年十二月七日二八年十二月七日立 項(xiàng) 概 況立 項(xiàng) 概 況國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（9732007CB209400）973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)2匯匯 報(bào)報(bào) 提提 綱綱一、重要立項(xiàng)背景二、關(guān)鍵科學(xué)問題三、主要研究內(nèi)容四、主要研究思路五、主要研究目標(biāo)973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)3v 煤礦突水造成重特大事故十分嚴(yán)重煤礦突水造成重特大事故十分嚴(yán)重p 我國煤礦生產(chǎn)中的重我國煤礦生產(chǎn)中的重特大事故仍然十分嚴(yán)特大事故仍然十分嚴(yán)重，突水列瓦斯災(zāi)害重，突水列瓦斯災(zāi)害之后排第二位。之后排第二位。p 我國

2、我國60%的礦區(qū)為石的礦區(qū)為石碳二疊系含煤地層碳二疊系含煤地層,其中其中80%受到嚴(yán)重的受到嚴(yán)重的突水危險(xiǎn)。突水危險(xiǎn)。一、重要立項(xiàng)背景一、重要立項(xiàng)背景973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)4v 20002007年間煤礦重特大突水事故統(tǒng)計(jì)年間煤礦重特大突水事故統(tǒng)計(jì)年份年份事故次數(shù)事故次數(shù)死亡及失蹤人數(shù)死亡及失蹤人數(shù)20009982001381762002933872003924242004612542005104593200638267200738423總計(jì)總計(jì)4732622一、重要立項(xiàng)背景一、重要立項(xiàng)背景973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)5v 煤礦水災(zāi)對(duì)企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失煤礦水災(zāi)對(duì)企業(yè)

3、造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失p 過去過去20年間，有年間，有250多對(duì)礦井被水多對(duì)礦井被水淹沒，直接經(jīng)濟(jì)淹沒，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)損失高達(dá)350多億多億元。突水造成的元。突水造成的煤礦經(jīng)濟(jì)損失列煤礦經(jīng)濟(jì)損失列各類事故之首。各類事故之首。一、重要立項(xiàng)背景一、重要立項(xiàng)背景973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)6p 近年來，礦井突水近年來，礦井突水災(zāi)害呈不斷上升趨災(zāi)害呈不斷上升趨勢(shì)，近勢(shì)，近5年所發(fā)生的年所發(fā)生的礦井突水事故比前礦井突水事故比前10年的總和還多。年的總和還多。p 隨著礦井水文地質(zhì)隨著礦井水文地質(zhì)條件的復(fù)雜化，突條件的復(fù)雜化，突水事故還會(huì)越來越水事故還會(huì)越來越嚴(yán)重。嚴(yán)重。v 近年來礦井突水災(zāi)害越來越

4、嚴(yán)重近年來礦井突水災(zāi)害越來越嚴(yán)重一、重要立項(xiàng)背景一、重要立項(xiàng)背景973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)7p 傳統(tǒng)治水忽視了水的傳統(tǒng)治水忽視了水的資源性，主要采用資源性，主要采用“排水降壓排水降壓”、“疏疏干干”等方法。等方法。p 現(xiàn)在，我國每年排出現(xiàn)在，我國每年排出礦井水礦井水60億億m3左右，左右，只利用只利用25%左右，造左右，造成礦區(qū)水源枯竭、水成礦區(qū)水源枯竭、水與生態(tài)環(huán)境的破壞。與生態(tài)環(huán)境的破壞。v 樹立治水與保水并重的理念樹立治水與保水并重的理念一、重要立項(xiàng)背景一、重要立項(xiàng)背景973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)8v 研究不足研究不足p 針對(duì)中國煤礦開采面臨特別復(fù)雜的構(gòu)造地質(zhì)針對(duì)中

5、國煤礦開采面臨特別復(fù)雜的構(gòu)造地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，例如：奧陶系高承壓、強(qiáng)與水文地質(zhì)條件，例如：奧陶系高承壓、強(qiáng)富水巖溶含水層底板，研究不深入。富水巖溶含水層底板，研究不深入。p 采動(dòng)裂隙場(chǎng)演化規(guī)律、采動(dòng)巖體滲流突變理采動(dòng)裂隙場(chǎng)演化規(guī)律、采動(dòng)巖體滲流突變理論、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論等研究不足。論、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論等研究不足。p 控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法等研究才起步。法等研究才起步。一、重要立項(xiàng)背景一、重要立項(xiàng)背景973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)91、礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造、礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造 地質(zhì)特征及條件地質(zhì)特征及條件2、采動(dòng)巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂、采動(dòng)巖

6、體結(jié)構(gòu)破壞與裂 隙演化及滲流突變規(guī)律隙演化及滲流突變規(guī)律3、礦井突水預(yù)測(cè)與控制的、礦井突水預(yù)測(cè)與控制的 基礎(chǔ)理論與方法基礎(chǔ)理論與方法擬解決的擬解決的關(guān)鍵科學(xué)關(guān)鍵科學(xué)問題問題二、關(guān)鍵科學(xué)問題二、關(guān)鍵科學(xué)問題973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)10v 科學(xué)問題科學(xué)問題1 ： 礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造 地質(zhì)特征與條件地質(zhì)特征與條件p 我國大部分礦區(qū)水文地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)條我國大部分礦區(qū)水文地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)條件十分復(fù)雜，件十分復(fù)雜，65%左右的礦井受嚴(yán)重突左右的礦井受嚴(yán)重突水危脅。水危脅。p 現(xiàn)有研究對(duì)現(xiàn)有研究對(duì)陷落柱陷落柱和和斷層斷層等導(dǎo)水構(gòu)造的等導(dǎo)水構(gòu)造的發(fā)育規(guī)律、地下水的賦存和運(yùn)移規(guī)

7、律等發(fā)育規(guī)律、地下水的賦存和運(yùn)移規(guī)律等認(rèn)識(shí)不足。認(rèn)識(shí)不足。二、關(guān)鍵科學(xué)問題二、關(guān)鍵科學(xué)問題973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)11v 陷落柱突水實(shí)例陷落柱突水實(shí)例 開灤范各莊煤礦開灤范各莊煤礦2171 工作面發(fā)生特工作面發(fā)生特大陷落柱突水大陷落柱突水, 造成造成全礦被淹，最大突水全礦被淹，最大突水量達(dá)量達(dá)2053 m3/min，為目前世界上水量最為目前世界上水量最大的突水。大的突水。陷落柱富含水層工作面二、關(guān)鍵科學(xué)問題二、關(guān)鍵科學(xué)問題973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)12v 科學(xué)問題科學(xué)問題2：采動(dòng)巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂隙采動(dòng)巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂隙 演化及滲流突變規(guī)律演化及滲流突變規(guī)律p 采動(dòng)引起

8、的應(yīng)力場(chǎng)和裂隙場(chǎng)變化是導(dǎo)通采動(dòng)引起的應(yīng)力場(chǎng)和裂隙場(chǎng)變化是導(dǎo)通陷落柱和斷層，以及形成新的導(dǎo)水通道陷落柱和斷層，以及形成新的導(dǎo)水通道的前提條件。的前提條件。p 滲流突變是突水致災(zāi)的根源，現(xiàn)有的基滲流突變是突水致災(zāi)的根源，現(xiàn)有的基礎(chǔ)研究還不能揭示滲流突變的機(jī)理。礎(chǔ)研究還不能揭示滲流突變的機(jī)理。二、關(guān)鍵科學(xué)問題二、關(guān)鍵科學(xué)問題973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)13v 采動(dòng)裂隙直接導(dǎo)通含水層突水實(shí)例采動(dòng)裂隙直接導(dǎo)通含水層突水實(shí)例 廣東興寧大廣東興寧大興煤礦，下層煤興煤礦，下層煤開采時(shí)，采動(dòng)裂開采時(shí)，采動(dòng)裂隙擴(kuò)展破壞了上隙擴(kuò)展破壞了上層煤開采所留設(shè)層煤開采所留設(shè)的防水煤柱，導(dǎo)的防水煤柱，導(dǎo)致特大突水，

9、死致特大突水，死亡亡123人。人。二、關(guān)鍵科學(xué)問題二、關(guān)鍵科學(xué)問題973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)14v 科學(xué)問題科學(xué)問題3：礦井突水預(yù)測(cè)與控制的：礦井突水預(yù)測(cè)與控制的 基礎(chǔ)理論與方法基礎(chǔ)理論與方法p 目前沒有建立針對(duì)不同突水類型的預(yù)測(cè)預(yù)目前沒有建立針對(duì)不同突水類型的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論模型，還不能實(shí)現(xiàn)臨突預(yù)報(bào)。報(bào)理論模型，還不能實(shí)現(xiàn)臨突預(yù)報(bào)。p 傳統(tǒng)采煤理論強(qiáng)調(diào)了礦井水的災(zāi)害性，忽傳統(tǒng)采煤理論強(qiáng)調(diào)了礦井水的災(zāi)害性，忽視了水的資源性，并把水作為災(zāi)害的根源視了水的資源性，并把水作為災(zāi)害的根源加以處理，加以處理，“疏干疏干”、“排水排水”等礦井防等礦井防治水方法造成大量水資源浪費(fèi)。治水方法造成大量水

10、資源浪費(fèi)。二、關(guān)鍵科學(xué)問題二、關(guān)鍵科學(xué)問題973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)153 3、礦井突水的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論、礦井突水的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論與方法與方法4 4、控制礦井突水的水資源保、控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法護(hù)性采煤理論與方法2 2、采動(dòng)巖體破裂結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及、采動(dòng)巖體破裂結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及滲流突變理論滲流突變理論1 1、礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及形成條件特征及形成條件重點(diǎn)研重點(diǎn)研究內(nèi)容究內(nèi)容三、主要研究內(nèi)容三、主要研究內(nèi)容973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)168個(gè)個(gè)研研究究課課題題1、礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式及形成條件、礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式及形成條件

11、3、采動(dòng)巖體裂隙演化及隔水關(guān)鍵層的形成條件、采動(dòng)巖體裂隙演化及隔水關(guān)鍵層的形成條件 6、礦井突水的水量預(yù)測(cè)理論與方法、礦井突水的水量預(yù)測(cè)理論與方法 5、礦井突水的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)理論與方法、礦井突水的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)理論與方法 7、突水前兆信息演化規(guī)律及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)理論、突水前兆信息演化規(guī)律及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)理論 8、控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法、控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法 2、礦井突水的動(dòng)力學(xué)特征及控制因素、礦井突水的動(dòng)力學(xué)特征及控制因素 4、采動(dòng)巖體滲流規(guī)律與突變機(jī)理、采動(dòng)巖體滲流規(guī)律與突變機(jī)理 三、主要研究內(nèi)容三、主要研究內(nèi)容973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)17三、主要研究內(nèi)容三

12、、主要研究內(nèi)容課題設(shè)置課題編號(hào)課題名稱課題負(fù)責(zé)人單 位2007CB209401礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式及形成條件孫亞軍中國礦業(yè)大學(xué)2007CB209402礦井突水的動(dòng)力學(xué)特征及控制因素王家臣中國礦業(yè)大學(xué)（北京）2007CB209403采動(dòng)巖體裂隙演化及隔水關(guān)鍵層的形成條件許家林中國礦業(yè)大學(xué)2007CB209404采動(dòng)巖體滲流規(guī)律與突變機(jī)理唐春安大連理工大學(xué)2007CB209405礦井突水的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)理論與方法孟召平中國礦業(yè)大學(xué)（北京）2007CB209406礦井突水的水量預(yù)測(cè)理論與方法劉樹才中國礦業(yè)大學(xué)2007CB209407突水前兆信息演化規(guī)律及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)理論李術(shù)才山東大學(xué)2007CB209

13、408控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法繆協(xié)興中國礦業(yè)大學(xué)973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)18煤礦突水機(jī)理與突水防治理論煤礦突水機(jī)理與突水防治理論及工程實(shí)踐與應(yīng)用基地建設(shè)及工程實(shí)踐與應(yīng)用基地建設(shè)理理論分析論分析數(shù)值數(shù)值模擬模擬物理物理模擬模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試水文地水文地質(zhì)學(xué)質(zhì)學(xué)工程地工程地質(zhì)學(xué)質(zhì)學(xué)構(gòu)造地構(gòu)造地質(zhì)學(xué)質(zhì)學(xué)采礦采礦工程工程地球物地球物理勘探理勘探礦井突水治理與水資源保護(hù)礦井突水治理與水資源保護(hù)研究對(duì)象研究對(duì)象研究內(nèi)容研究內(nèi)容研究方法研究方法涉及學(xué)科涉及學(xué)科科學(xué)問題科學(xué)問題預(yù)期成果預(yù)期成果礦井突水的含導(dǎo)礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造地質(zhì)特征水構(gòu)造地質(zhì)特征及條件及條件采動(dòng)巖體結(jié)構(gòu)破壞采

14、動(dòng)巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂隙演化及滲流與裂隙演化及滲流突變規(guī)律突變規(guī)律礦井突水預(yù)測(cè)與礦井突水預(yù)測(cè)與控制的基礎(chǔ)理論控制的基礎(chǔ)理論與方法與方法礦井突水的礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及形構(gòu)特征及形成條件成條件采動(dòng)巖體破裂采動(dòng)巖體破裂結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及采結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及采動(dòng)巖體滲流突動(dòng)巖體滲流突變理論變理論礦井突水的礦井突水的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論與方法論與方法控制礦井突控制礦井突水的水資源水的水資源保護(hù)性采煤保護(hù)性采煤理論與方法理論與方法巖石巖石力學(xué)力學(xué)滲流滲流理論理論信息信息科學(xué)科學(xué)安全安全工程工程四、主要研究思路四、主要研究思路973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)19突水水源水源隔水關(guān)鍵層隔水關(guān)鍵層天天然然

15、構(gòu)構(gòu)造造采采動(dòng)動(dòng)裂裂隙隙突水通道突水通道內(nèi)容內(nèi)容1 1地質(zhì)結(jié)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征構(gòu)特征與條件與條件內(nèi)容內(nèi)容2 2裂隙演裂隙演化與滲化與滲流突變流突變內(nèi)容內(nèi)容3 3預(yù)測(cè)預(yù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論報(bào)理論與方法與方法內(nèi)容內(nèi)容4 4控制突控制突水的采水的采煤方法煤方法四、主要研究思路四、主要研究思路973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)20內(nèi)容內(nèi)容1 1地質(zhì)結(jié)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征構(gòu)特征與條件與條件內(nèi)容內(nèi)容2 2裂隙演裂隙演化與滲化與滲流突變流突變內(nèi)容內(nèi)容3 3預(yù)測(cè)預(yù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論報(bào)理論與方法與方法內(nèi)容內(nèi)容4 4控制突控制突水的采水的采煤方法煤方法突水水源水源隔水關(guān)鍵層隔水關(guān)鍵層天天然然構(gòu)構(gòu)造造采采動(dòng)動(dòng)裂裂隙隙突水通道突水通道課題課

16、題8 8保水采煤與保水采煤與煤水共采煤水共采課題課題5 5危險(xiǎn)評(píng)價(jià)理危險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論與方法論與方法課題課題6 6水量預(yù)測(cè)理水量預(yù)測(cè)理論與方法論與方法課題課題7 7前兆信息與前兆信息與臨突預(yù)報(bào)臨突預(yù)報(bào)課題課題1 1地質(zhì)結(jié)構(gòu)模地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式及條件式及條件 課題課題2 2地質(zhì)動(dòng)力學(xué)地質(zhì)動(dòng)力學(xué)及控制因素及控制因素課題課題3 3隔水關(guān)鍵層隔水關(guān)鍵層與裂隙演化與裂隙演化課題課題4 4采動(dòng)裂隙滲采動(dòng)裂隙滲流與突變流與突變四、主要研究思路四、主要研究思路973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)21（1）通過煤礦突水水源、通道和隔水關(guān)鍵）通過煤礦突水水源、通道和隔水關(guān)鍵層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，建立不同含導(dǎo)水地質(zhì)結(jié)構(gòu)層的地質(zhì)結(jié)

17、構(gòu)分析，建立不同含導(dǎo)水地質(zhì)結(jié)構(gòu)的礦井突水模式。的礦井突水模式。（2）通過采動(dòng)巖體裂隙滲流突變研究，揭）通過采動(dòng)巖體裂隙滲流突變研究，揭示礦井突水的成災(zāi)機(jī)理。示礦井突水的成災(zāi)機(jī)理。（3）通過礦井突水信息演化規(guī)律研究，建）通過礦井突水信息演化規(guī)律研究，建立突水預(yù)報(bào)理論。立突水預(yù)報(bào)理論。（4）基于隔水關(guān)鍵層原理，建立控制煤礦）基于隔水關(guān)鍵層原理，建立控制煤礦突水事故的水資源保護(hù)性采煤理論和方法。突水事故的水資源保護(hù)性采煤理論和方法。 四、主要研究思路四、主要研究思路973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)22 總體目標(biāo)：總體目標(biāo)：針對(duì)我國目前煤礦開采中突針對(duì)我國目前煤礦開采中突水事故的主要特點(diǎn)，以控制

18、大型、特大型礦水事故的主要特點(diǎn)，以控制大型、特大型礦井突水事故為目的，根據(jù)不同水文地質(zhì)及開井突水事故為目的，根據(jù)不同水文地質(zhì)及開采條件下的突水類型，建立相應(yīng)的礦井突水采條件下的突水類型，建立相應(yīng)的礦井突水理論模型，研究和掌握形成礦井突水的含水理論模型，研究和掌握形成礦井突水的含水層、通道、隔水關(guān)鍵層等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和演化規(guī)層、通道、隔水關(guān)鍵層等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和演化規(guī)律，探索礦井突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的有效方法，建律，探索礦井突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的有效方法，建立水資源保護(hù)性采煤理論，發(fā)展完善礦井突立水資源保護(hù)性采煤理論，發(fā)展完善礦井突水防治的理論體系。水防治的理論體系。 五、主要研究目標(biāo)五、主要研究目標(biāo)973項(xiàng)目研究內(nèi)容匯報(bào)項(xiàng)