[01446421]深矿井采煤工作面底板动态监测、破坏规律及突水定位预测

项目所属矿井防治水领域，主要是为预防煤层开采过程中煤层底板水害的发生而提出的。矿井水害防治是矿山安全生产的重点工作之一，随着开采深度的增加，华北型煤田底板突水威胁性加大，煤矿突水概率也随之增大。因此，加强深矿井底板水害防治研究具有重要的理论和现实意义。 项目运用矿井水文地质、工程地质学、地球物理勘查、采矿工程、岩体力学等多学科知识，采用资料收集、现场数据采集、实测、室内实验、理论分析、数值模拟相结合的方法，以山东部分深矿井为研究对象，系统研究了深矿井采煤工作面底板岩体破坏发生、发展动态变化特征及底板水情动态变化过程，提出了深矿井煤层底板突水定位预测的相关理论和方法，为深矿井底板水害防治提供了科学依据。项目从深矿井开采覆岩运动特征及覆岩压力在煤层底板岩体中的传播规律及分布特征入手，系统研究了采场煤层底板破坏规律及监测方法。开发出了底板破坏和水情监测的技术方法，建立了一套采场底板破坏及底板水网络电法动态监测系统，实现了对整个采煤工作面（包括采空区内部）底板破坏状况的动态监测。综合分析了底板岩体破坏带及其发育特征和动态变化规律；利用现场底板动态监测和数值模拟方法，研究了煤层底板突水通道的形成、演化过程；详细分析了影响煤层底板突水的因素，建立了与实际较吻合的底板突水指数模型；将工作面底板异常破坏发育规律与底板突水预测联系起来，对工作面底板突水进行定位预测，获得了良好的预测效果。提出了深矿井采煤工作面底板突水定位预警技术总体思路。本项研究突破了传统的静态的水文地质探查技术，建立的采煤工作面底板动态监测系统，填补了国内外在该研究方面的空白，是井下物探方法和技术的创新。指出了深矿井采煤工作面底板存在异常破坏的特征，改变了以往对底板破坏深度的传统认识，并指出了深矿井采煤工作面底板破坏是随工作面开采呈波浪式、周期性的动态变化，构建了底板分阶段运动破坏模式。将工作面底板异常破坏发育规律与底板突水预测联系起来，提出了煤层底板突水定位预测的新观点。该项目研究成果，发展了矿井水文物探技术，丰富了矿井底板突水理论，对预测矿井底板突水、预防水害发生、实现煤矿安全、高效生产具有重要的理论和现实意义。目前我国越来越多的煤矿进入深部开采，底板水害是亟待解决的难题，本课题的研究成果对深矿井具有广阔的推广应用前景。对推动我国煤炭行业矿井水害防控科技进步和提升矿井自身科技水平具有重要的意义。项目研究过程中，发表相关论文16篇，出版专著2部。培养博士2名，硕士12名。应用本研究成果，良庄煤矿、莱芜万祥矿业、南屯煤矿、珑山矿业和翟镇煤矿安全开采煤炭资源407.1万吨，产值约为24.426亿元。研究成果有效地指导了矿井防治水工作，提高了煤矿安全生产技术水平；同时应用本研究成果也合理地减少矿井水的排放量，既降低了矿井生产成本，又保护了环境，社会效益明显。