1、個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃973計劃）課題任務(wù)書工程名稱：煤礦突水機理與防治基礎(chǔ)理論研究課題編號：2007CB209406課題名稱：礦井突水的水量預(yù)測理論與方法中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部制2007-7、研究內(nèi)容本課題主要圍繞該工程擬解決的第三個科學(xué)問題 礦井突水預(yù)測與控制的基礎(chǔ)理論與方法”，重點通過地下水運動規(guī)律及開采條件下含水 層滲透性能變個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用化規(guī)律研究，建立主要礦井突水模式的突水的水量預(yù)測模型，為 礦井突水的定量預(yù)測和突水防治提供可靠依據(jù)。1天然條件下導(dǎo)水構(gòu)造的滲流特征圍繞礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造，以主要充水含水層發(fā)育及地下水賦存運動規(guī)律為基礎(chǔ)，重點

2、研究華北型煤田底板奧陶系的巖溶空間特征演化及地下水運移 概念模型，通過數(shù)值模擬及典型礦區(qū)的現(xiàn)場實驗，取得主要含導(dǎo)水構(gòu)造的地下 水運動參數(shù)；改進(jìn)天然流場條件下水量計算方法，建立若干典型礦區(qū)地下水?dāng)?shù) 值模擬模型和水量預(yù)測模型。2開采條件下突水通道類型及滲流特征在采動巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂隙演化研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦井突水導(dǎo)水結(jié)構(gòu)模 式，概化突水通道類型及特征；以滲流突變理論為基礎(chǔ)，分析導(dǎo)水構(gòu)造水文地 質(zhì)參數(shù)的變化規(guī)律，重點闡明采動導(dǎo)水裂隙帶的地下水流特征；通過模擬分 析，得出導(dǎo)水通道內(nèi)水流運動特征。選取典型突水案例，反演不同導(dǎo)水通道類 型水量計算參數(shù)。3礦井突水的水量預(yù)測模型及計算方法通過理論分析、數(shù)值模

3、擬和突水實例測試分析，分別建立天然采動耦合通道條 件下礦井突水水量的預(yù)測模型；重點研究若干主要突水模式的突水水量計算的 方法，初步形成基于巖溶一裂隙介質(zhì)水流模型的礦井突水水量預(yù)測的基礎(chǔ)理論 和方法，為礦井突水預(yù)測的定量評價和進(jìn)一步深入研究提供基礎(chǔ)。二、預(yù)期目標(biāo)本課題預(yù)期研究目標(biāo)為:（1 1） 闡明天然條件下礦井主要充水含水層發(fā)育及賦存規(guī)律，分析含導(dǎo)水構(gòu)造的水文地質(zhì)參數(shù)的時空分布特征；（2 2） 實驗測試與現(xiàn)場實測相結(jié)合，揭示不同巖性層在不同圍壓條件下滲個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用流性能；（3 3） 調(diào)查研究開采條件下不同突水通道的類型及分析研究其中的地下水運動特征，劃分導(dǎo)水通道類型；（4 4）建

4、立不同類型導(dǎo)水通道的水文地質(zhì)- -采動概念模型，部分上升為物理 模型和數(shù)學(xué)模型；（5 5） 建立不同富水性含水層和不同導(dǎo)水通道的突水水量預(yù)測的數(shù)值模型，篩選和構(gòu)建突水量預(yù)測的指標(biāo)體系；（6 6） 提出突水水量預(yù)測計算方法，選擇典型礦區(qū)驗證計算方法的有效性；（7）在國內(nèi)外高水平學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文 18-2018-20 篇其中 10-1310-13 篇 SCISCI、ElEl收錄論文），出版專著 2-32-3 部，申請發(fā)明專利 2-32-3 項；（8 8） 培養(yǎng)博士生 3-53-5 名、碩士生 2020 名。三、研究方案及技術(shù)路線1 1、總體研究思路應(yīng)用水文地質(zhì)學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)理論，進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查和

5、現(xiàn)場實驗、觀測、測試；室內(nèi)完成不同巖性不同圍壓條件下巖石全應(yīng)力- -應(yīng)變過程的滲透性實驗、破碎巖體滲流實驗，獲得不同巖性、不同圍壓條件下滲透系數(shù)；結(jié)合數(shù) 值模擬、物理模擬、現(xiàn)場測試等手段及地質(zhì)調(diào)查評價和預(yù)測技術(shù)，提取天然條 件下導(dǎo)水構(gòu)造的滲流特征，針對開采條件下不同突水通道類型及涌水規(guī)律，建 立相應(yīng)的礦井突水的水量預(yù)測模型并提出計算方法，為突水防治提供理論和技個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用術(shù)基礎(chǔ)依據(jù)2 2、技術(shù)路線提取不同含水層的水文地質(zhì)參數(shù)以確定含水層的富水性及其空間分布規(guī) 律，分析隔水層不同厚度與巖性構(gòu)成以確定突水通道類型及其演化規(guī)律，研 究突水通道幾何形態(tài)以確定過水的流態(tài)、水?dāng)嗝婕白兓呕?/p>

6、突水通道的地 質(zhì)- -采礦模型，建立數(shù)學(xué)模型和相關(guān)的指標(biāo)體系。3 3、研究方案11 ）理論分析：用水文地質(zhì)學(xué)理論對現(xiàn)場資料進(jìn)行分析，確定含水層富水性的空間展布規(guī)律、天然導(dǎo)水構(gòu)造的形成、演化、分布規(guī)律，用巖石力學(xué)和滲流理 論分析各巖層巖石的滲流特性、突水通道的演化及突變特征、突水量預(yù)測模型 和方法個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用22）現(xiàn)場實驗與室內(nèi)實驗測試：測試含水層水文地質(zhì)參數(shù)以確定突水的物資基 礎(chǔ)一水的賦存狀況，測試導(dǎo)水通道滲流參數(shù)以確定突水通道的水動力學(xué)類型和 突水形式。33）數(shù)值- -物理模擬：研究天然流場、突水后流場變化、導(dǎo)水通道及流態(tài)變化 規(guī)律和特征，與現(xiàn)場實驗共同檢驗、修正突水量預(yù)測的理

7、論與方法的正確性。4 4、組織分工中國礦業(yè)大學(xué)負(fù)責(zé)室內(nèi)實驗取樣、加工與測試及相應(yīng)輔助設(shè)備的試制， 礦井突水案例調(diào)查及突水通道類型劃分，研究不同突水通道類型的水動力特 征，建立突水量預(yù)測的系列模型及相關(guān)指標(biāo)體系，對比研究不同巖層滲透性 能與埋深 圍壓）的關(guān)系。中國煤田地質(zhì)總局負(fù)責(zé)野外水文地質(zhì)參數(shù)的實驗、收集與整理，野外實 驗方法及實驗輔助設(shè)備的試制并獲得發(fā)明專利，含導(dǎo)水構(gòu)造滲透能力的空間 分布與時間演化規(guī)律的研究5 5、可行性分析本課題各參加單位是我國從事礦井突水防治和水資源評價與開發(fā)研究工作 的主要力量，擁有全國現(xiàn)已獲取的突水防治和煤田水資源勘探與開發(fā)的相關(guān)資料，對我國礦井水防治和水資源利用基

8、本狀況和開發(fā)存在的關(guān)鍵科學(xué)問題認(rèn)識清晰，研究積累深厚。在前期研究實踐中，逐步明確了解決關(guān)鍵科學(xué)問題的學(xué)術(shù)思路，并提出了主線清晰、目標(biāo)明確、重點突出、內(nèi)容適度、操作 性強的研究方案。課題組成員與世界上主要礦井水防治與水資源研發(fā)機構(gòu)有著廣泛的合作與交流，了解本領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的國際前緣動態(tài)。個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用中國礦業(yè)大學(xué)是國家自然科學(xué)基金委員會和教育部重點支持開展深部資源開發(fā)研究的研究群體單位，擁有目前國內(nèi)唯一的“煤炭資源與安全開采”和“深部巖土力學(xué)與地下工程”等兩個國家重點實驗室和“煤礦瓦斯治理”國家工程研究中心，研究力量和技術(shù)裝備雄厚。中國礦業(yè)大學(xué)是我國煤田地質(zhì)、采礦工程、工程力學(xué)等專業(yè)

9、人才培養(yǎng)的重要基地，在國內(nèi)外采礦與安全工程以及煤田和煤礦地質(zhì)研究中有重要影響。中國煤炭地質(zhì)總局是一支擁有地質(zhì)測量、煤田地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán) 境與災(zāi)害地質(zhì)、鉆探、地球物理勘探、遙感、測繪及地理信息系統(tǒng)開發(fā)、計算 機應(yīng)用、測試化驗、制圖印刷等專業(yè)的綜合地質(zhì)勘查研究隊伍。主要承擔(dān)煤炭 資源勘探、煤礦床水文地質(zhì)與煤礦區(qū)水源勘探、煤層氣和煤系共伴生礦產(chǎn)等方 面工作。掌握了我國煤炭資源的基本情況，并館藏了全國5050 年來煤炭地質(zhì)資料，擁有一大批煤炭地質(zhì)勘查專家。四、年度計劃年度研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用年度研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)第年11）對典型礦區(qū)進(jìn)行取樣測試不同 圍壓不同巖性破裂和破

10、碎巖體的滲 透性能，22）水文地質(zhì)勘探信息和各類地質(zhì) 資料的收集整理，33）調(diào)查全國典型突水案例，并進(jìn) 行初步分析研究。44）巖石滲透性輔助設(shè)備的試制11 ）初步揭示部分典型礦區(qū)不同圍 壓破裂巖體和破碎巖體滲透性變化 規(guī)律22 ）形成對全國含隔水層滲透性能 空間展布規(guī)律的整體認(rèn)識33 ）兀成滲透性實驗輔助設(shè)備的試 制第年11）野外實驗輔助材料的加工與改 進(jìn)22）繼續(xù)進(jìn)行取樣測試不同圍壓不 同巖性破裂和破碎巖體的滲透性 能，33）典型礦區(qū)水文地質(zhì)現(xiàn)場實驗， 求取水文地質(zhì)參數(shù)，修正含導(dǎo)水體 滲透性能分布規(guī)律的認(rèn)識44）室內(nèi)滲透性能測試結(jié)果與現(xiàn)場 滲透性能參數(shù)分布狀態(tài)進(jìn)行對比研 究11 ）揭示全國具

11、有代表性的典型礦 區(qū)不同圍壓破裂巖體和破碎巖體滲 透性變化規(guī)律22 ）尋求不同深度滲透性能與圍壓 的關(guān)系33）初步劃分導(dǎo)水通道類型。個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用年度研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)第年11） 44）天然導(dǎo)水通道擴展演化分 析與模擬研究22）米動裂隙滲流演化與突變的模 擬研究44）繼續(xù)進(jìn)行典型礦區(qū)水文地質(zhì)現(xiàn) 場實驗，求取水文地質(zhì)參數(shù)11 ）初步揭示突水過程中的天然成 因?qū)ǖ姥莼?guī)律22 ）采動裂隙滲流演化與突變特征 與突變判據(jù)的建立33 ）修正含導(dǎo)水體滲透性能分布規(guī)律的認(rèn)識第四年11）天然- -采動耦合成因通道的演化 特征分析22）研究不同導(dǎo)水通道類型突水的動力學(xué)特征33）建立天然、米動成因突

12、水通道的突水量預(yù)測模型11）天然- -采動耦合成因通道的演化 規(guī)律22 ）初步總結(jié)不同導(dǎo)水通道類型的 動力學(xué)特征33 ）典型礦區(qū)天然突水通道突水量 預(yù)測與驗證第五年11）建立天然- -米動耦合成因突水量 預(yù)測模型22）結(jié)題報告及相關(guān)資料的整理和 撰寫11 ）典型礦區(qū)采動裂隙突水通道突水量預(yù)測與驗證22）典型礦區(qū)天然- -采動耦合裂隙突 水通道突水量預(yù)測與驗證 33） 提交結(jié)題報告及相關(guān)資料個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用五、科學(xué)數(shù)據(jù)匯交計戈I本課題科學(xué)數(shù)據(jù)分兩次匯交：隨同工程中期研究報告，首次提交科學(xué)研究數(shù)據(jù)；隨同工程結(jié)題研究報告，第二次提交科學(xué)研究數(shù)據(jù)六、課題承擔(dān)人員負(fù)責(zé)人姓名性別身份證號碼專業(yè)技

13、術(shù)職務(wù)單位每年工作 時間（月簽字劉樹才男320311631001121教授中國礦業(yè)大學(xué)6參加人員王佟男130403590517213教授中國煤炭地質(zhì)總局6白海波授中國礦業(yè)大學(xué)6崔若飛男320311541002123教授中國礦業(yè)大學(xué)6劉盛東授中國礦業(yè)大學(xué)6沈智慧授中國煤炭地質(zhì)總局6劉志新師中國礦業(yè)大學(xué)8楊國勇教授中國礦業(yè)大學(xué)3郭英海授中國礦業(yè)大學(xué)3孫玉臣男13

14、2430196102091432高級 工程 師中國煤炭地質(zhì)總局3白喜慶男130403630427211高級 工程 師中國煤炭地質(zhì)總局3于景邨男320311660215125高級 工程 師中國礦業(yè)大學(xué)3個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用石少州男130402621005180高級 工程 師中國煤炭地質(zhì)總局3研究生姜志海男博士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6胡博女博士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6沈玉林男博士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6李建慧男碩士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6趙賢任男碩士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6劉鑫銘男碩士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6陳酩知男碩士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6邢濤男碩士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6孟茜女碩士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6劉娟女碩士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6游奔男碩士 研究 生中國礦業(yè)大學(xué)6七、簽字蓋章及意見 課個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用題負(fù)責(zé)人簽字:我將嚴(yán)格遵守