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1、顶底板高承压灰岩水双重威胁煤层开采突水机理研究与防治技术开发项目I 山东省省管企业科技创新项目申报书项目名称：顶底板高承压灰岩水双重威胁煤层开采突水机理研究与防治技术开发申报单位：山东能源临沂矿业集团有限责任公司承担单位：山东能源临沂矿业集团有限责任公司邱集煤矿申报日期： 2011 年 9 月 25 日顶底板高承压灰岩水双重威胁煤层开采突水机理研究与防治技术开发项目II 目录一、企业概况1 （一）临沂矿业集团公司概况 1 （二）邱集煤矿概况 .2 二、立项理由.3 （一）项目背景、立项依据及批准文件3 （二）国内外相关产品或技术现状与发展趋势 5 （三）该项目曾列入过哪级哪种科技计划，前期技术
2、开发情况及其取得的阶段成果 6 （四）该项目完成后市场需求前景、推广应用领域、达到的技术水平，以及对行业和企业技术进步的重要意义和作用6 三、项目实施方案. 8（一）关键技术 .8 （二）实施的具体内容和技术路线8 （三）实施方式 ,.14 （四）项目进度和完成期限.14 四、技术经济指标.15（一）要达到的技术性能指标.15 （二）采用的技术标准.15 （四）经济效益 ,.15 （五）社会效益 .15 五、项目资金.16 （一）总投资和资金筹措方案.16 （二）资金使用方案 .16 顶底板高承压灰岩水双重威胁煤层开采突水机理研究与防治技术开发项目III （三）进度安排 .16 （四）当年项目
3、研发费用预算及支出情况 .18 六、项目申报书附件19 （一）自筹资金保证落实文件,.19 （二）申报单位对项目申报书内容和附属文件真实性负责的声明 ,.20一、企业概况（一）集团公司总体情况1、企业经营管理情况；主营业务及市场占有情况；近两年的销售收入及利润；资金负债率；银行信用等级等。山东能源临矿集团是于2006年 8 月份经山东省人民政府批准，在原临沂矿务局基础上组建的国有独资公司, 是一家拥有煤炭和铁矿石资源开发生产、煤矿机械制造与加工、玻璃纤维、物流贸易、电力热力、房地产开发等多元产业为一体的大型现代企业集团，现有在册职工19222 人。2010年资产总额 117.5 亿元，资产负债
4、率 54.4%，企业信贷信誉 AAA级。生产原煤 662.3 万吨，实现主营业务收入83.49 亿元，利润 17.62 亿元。2011 年上半年资产总额131.6 亿元，资产负债率 52.2%，企业信贷信誉 AAA级。生产原煤 450.9 万吨，实现主营业务收入61.78 亿元，利润 10.85 亿元。人均产量、产值、销售收入、利润和自有资金等位居山东省重点煤炭企业前列，国有资产保值增值率、净资产收益率、总资产报酬率均超全国行业优秀值，在省管企业各项经济指标考核中，连续两年荣获A 级单位称号，公司先后被省国资委列为法人治理结构试点单位、财务总监委派试点单位、人才管理创新单位。先后荣获“全国优秀
5、企业”、 “中国最具成长性企业” 、“山东省企业文化建设示范单位”、 “山东省管理创新优秀企业”等荣誉称号，连续三年被评为省管企业精神文明建设先进单位。2010 年公司位列中国煤炭工业 100 强第 35 位。2、企业科研机构认定情况；科技人才队伍情况；研究开发及试验设施- 1 - 情况；核心技术和产品的自主创新情况；产学研合作情况。为进一步加强和引导企业技术创新，山东能源临矿集团于2005年成立了技术中心，于2007 年被认定为省级技术中心。目前山东能源临矿集团拥有2 个省级技术中心和3 个市级技术中心，建立了矿业安全生产、综合利用、煤机研制、玻璃纤维材料研发4 个研究室和下属的 14 个研
6、究机构，及相关检测中心、煤机试验基地。先后与山东大学、山东科技大学、中国矿业大学、华北科技学院、西安煤科院、重庆煤科院、西安设计院等高校、科研院所，以及国外俄罗斯、德国、波兰、捷克、土耳其等企业建立了长期的合作关系，形成了集技术开发、科技管理、成果转化为一体的技术创新平台。拥有科技活动人员近千人，其中2010年技术研发人员 861 人，其中具有研究员级别以上的7 人，硕士以上学历人员17 人，省级专业技术拔尖人才 22 人。具有中高级技术职称的技术人员453 人，大专以上学历人员799人。年龄结构， 50 岁以上的人员占11.2 ，3550 岁占 56.7 ，35 岁以下占 32.1 。男女比
7、例为 7：1。3、企业历年来承担的重大技术研发任务情况。山东能源临矿集团逐年提高科技投入，自 2004 年的不足 800 万元提高到了 2010 年的 1.9 亿元，科技创新能力大大增强。 “十一五”期间共完成科技项目 287 项、技术革新项目800 余项，其中技术水平达到国际领先水平 2 项，国际先进水平 11 项，国内领先水平 48 项，完成新产品项目 15 项。十一五期间累计获得上级表彰奖励项目90 项，其中“矿井通风信息智能化- 2 - 管理系统研究与应用” 、 “基于 CAN总线的矿山粉尘浓度在线检测监控系统研究” 2 项成果获得山东省科技进步二等奖。 “地域分散型集团企业信息化新技
8、术研究”、 “大采深煤层冲击矿压原因分析及防治研究”、 “煤柱回收大采高子母式自移液压支架（ZZ10000/32/62NF 型） ” 、 “数字矿山技术开发与应用” 4 项成果获得山东省科技进步三等奖。 “临矿集团改革发展模式研究”获得山东省软科学成果一等奖。另外获得中国煤炭工业协会科技进步奖7项，获得山东省煤炭行业科技进步奖60 项，获得山东省机械行业科技进奖9 项，获得山东省技术创新优秀成果奖7 项，获得山东省技术创新优秀新产品奖 10 项。“十一五”期间，山东能源临矿集团知识产权保护工作不断发展，共获得授权专利 19 项，制定国家标准1 项、行业标准 4 项。山东能源临矿集团在发展壮大的
9、同时，积极围绕企业需求，大力开展技术创新，解决了一制约企业发展的关键技术难题，取得了显著的成绩，累计为企业创造直接经济效益8.6 亿元。一批数字矿山、深井冲击地压灾害防治、深井富水软岩支护、深井高温热害、矿井防治水、含硬结核薄煤层机械化开采、特殊材料与矸石复合充填等成果的研究居于国内先进行列。( 二) 邱集煤矿概况山东省邱集煤矿于山东省德州市齐河县境内，为黄河北煤田第一对实验性矿井，它东距济南60 公里，西距聊城68 公里，北距京沪铁路晏城站51 公里，地理位置极其优越。主营业务为原煤、洗精煤的销售，销售市场主要济南、聊城、济宁等地区。该矿井为山东省煤炭工业局投资，投资总- 3 - 额 2.2
10、 亿，矿井于 2003 年 12 月 31 日投产，自投产以来矿井开采较薄的7层煤，由于受底板高承压徐奥灰威胁，厚度较大的下组煤（11、13 层煤，总厚度 6.6m，资源储量近 2 亿吨）暂无法开采，矿井自投产以来，矿井累计亏损亿元。邱集煤矿的防治水项目在集团公司的统一组织下自2003 年 12 月份就着手进行下组煤受承压水威胁的储量资源的解放工作，先后进行了两次四五灰水的放水试验，并进行了总结，取得了大量的现场实测数据，。近几年邱集煤矿与西安分院、山东科技大学、中国矿业大学、北京天地科技公司进行合作，在矿井防治水一定的成果，先后获得山东省煤炭科技奖励六项。二、立项理由（一）项目背景、立项依据
11、及批准文件；1 邱集煤矿保证正常安全生产的需要邱集矿井可采煤层主要为7、10、11、13 层煤，其中矿井 11、13 层煤资源储量 2 亿吨，占总储量的80% ，自投产以来，一直在 -395m 水平开采 7层煤。由于7 层煤厚度小，地质构造复杂，开采技术条件差，因此矿井一直未达到设计生产能力，经济效益低下。现7 层煤储量万吨，服务年限仅余年，为提高煤炭产量，增加经济效益，保证矿井的稳定和发展，必须对矿井 11、13 层煤进行防治水治理并进行开采。如成功，将在不进行矿井投资的情况下，可再造一个年产200 万吨的中型矿井。 但是 11、13煤层- 4 - 既受底板徐灰奥灰承压水威胁。因此，要开采1
12、1、13 煤层必须采取切实有效的防治水措施，即疏放四五灰承压水，治理徐奥灰承压水，为解放受水威胁的 11煤层储量，实现矿井的安全开采，提供可靠的依据；同时煤层顶底板受高承压灰岩水双重威胁，国内还未有先例，因此对顶底板高承压灰岩水双重威胁煤层开采突水机理与防治技术研究的开展不仅可以为邱集煤矿下一步的矿井稳定生产有重大意义，同时对整个黄河北煤田开采有借鉴意义。2）解放黄河北煤田水文地质条件类似的矿井储量的需要类似邱集煤矿地质条件的黄河北煤炭约有2000km2，其中下组煤储量亿吨，安装邱集煤矿的井型可划分个矿井，由于下组煤受水威胁，下组煤暂无法开采， 目前还无法大规模开发；邱集煤矿为第1 个生产矿井
13、，赵官煤矿已投入生产、济西煤矿正在建设中。煤田内各矿井具有相似的水文地质条件，石炭、二迭地层被厚新生界地层覆盖，煤层开采直接冲水含水层有：太原组一灰、二灰、三灰、四. 五灰，本溪组徐灰和奥陶系灰岩；与邱集矿类似，整个煤田11 煤受到顶底板高承压灰岩水双重威胁。山东省煤矿安全监察局以鲁煤安监科技2010129 号文、国家安全安全生产监督管理总局以安监总科技2010134 号文进行了批复。（二）国内外相关产品或技术现状与发展趋势；对于顶板突水危害问题，关键是看其顶板冒裂带高度内是否有含水体存在及其富水性强弱，根据可能造成的开采涌水大小危害程度不同，采取不同的防治措施。我国东部煤矿浅部开采，普遍受到
14、上覆松散层底部含水- 5 - 砂砾层水的威胁， 一些煤矿山西组煤层开采顶板砂岩水为直接冲水含水层。前者一般采取留设一定高度的防水煤岩柱来防止工作面涌水，后者通常为局部较强富水，总水量不大，水的连通性弱，常在上下顺槽形成后，通过探测富水区位置，采取钻孔疏放水处理；不需修建大量排水巷道等专门疏排水工程，进行较长时间的疏降排水。邱集煤矿11 煤直接顶板四五灰厚度近 10m ，为高承压强富水含水层，且在东面F8 断层处，可能与徐灰、奥灰相接，存在强补给的可能性。 它对 11 煤开采所产生的顶板涌水危害程度，远大于一般砂岩裂隙顶板水。要想解除11 煤开采来自顶板水的危害，关键是要通过研究，搞清楚四五灰含
15、水层的补径排特点，特别是在大幅度疏降时，含水层的动储量补给来源及其大小，研究采前疏干四五灰含水层的可能性。邱集煤矿 11煤开采水害威胁还来自底板徐灰和奥灰灰岩水。我国华北地区煤矿及匈牙利、南斯拉夫、波兰等国外煤矿开采都遇到类似问题，发生过一些特大型突水淹井事故，造成灾难性后果。虽然国内外开展底板突水研究已超过 40 年历史，取得了大量技术成果和实践经验，但由于各地地质采矿条件千差万别、突水机理复杂，目前高承压底板灰岩水上煤层开采仍然是一世界性技术与工程难题。底板突水是一个涉及水文地质、工程地质和岩石力学、采矿等多学科综合的理论- 技术- 工程应用课题，但目前国内外从单一学科方面研究较多；如从水文地质学角度研究水文地质条件，从工程地质角度研究底板岩石隔水性能、变形及强度失稳（破断）突水过程，从采矿角度研究采煤方法、矿压显现对突水的影响。- 6 - （三）该项目曾列入过哪级哪种科技计划，前期技术开发情况及其取得的阶段成果；该项目列入了山东煤炭工业“十二五”重点攻关项目计划。前期工程并于 2005 年开始进行研究，列入 2007年度山东煤炭工业科技计划， 于 2005年 12 月 18 日进行了放水试验工作，前期资料收集、初步的资料分析已完成，取得了一批黄河北四五灰水突水治理、厚土层井筒注浆
