工程硕士开题报告范本.docx

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工程硕士开题报告范本

学号：

中国地质大学（武汉）

研究生学位论文开题报告

登记表

学科专业:

地质工程

论文题目:

新安煤矿小浪底水库下采煤

防治水技术研究

研究生姓名:

XXXXX（硕士）

导师姓名:

XXXX（教授）

所在院系:

环境学院

开题日期:

X年4月

研究生院

二ΟΟ八年制

　　一、简表

论文题目

新安煤矿小浪底水库下采煤防治水技术研究

选题类型

Ａ.基础研究Ｂ.应用研究C.开发研究D.其他

B

选题来源

Ａ.国家级项目Ｂ.省部级项目Ｃ.横向项目　Ｄ.自选项目

C

经费来源

Ａ.课题　　Ｂ.资助　　Ｃ.自筹

C

研究生姓名

李松营

性别

男

学号

导师姓名

陈植华

性别

男

职称

教授

研

究

内

容

和

意

义

摘

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果

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分

显

著

。

主题词

1.主题词数量不多于三个；２.主题词之间空一格（英文用／分隔）

中文

水

下

采

煤

导

水

裂

隙

防

水

岩

柱

英文

miningunderwaterbody/water-passagefissure/waterproofingrockpillar

注：

区分基础研究和应用研究的主要标志：

具有特定的实际应用目的的研究属于后者；

区分科学研究（基础研究和应用研究）与开发研究的主要标志：

前者主要是为了

增加科学技术知识，后者则是为了开辟新的应用（如新材料、新技术、新工艺等）。

-1-

　　二、选题依据

（一）选题的来源、目的和意义

选题来自国有特大型煤炭企业义马煤业（集团）有限责任公司科技攻关重点项目。

新安煤矿地处河南省新安县境内，设计生产能力150万t/a，1988年建成投产，是义马煤业（集团）有限责任公司大型骨干矿井之一。

其井田位于新安煤田浅部，面积54km2，煤炭工业储量2.4亿t，开采二叠系山西组二1煤，煤种属贫瘦煤。

小浪底水库设计库容126.5亿m3，有效库容51亿m3，水库面积272km2。

小浪底水库达到最高蓄水位+275m标高后，将淹没新安井田东翼21.7km2，水下压煤1.2亿t，其中属可采储量8500万t。

小浪底水库蓄水后，区域水文地质条件和矿井充水条件将发生重大改变，矿井水害加剧，矿井水文地质条件从复杂类型向极复杂方向转化。

研究新安煤矿小浪底水库下采煤防治水技术的目的和意义如下：

1、为该矿水下安全采煤提供技术支持。

新安煤矿水下压煤1.2亿t，其中属可采储量8500万t。

按照有关参数和相关防治水措施进行水下采煤，采出率按65%计，即可采出水下压煤5525万t，延长矿井服务年限37年，按该矿煤炭平均售价520元/t计，折合人民币287亿元，社会经济效益十分可观。

2、为其它矿区开展水下采煤提供借鉴

煤炭是我国最重要的一次性能源，在我国能源结构中所占比例高达70%以上，目前我国对煤炭的年需求量约25亿t。

包括海洋下、湖泊下、河流下、水库下等，我国有大量的水下压煤，研究新安煤矿小浪底水库下采煤的防治水技术，可为其它矿区开展水下采煤提供借鉴；而水下采煤技术的应用在一定程度上可缓解我国目前煤炭供应的紧张局面，对国民经济发展有利。

我国的水下采煤技术走在世界前列，开展新安煤矿水下采煤防治水技术研究可以进一步确立我国在水下采煤技术在世界上的领先地位，为其它国家开展水下采煤提供借鉴，对缓解世界能源紧张有一定意义。

3、为水下开采其它矿床提供参考

地球表面75%以上的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽、河流中的水体覆盖，大量矿床赋存在这些水体之下。

随着陆上矿床的高强度开采，非水体下资源量将越来越少，越来越多的国家将更多的目光集中在广袤水体下的丰富资源，大规模开发各类水体下宝藏的时代即将来临。

新安煤矿小浪底水库下采煤防治水技术的研究和成功应用，可为水下大规模开采其它矿床提供参考，对解决资源供应不足有一定意义。

（二）水下采煤技术的国内外研究现状、发展趋势及存在问题（附主要参考文献）

水体下采煤在国内外有较长时间的历史。

100多年前，英、日、加、澳等国已进行海下采煤；后来，前苏联、波兰、联邦德国等也进行了河流及流沙层下采矿。

1857年苏格兰西费尔德煤矿开始采用前进式长壁全部垮落法开采海底煤田。

1968年英国矿业局颁布了海下采煤条例，规定：

在海下采煤时，浅部用房柱法（个别地方用条带法），允许的最小采深是61m；深部采用长壁法，上覆岩层最小厚度105m，最大采高1.7m，海底最大拉伸变形量不应超过10mm/m。

日本曾有11个矿井进行过海下采煤，海下采煤防治水措施严密，规定留100m防水煤柱不予开采。

前苏联1981年颁布了有关水下开采规程，规定安全开采深度根据上覆岩层中粘土层厚度、煤厚以及重复采动等条件确定，为开采厚度的20~75倍。

美国规定在地表大型水体下的安全采深为60倍的开采厚度。

基于安全考虑，国外的水下采煤有关规定过于保守，对采后导水裂隙带发育规律研究不足，牺牲了大量可采资源。

我国的水下采煤技术研究等方面走在世界前列。

解放以来，我国比较广泛地在各种水体类型下开采煤炭资源，中国的煤炭科技工作者也对此做了大量研究，取得了许多科技成果。

我国有大面积水下采煤的成功经验，主要有盐城矿务局殷庄煤矿微山湖下采煤、淮矿集团潘谢矿区在淮河下采煤、龙口矿区在海下采煤等。

《矿井水文地质规程》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》对水下采煤有具体规定，对采后所造成的最大导水裂隙带发育高度根据不同岩性、地层倾角等条件给出了5个经验公式。

这些对做好水下采煤的安全工作有重要的指导作用。

《矿井水文地质规程》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》等出现在上一世纪八十年代，随着放顶煤一次采全高技术的推广应用和大储量高产高效工作面的推行，采煤技术发生了重大改变，原来给出的导水裂隙带发育最大高度已不再完全适用；加之给定的经验公式的适用范围过于宽泛，而进行水下采煤的煤矿的井田岩性组合、地层倾角等千差万别，采用同一公式，精确度不足。

鉴于此，有些矿区针对本煤田岩性特征和采煤方法等，进行专门试验，测量导水裂隙带最大发育高度并推导出相应的经验公式。

例如：

济宁二号井经验公式和南屯煤矿经验公式等。

新安煤矿煤层上覆岩层特征、煤厚赋存情况、开采方法等与这些煤矿有较大差别，新安煤矿套用这些公式可能会出现较大偏差。

另外新安矿水下压煤高达1.2亿t，水淹没区基岩裸露没有淤泥软弱隔水层对水下安全采煤不利。

因此，开展新安煤矿小浪底水库下采煤防治水技术研究十分必要。

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本栏填写不下，可加续页。

-2-

　　三、选题研究方案

（一）选题研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

1、主要研究目标

（1）描述小浪底水库蓄水后所改变的区域水文地质条件和矿井充水因素。

（2）不同开采条件下导水裂隙带发育特征。

（3）给出适合新安煤矿特点的导水裂隙带发育最大高度的计算公式。

（4）小浪底水库下采煤危险因素分析和安全性评价。

（5）提出新安煤矿小浪底水库下安全采煤的主要防治水措施。

2、研究内容

（1）小浪底水库蓄水所造成的区域水文地质条件改变。

对比小浪底水库蓄水前后区域地下水补、径、排条件，分析小浪底水库蓄水对区域水文地质条件的影响。

（2）小浪底水库蓄水所造成的矿井充水条件改变。

小浪底水库蓄水后，将造成新安煤矿的矿井充水条件发生重大改变。

大气降水。

分析小浪底水库蓄水对区域气候的影响和大气降水对矿井充水作用的改变。

地表水。

从垂向、侧向、构造、岩性组合等方面研究小浪底水库对矿井的充水作用与强弱。

小煤窑水。

研究新安煤矿浅部小煤窑特点、小煤窑采空区积水与水库水之间的水力联系、小煤窑积水对大矿的充水作用。

地下水。

包括顶板砂岩水、底板太原组岩溶水和奥灰水。

A、顶板砂岩水。

研究顶板砂岩含水层补、径、排条件的改变及其对矿井的充水作用。

B、底板太原组岩溶水。

研究底板太原组薄层灰岩溶隙含水层补、径、排条件的改变及其对矿井的充水作用。

C、底板奥灰水。

奥陶系岩溶裂隙承压含水层是区域的最主要含水层，是矿井的间接充水含水层，对矿井构成突水淹井威胁。

研究奥灰含水层补、径、排条件的改变及其对矿井的充水作用。

（3）采后导水裂隙发育最大高度计算。

利用《矿井水文地质规程》经验公式对采后导水裂隙带发育最大高度进行计算。

利用实测资料推导适合新安矿岩性组合特点的经验公式。

对不同结果进行原因分析。

（4）水下采煤安全性评价。

重点对地表水溃入井下的风险进行评估，对水下采煤导致矿井涌水量增加进行计算，给出水下采煤的安全性结论，根据煤层埋深、煤厚变化、上覆岩性组合等对矿井水下采煤进行安全分区。

（5）水下采煤的主要防治水措施

防治地表水的主要措施：

包括水库水位动态实时监测，封闭不良钻孔处理，三维地震构造探查，水下采煤工作面参数选取等。

其它方面的防治水措施：

包括防水煤柱留设，防水闸墙设置，地面瞬变电磁勘探，井下物探查异和钻探查证等。

3、拟解决的关键问题

通过现场测试等研究不同开采条件下采后导水裂隙带的发育特征。

给出新安煤矿小浪底水库下采后导水裂隙带发育最大高度计算方法。

新安煤矿小浪底水库下采煤安全分区。

新安煤矿小浪底水库下采煤的关键防治水技术。

（二）拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（已有的研究工作基础和研究条件）

1、研究方法、技术路线、实验方案

从小浪底水库蓄水所改变的区域水文地质条件和矿井充水条件着手，根据煤层上覆岩性组合，煤层埋深，煤厚变化，构造影响等，利用《矿井水文地质规程》上的经验公式和实测成果，对水下采煤的安全性进行评价和安全分区，给出水下采煤有关开采厚度等技术参数以及采高与埋深间的关系，提出矿井水下采煤的主要防治水措施。

见下页图示。

2、可行性分析

水下采煤已经有100多年历史，取得了一定的经验可供借鉴；我国制定有《矿井水文地质规程》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》等，对开展小浪底水库下采煤有指导作用。

小浪底水库运行分为蓄水期和泄水期，间歇性淹没区可作为水下试采工作面布置区域。

井田内大型构造较少，煤层上覆岩层以泥、砂岩互层为主，泥岩中遇水膨胀的粘土矿物矿物较多，这些均降低了水下采煤的安全风险。

本栏填写不下，可加续页。

-3-

（三）本选题的创新点（选题的前沿性、急需性、学科交叉性及应用性等）

1、小浪底水库蓄水范围内为基岩裸露区和第四系松散层，不像海洋、湖泊等水体一样其底部存在隔水性能良好的淤泥软弱层；通过基岩裸露区或第四系松散层，水库对地下水起重要的补给作用。

2、通过施工井上、下联合钻孔，采用并行网络电法CT技术以及超声波成像技术，实测采后导水裂隙带发育规律，取得实测成果。

3、本选题联合地质、水文地质、物探、采矿、钻探等学科共同完成，多学科交叉。

4、特大型人工水体下采煤的防治水技术研究，属国内外先例。

（四）选题研究及论文工作计划

1、2008年2~3月现场调研，查阅文献，分析对比，完成选题。

2、2008年4月完成开题报告。

3、2008年5~6月，现场调研，收集资料。

4、2008年7~9月，编写论文，形成初稿。

5、2008年10月，审校初稿，完成论文答辩准备工作。

6、2008年11月，进行毕业论文答辩。

（五）预期研究成果

公开发表论文1~3篇，提交工程硕士学位论文。

本栏填写不下，可加续页。

-4-

四、审查意见

（一）指导教师意见（包括：

对选题的意义、特色和创新点、研究计划安排以及对研究如何给予指导、保证如期完成论文等亲笔签署具体意见）

导师（签章）年月日

（二）开题报告评议小组意见（对开题报告提出具体评议意见，并给出通过、暂不通过或重新做开题的结论）

组长（签章）组员（签章）年月日

（三）教研室意见

教研室负责人（签章）年月日

（四）院系意见

院系负责人（签章）单位（公章）年月日

注：

博士生开题报告评议组至少5人，硕士生至少3人，其中组长1人，但导师不能担任组长。

-5-