科研開(kāi)發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)任務(wù)書(shū).doc

項(xiàng)目編號(hào)：山西國(guó)陽(yáng)新能股份有限公司科研開(kāi)發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)任務(wù)書(shū)項(xiàng)目名稱(chēng)： 3#煤層掘進(jìn)超前地質(zhì)構(gòu)造與瓦斯突出物探探測(cè)試驗(yàn)研究承擔(dān)單位： 陽(yáng)煤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司新景礦開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)： 西安煤科院、重慶煤科院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)起止年月： 2010年1月2010年12月項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉繼勇 一、 立項(xiàng)的目的意義及必要性 新景礦3#煤層瓦斯賦存條件復(fù)雜多變，在煤炭開(kāi)采中，日益突出的瓦斯地質(zhì)與構(gòu)造問(wèn)題嚴(yán)重威脅著煤礦生產(chǎn)的安全，尤其是難以預(yù)測(cè)的煤與瓦斯突出或爆炸的危險(xiǎn)更為嚴(yán)重。因此，使用先進(jìn)的地質(zhì)、物探、鉆探技術(shù)和裝備，對(duì)3#煤層掘進(jìn)巷道前方采區(qū)和工作面的地質(zhì)條件進(jìn)行綜合探測(cè)和評(píng)價(jià)，采用巷道超前的物探方法（瑞利波探測(cè)技術(shù)、防爆地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、三維地震屬性解釋技術(shù)），在3#煤層掘進(jìn)工作面進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造超前物探，并在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行驗(yàn)證，總結(jié)提高各種物探方法在3#煤層掘進(jìn)工作面超前構(gòu)造探測(cè)的準(zhǔn)確性，適應(yīng)性和探測(cè)有效距離，加強(qiáng)瓦斯地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，從而為掘進(jìn)工作的超前地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供有效、快捷、方便的探測(cè)方法，解決掘進(jìn)工作面的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)難題，提高掘進(jìn)效率和安全管理水平，查明影響開(kāi)采的地質(zhì)異常，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，對(duì)安全生產(chǎn)有著重要意義。二、課題主要研究技術(shù)內(nèi)容的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)，以及與課題有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利申請(qǐng)和授權(quán)情況1、瑞利波探測(cè)技術(shù)是通過(guò)采集人工地震波所攜帶的地下信息來(lái)分析地質(zhì)構(gòu)造，其采用方法是面波頻普分析法，也叫瞬態(tài)法，它是由震源產(chǎn)生一定帶寬的脈沖，通過(guò)側(cè)線上相距震源不同距離的兩個(gè)接收傳感器，把信號(hào)采集到瑞利波儀的記錄中，利用FFT（快速速付里葉變換）和頻譜分析技術(shù)，通過(guò)相干函數(shù)的互功率譜相位展開(kāi)譜，從而得到兩個(gè)記錄信號(hào)在不同頻率下瑞利波在傳播過(guò)程中由于時(shí)滯而產(chǎn)生的相位差，根據(jù)兩路不同頻率信號(hào)的相位差就可計(jì)算出傳播時(shí)間和速度。由A，B兩點(diǎn)的已知距離，便可求得不同頻率瑞利波的相速度，同時(shí)由此得到該點(diǎn)的頻散曲線。2、防爆地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是重慶煤科院最新研制生產(chǎn)的一種用于煤礦井下的礦井物探設(shè)備，是目前國(guó)內(nèi)唯一定型批量生產(chǎn)的脈沖式防爆探地雷達(dá)裝備。該裝備采用雷達(dá)波反射探測(cè)原理，超前探測(cè)礦井掘進(jìn)頭前方30-50米范圍內(nèi)的斷層構(gòu)造、陷落柱、溶洞、裂隙帶、采空區(qū)、含水帶等礦井地質(zhì)異常情況。3、地震屬性的分類(lèi)結(jié)合煤田地震勘探的特點(diǎn)，可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)特征把地震屬性分為八個(gè)類(lèi)別：時(shí)間、振幅、頻率、相位、吸收衰減、速度。地震屬性的類(lèi)型很多，要根據(jù)解決的地質(zhì)問(wèn)題來(lái)選擇相應(yīng)的地震屬性。地震屬性的關(guān)鍵在于屬性提取，提取的方式包括同相軸屬性提取和數(shù)據(jù)體屬性提取。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的煤礦三維地震數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解釋系統(tǒng)具有地震屬性模塊，提取了21個(gè)一維、二維地震屬性參數(shù)，并且計(jì)算了C3相干數(shù)據(jù)體與方差數(shù)據(jù)體。叢0世紀(jì)90年代起地震屬性技術(shù)開(kāi)始在煤田三維地震勘探中得到應(yīng)用，在地震地質(zhì)條件較好的地區(qū)，可以解決的主要地質(zhì)問(wèn)題是解釋小構(gòu)造，特別是落差小于5m的斷層；探查隱伏陷落柱；探查采空區(qū)和古溶洞；預(yù)測(cè)奧陶系巖巖溶裂隙發(fā)育帶；解釋煤層底板的斷裂結(jié)構(gòu)發(fā)育帶；解釋煤層的分叉、合并、沖刷變薄帶；預(yù)測(cè)瓦斯富集帶。三、主要研究、試驗(yàn)內(nèi)容、目標(biāo)、技術(shù)關(guān)鍵及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、YTR（A）瑞利波探測(cè)儀是西安煤科院采用了瞬態(tài)法瑞利波勘探方法，儀器具有防爆性能，既可以應(yīng)用于礦井地質(zhì)構(gòu)造勘探，又可以應(yīng)用于地面工程勘探。瑞利波超前探測(cè)技術(shù)用于探測(cè)30m到80m的地質(zhì)異常體。如石門(mén)厚度，斷層、破碎、殘余煤厚、下層煤厚度、大應(yīng)力異常等。2、KJH-D防爆地質(zhì)雷達(dá)是重慶煤科院采用雷達(dá)波反射探測(cè)原理，超前探測(cè)礦井掘進(jìn)頭前方30-50米范圍內(nèi)的斷層構(gòu)造、陷落柱、溶洞、裂隙帶、采空區(qū)、含水帶等礦井地質(zhì)異常情況。利用斷層、陷落柱等地質(zhì)體與周?chē)橘|(zhì)的電性差異（介電常數(shù)差異）產(chǎn)生電磁反射波，達(dá)到對(duì)目標(biāo)探測(cè)和定位的目的。3、多年來(lái)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)對(duì)煤田三維地震資料的解釋方法進(jìn)行了深入的研究，建立了煤層氣資源與成藏過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)內(nèi)唯一的巖性地震勘探實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)際工作中積累了大量有益經(jīng)驗(yàn)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)配有巖性地震工作站及配套設(shè)備，帶有各種地震資料處理和解釋軟件（包括d-Tect地震屬性處理與模式識(shí)別系統(tǒng)），并配有磁帶機(jī)、繪圖儀、數(shù)字化儀、激光打印機(jī)等外部設(shè)備。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)課題組主要成員具有高級(jí)職稱(chēng)，具有多年的科研經(jīng)歷，承擔(dān)了多個(gè)國(guó)家級(jí)的重大科研項(xiàng)目，包括973計(jì)劃項(xiàng)目“煤礦重大瓦斯災(zāi)害的基礎(chǔ)研究”和“煤礦突水機(jī)理和防治基礎(chǔ)理論研究”、國(guó)家重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)“西部煤炭資源吧高精度三維地震勘探技術(shù)開(kāi)發(fā)”、國(guó)家自然基金項(xiàng)目“煤層瓦斯富集區(qū)的地震預(yù)測(cè)理論與方法研究”和“煤層氣地震勘探理論和方法研究”。四、達(dá)到的技術(shù)水平，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景1、分析瑞利波探測(cè)條件，跟蹤采掘進(jìn)行超前探測(cè)，對(duì)比實(shí)際揭露地地質(zhì)資料與探測(cè)結(jié)果，總結(jié)瑞利波與探測(cè)技術(shù)在突出煤層中斷層、陷落柱、沖刷、煤層軟分層特征反映，具體應(yīng)用特征效果?？陀^認(rèn)識(shí)瑞利波超前探測(cè)構(gòu)造技術(shù)在陽(yáng)泉礦區(qū)的適用性，為進(jìn)一步擴(kuò)大工程應(yīng)用做準(zhǔn)備。瑞利波超前探測(cè)技術(shù)用于探測(cè)30m到80m的地質(zhì)異常體。如石門(mén)厚度，斷層、破碎、殘余煤厚、下層煤厚度、大應(yīng)力異常等。2、探地雷達(dá)具有高探測(cè)分辨率和高工作效率的特點(diǎn)，它逐漸成為淺部地球物理勘探的一種重要手段。近年來(lái)，隨著高頻微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理方法水平和探地雷達(dá)工作方法的不斷提高，探地雷達(dá)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)調(diào)查、工程質(zhì)量檢測(cè)、礦產(chǎn)資源勘察、水文與生態(tài)環(huán)境調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害探測(cè)、礦井地質(zhì)探測(cè)、考古和地下掩埋物的探測(cè)等眾多領(lǐng)域。針對(duì)煤礦具體應(yīng)用在：井下巷道掘進(jìn)前方（30-50米）超前探測(cè)瓦斯地質(zhì)異常體；斷層；陷落柱；富含水帶；煤層頂?shù)装寮爱a(chǎn)狀變化帶等。3、三維地震屬性解釋技術(shù)項(xiàng)目總體目標(biāo)：把地震屬性技術(shù)應(yīng)用于陽(yáng)煤集團(tuán)，對(duì)陽(yáng)煤集團(tuán)三維地震資料進(jìn)行構(gòu)造、煤層結(jié)構(gòu)和巖性解釋。使陽(yáng)煤集團(tuán)煤田地震勘探的整體水平向前邁進(jìn)，從構(gòu)造勘探階段進(jìn)入巖性勘探階段。主要研究?jī)?nèi)容：、對(duì)2009年施工的三個(gè)采區(qū)（12.2km2）三維地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行地震屬性解釋?zhuān)⑶遗c傳統(tǒng)解釋模式進(jìn)行對(duì)比分析，完善三維地震勘探解釋方法，提高構(gòu)造解釋的準(zhǔn)確率。、對(duì)以發(fā)生瓦斯突出的三維地震勘探區(qū)域（10km2）的地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行地震屬性解釋?zhuān)瑢ふ臆浢杭傲严栋l(fā)育帶在三維地震資料上的反映，探索三維地震探測(cè)瓦斯與煤突出區(qū)域的預(yù)測(cè)方法。五、采用的研究、試驗(yàn)方法和技術(shù)路線（包括工藝流程） 1、YTR（A）瑞利波探測(cè)儀采用了瞬態(tài)法瑞利波勘探方法，儀器具有防爆性能，既可以應(yīng)用于礦井地質(zhì)構(gòu)造勘探，又可以應(yīng)用于地面工程勘探。瞬態(tài)法銳利波勘探的工作過(guò)程是在放炮點(diǎn)上一個(gè)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)作為震源，該震源產(chǎn)生一定頻率范圍的瑞利波，不同頻率和振幅的瑞利波疊加在一起向前傳播，在震源x處的測(cè)線上，采用縱觀測(cè)系統(tǒng)，即震源和傳感器并列在一條直線上，以道間距為x安置有兩個(gè)或兩個(gè)以上單分量加速度傳感器，對(duì)于布置傳感器的道間距x，理論上講x越大,所接收瑞利波頻譜的低頻成分越豐富，對(duì)加大勘探深度非常有利。如果x越小，所接收的各道信號(hào)就沒(méi)有足夠的相位差，從而無(wú)法保證資料處理。由于施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制，應(yīng)視施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地大小決定x,在通常情況下， 道間距x約為100cm左右。震源激發(fā)點(diǎn)距第一個(gè)傳感器x也布置約為100cm左右。 2、KJH-D防爆地質(zhì)雷達(dá)、 巷道掘進(jìn)頭超前探測(cè)時(shí)，在巷道掘進(jìn)面上架設(shè)發(fā)射和接收天線，在掘進(jìn)面上同時(shí)發(fā)射和接收反射脈沖信號(hào)，然后根據(jù)回波信號(hào)走時(shí)來(lái)計(jì)算異常體界面的距離和位置。、巷道兩幫探測(cè)方法是在巷道同一幫按照一定天線間距和移動(dòng)步距架設(shè)發(fā)射和接收天線。在同一幫上同時(shí)發(fā)射脈沖信號(hào)和接收反射脈沖信號(hào)，并同時(shí)移動(dòng)發(fā)射和接收天線對(duì)工作面進(jìn)行探地雷達(dá)掃描，然后根據(jù)回波信號(hào)和掃描線排列組成的雷達(dá)剖面來(lái)探測(cè)工作面內(nèi)部的異常體的距離和位置。、巷道頂?shù)装逄綔y(cè)方法是在巷道沿底板（或頂板）按照一定的天線間距和移動(dòng)步距架設(shè)發(fā)射和接收天線。在同一平面上同時(shí)發(fā)射脈沖信號(hào)和接收反射脈沖信號(hào)，并移動(dòng)發(fā)射和接收天線對(duì)底板（或頂板）進(jìn)行探地雷達(dá)掃描，然后根據(jù)回波信號(hào)和掃描線排列組成的雷達(dá)剖面來(lái)探測(cè)底板（或頂板）內(nèi)部的異常體的距離和位置。3、三維地震屬性解釋技術(shù)項(xiàng)目、 地震屬性提取、地震屬性處理、地震屬性顯示、 地震屬性解釋六、現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)及條件 近年來(lái)，我們運(yùn)用三維地震勘探法對(duì)采區(qū)工作面進(jìn)行了對(duì)隱伏構(gòu)造的探測(cè)和預(yù)報(bào)，收到了良好的效果，定性和定量的準(zhǔn)確性方面前進(jìn)了一步，使得我們對(duì)地質(zhì)構(gòu)造（現(xiàn)象）的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)達(dá)到了一個(gè)新的臺(tái)階。我礦先后已進(jìn)行了三次三維地震勘探，技術(shù)人員克服了山高道險(xiǎn)、成孔艱難和土地協(xié)調(diào)困難等一系列不利因素，保質(zhì)保量地取得了第一手資料資料，處理和解釋工作完成后，同步完成了報(bào)告圖件的CAD成圖、報(bào)告的編制和提交工作。3#、8#、15#煤層是三維地震所控制的主要煤層。成果資料圈定了勘探區(qū)內(nèi)的三維地震物探異常區(qū)，并對(duì)異常區(qū)做出定性解釋?zhuān)槊髁?#、8#、15#煤層底板的賦存形態(tài)和控制了其深度，對(duì)3#、8#和15#煤層中發(fā)育的陷落柱進(jìn)行了控制，對(duì)3#煤層沖刷變薄帶進(jìn)行了解釋?zhuān)瑢?duì)3#、8#和15#煤層的厚度進(jìn)行了定性解釋。七、地點(diǎn)、試驗(yàn)規(guī)模和進(jìn)度安排新景礦3#煤蘆南二區(qū)、蘆北采區(qū)及各掘進(jìn)工作面。需要增加兩名專(zhuān)職的物探人員，專(zhuān)門(mén)從事物探資料的分析和運(yùn)用，進(jìn)一步提高地質(zhì)構(gòu)造（現(xiàn)象）的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確程度，為生產(chǎn)技術(shù)和安全管理部門(mén)提供較為準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，便于各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和部門(mén)合理安排生產(chǎn)計(jì)劃，正確制定采煤方法和安全管理措施，為煤炭資源和減少人為的不合理資源浪費(fèi)現(xiàn)象打下了良好基礎(chǔ)。八、承擔(dān)單位和主要協(xié)作單位及分工承擔(dān)單位：陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司新景礦，負(fù)責(zé)井上下基礎(chǔ)資料收集、分析，采集探測(cè)點(diǎn)測(cè)量、地質(zhì)描素采集、礦壓數(shù)據(jù)、御壓孔鉆屑計(jì)量等資料；協(xié)作單位：西安煤科院、重慶煤科院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)，勘探的數(shù)據(jù)采集作業(yè)、數(shù)據(jù)處理、報(bào)告提交和數(shù)據(jù)整理；地震數(shù)據(jù)處理于解釋?zhuān)?2.2萬(wàn)元（1萬(wàn)元/km2） 編制研究報(bào)告： 1萬(wàn)元 合計(jì) 23.2萬(wàn)元2009年9月 簽訂合同；2009年10月 地震數(shù)據(jù)的收集與處理；2009年11月 利用地震屬性技術(shù)對(duì)三維地震資料重新解釋。2009年12月 研究報(bào)告編制。九、項(xiàng)目研究人員名單姓名性別單位（部門(mén)）職務(wù)、職稱(chēng)承擔(dān)內(nèi)容負(fù)責(zé)人馮宏男西安煤科院教授項(xiàng)目的具體實(shí)施、報(bào)告編寫(xiě)負(fù)責(zé)人宋勁男重慶煤科院教授項(xiàng)目的具體實(shí)施、報(bào)告編寫(xiě)負(fù)責(zé)人劉樹(shù)才男中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授項(xiàng)目的具體實(shí)施、報(bào)告編寫(xiě)項(xiàng)目主要參加人員十、項(xiàng)目研究人員（內(nèi)部）名單姓名性別單位（部門(mén)）職務(wù)、職稱(chēng)承擔(dān)內(nèi)容負(fù)責(zé)人劉繼勇男新景礦總工程師項(xiàng)目的協(xié)調(diào)、方案論證審核負(fù)責(zé)人齊貴明男新景礦地測(cè)部部長(zhǎng)項(xiàng)目的協(xié)調(diào)、方案論證審核項(xiàng)目主要參加人員張會(huì)青男新景礦地測(cè)部主任工程師項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)邱愛(ài)紅男新景礦地測(cè)部部長(zhǎng)助理項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施張維濱男新景礦地測(cè)部地質(zhì)組長(zhǎng)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及數(shù)據(jù)采集十一、項(xiàng)目用到的及需要增添的主要設(shè)備、儀器、材料瑞利波探測(cè)儀器各一臺(tái)防爆地質(zhì)雷達(dá)一臺(tái)煤礦三維地震數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解釋系統(tǒng)軟件十二、經(jīng)費(fèi)總概算序號(hào)費(fèi)用名稱(chēng)金額(萬(wàn)元)備注1研發(fā)費(fèi)502 人員工資費(fèi)103 科研材料費(fèi)204 測(cè)試費(fèi)105 設(shè)備費(fèi)1006 鑒定費(fèi)1078910合 計(jì)200十三、經(jīng)費(fèi)支出明細(xì)預(yù)算表費(fèi)用名稱(chēng)小計(jì)金額(千元)2009年2010年1科研人工費(fèi)1001002科研設(shè)備儀器100010003科研材料費(fèi)2002004科研設(shè)備租賃費(fèi) 5研發(fā)費(fèi)5005006科研用圖書(shū)資料費(fèi)7試驗(yàn)檢驗(yàn)費(fèi)1001008科研設(shè)備修理費(fèi)1001009研發(fā)機(jī)構(gòu)公用費(fèi)用10關(guān)鍵設(shè)備、儀器購(gòu)置費(fèi)11與技術(shù)開(kāi)發(fā)相關(guān)的其他費(fèi)用合 計(jì)20002000十四、技術(shù)的先進(jìn)性與技術(shù)資料1. 對(duì)掘進(jìn)、開(kāi)拓工作面地質(zhì)構(gòu)造（現(xiàn)象）的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)一直是擺在地質(zhì)工作人員面前的難題，因勘探鉆孔僅能控制一點(diǎn)，鉆孔間距最小也在500米左右，無(wú)法大面積準(zhǔn)確控制煤層地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。而采用巷道超前的物探方法（瑞利波探測(cè)技術(shù)、防爆地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、三維地震屬性解釋技術(shù)），現(xiàn)已推廣應(yīng)用，取得了較好的地質(zhì)效果，為礦井實(shí)現(xiàn)高效高產(chǎn)，安全生產(chǎn)鋪平了道路。同時(shí)，三種物探方法也是解決礦井生產(chǎn)復(fù)雜地表及地質(zhì)構(gòu)造的有效物探手段。所以有必要開(kāi)展瑞利波探測(cè)技術(shù)、防爆地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、三維地震屬性解釋技術(shù)工作，以控制區(qū)內(nèi)的構(gòu)造形態(tài)，如斷層、褶皺、陷落柱、3#煤層沖刷變薄無(wú)煤帶等地質(zhì)構(gòu)造（現(xiàn)象）。 2.提供YTR（A）瑞利波探測(cè)儀、KJH-D防爆地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀和三維地震屬性解釋技術(shù)軟件。3. 更高水平地培訓(xùn)超前物探技術(shù)人員。十五、技術(shù)成果與形式1、采用三種物探方法進(jìn)行聯(lián)合探測(cè)，然后進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證，總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，修改