包头能源万利矿区多煤层工作面叠加开采应力场空间分布演化规律及接续采掘工作面优化研究服务公开招标项目招标公告

1.招标条件

本招标项目名称为：包头能源万利矿区多煤层工作面叠加开采应力场空间分布演化规律及接续采掘工作面优化研究服务公开招标，本项目已具备招标条件，现对该项目进行国内资格后审公开招标。

2.项目概况与招标范围

2.1 项目概况、招标范围及标段（包）划分：2.1.1项目概况

我国煤层群赋存和开采所占比重较大，大多煤田、矿区都存在多煤层工作面叠加开采及采掘工作面接续布置优化等问题，如万利矿区、大同矿区、西山矿区、新汶矿区、平顶山矿区、淮南矿区、晋城矿区、宁武矿区等都存在此类问题。随着煤矿开采强度的不断增加，特别是近年来快速发展的安全高效技术，已经使大部分矿区开采条件好的煤层在较短的服务年限内全部安全高效采出，随着矿井开采向深部、构造复杂区域延伸，促使多煤层开采而带来的一系列问题（如应力场的空间演化、采掘工作面快速接续与分区合理布置、应力叠加底鼓、经济支护等问题）迅速进入人们的视野，并引起高度关注与重视。显然，要保持这些矿区安全高产高效和可持续绿色发展就必须解决多煤层开采面临的一系列问题。对于多煤层开采而言，当上部煤层已经开采完毕，下部煤层开采前顶板的完整程度己受上部煤层开采损伤影响，且上部煤层开采后残留的区段煤柱在底板形成的集中应力，导致下部煤层开采区域的顶底板结构和应力环境发生变化，从而使下部煤层开采与单一煤层开采相比出现了许多新的矿山压力现象，如矿压显现剧烈，易出现动载矿压显现及“压架”事故、巷道维护成本高而效果不理想、部分顺槽应力集中底鼓难以控制等问题。因此，多煤层开采的矿山压力显现特征、顶底板控制技术等与普通单一煤层开采相比均具有特殊性，且有必要进行提前预测，决定采掘部署。现有的煤层开采理论和技术不完全适用于多煤层开采。在煤矿生产过程中，多层采空区域的应力分布及传递规律不清，使得下部煤层开采面临更加严峻的矿压控制难题。

包头能源有限责任公司李家壕煤矿（以下简称“李家壕煤矿”）位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区东南，采矿权面积67.5453km2，井田可采储量531.73Mt，设计生产力6.00Mt/a。现阶段李家壕煤矿进入5-1煤开采，上方2-2煤及3-1煤已开采完毕，上部煤层开采后遗留大量煤柱，且残留煤柱交错分布，导致整个多煤层开采空间应力场较为复杂。部分遗留煤柱应力相互叠加，在底板方向应力传递范围较大，对于5-1煤回采，初始应力场较为复杂，如不合理优化采掘布置并提前采取相应的方案，在回采期间容易引发明显的矿压显现问题及安全事故等问题，不利于矿井安全高效生产，现阶段5-1煤开采表明，部分巷道出现底鼓问题，反复起底，影响采掘接续。在获取多煤层多工作面叠加开采应力场空间分布规律后，进一步获取随5-1煤工作面回采的应力演化规律，能够指导5-1煤采掘布置，优化现有的支护设计，并提前对高矿压显现区域进行预防及处理。因此本项目以李家壕煤矿5-1煤的开采区域为研究背景，全面系统的分析现阶段整个井田范围的应力环境，并对5-1煤采掘部署进行优化，具有重要的现实意义。

2.1.2主要研究内容及预期目标：

2.1.2.1 研究内容

本项目为保证万利矿区5-1煤安全经济高效开采，以李家壕煤矿5-1煤为工程背景，针对李家壕煤矿当前2-2煤及3-1煤已开采完毕及5-1煤开采的实际情况，基于多煤层开采存在的一系列问题，通过理论分析、数值模拟、现场实测、相似模拟、室内实验等多种研究方法与手段，对万利矿区多煤层工作面叠加开采应力场空间分布演化规律及接续采掘工作面优化进行系统研究，揭示多煤层工作面叠加开采应力场空间分布规律，指导5-1煤采掘布置，优化现有的支护设计，并提前对高矿压显现区域进行预防及处理，对已发生矿压显现导致变形严重的巷道提出治理措施，实现万利矿区5-1煤安全高效开采，特制定以下主要研究内容。

（1）现阶段矿压监测数据、观测报告的收集及综合分析

收集梳理现阶段李家壕煤矿多年来科研及现场记录得到的矿压观测报告，包括工作面、巷道矿压监测设备采集的数据、相关矿压研究报告、地应力测试报告等。对现有获取的矿压规律进行分析总结，给出万利矿区煤层赋存条件的一般矿压显现规律及典型特征。

① 汇总李家壕煤矿近年来针对矿压研究的基础性参数测试报告，如煤岩物理力学参数测试报告，地应力测试报告、巷道围岩变形监测报告等，进行统计分析归纳梳理，给出符合一般性规律的岩石物理力学参数，总结地应力分布规律、明确巷道围岩破坏类型。

② 全面梳理近年来李家壕煤矿矿压规律研究报告，获取工作面不同开采阶段，初采、正常回采、末采矿压显现规律，总结李家壕煤矿矿压显现特征，并结合万利矿区薄基岩层随采随冒及竖向裂隙发育的地质条件，总结矿压显现规律，评价 5-1煤当前工作面及巷道布置的合理性。

（2）多煤层多工作面地应力及围岩环境现场实测

分析总结与开展未受采动影响区5-1煤的地应力测试，明确矿井应力场特征和岩体应力分布规律，划分高应力区、构造应力区、应力解放区，实测分析煤岩地质力学参数和围岩结构特征，划分围岩类别；分析不同应力区对采掘工作面布置、矿压显现和矿井动力灾害的影响，提出工作面开采与灾害防治的分级、分区防治方案，为煤矿生产安全提供保障。

① 开展未受采动影响区5-1煤的地应力测试，明确矿井应力场分布特征，划分矿井高应力区、应力解放区、构造应力区。分别在已开采的各煤层，选取代表性的位置，开展地应力测试，获取未受采动影响前李家壕煤矿煤层初始地应力分布状态，为后期数值模拟中初始地应力场的生成提供依据。

② 基于实测的结果，给出李家壕煤矿应力场分布特征，并依据测试数据不同应力进行区划，给出不同区域的应力分级特征，为开展巷道及工作面布置合理性评价提供基础数据。

③ 基于地应力的区域划分，对采掘布置合理性进行初步评价，针对矿压规律总结分析中给出的李家壕煤矿可能发生的异常矿压显现问题，提出分级分区的控制方案。

（3）多煤层多工作面叠加开采应力场空间分布规律

给出煤矿采区三维应力重分布模拟方法，全面反映现阶段开采的工作面及主要巷道分布情况，通过精细模型的构建，给出当前叠加工作面分布情况下5-1煤层开采区域的应力分布情况，评价5-1煤当前工作面及巷道布置位置的合理性。

①多煤层多工作面叠加开采数值模拟研究。基于现阶段多煤层已采面空间分布关系，建立数值计算模型，并模拟已开采工作面的历史开采过程，给出不同工作面在采动过程中对整个采场空间应力重分布的影响作用，最终得到2-2煤层及3-1煤层开采后，形成的遗留煤柱及采空区对5-1煤层初始应力场的影响作用，给出5-1煤层应力重分布规律。

②多煤层多工作面叠加开采相似材料模拟研究。选取典型的开采工作面，开展相似材料模拟实验研究，重点对于叠加煤柱及错位煤柱在工作面底板中应力的重分布规律进行研究，明确上覆工作面的遗留煤柱或叠加煤柱的应力传递过程。

③多煤层多工作面叠加开采应力分布理论计算研究。基于理论计算方法，给出单一煤柱及不同类型叠加煤柱集中应力在底板重分布的理论计算模型，并对模型进行简化，便于现场工程技术人员使用。同时采用理论计算结果、相似材料模拟实验及数值计算结果进行对比，确定该理论计算模型的可行性。

（4）多煤层多工作面叠加开采应力场空间演化规律及采掘优化设计

基于建立的模型，进一步对5-1煤工作面开采进行模拟分析，给出叠加开采采场应力演化规律，分析巷道及工作面受力，并对5-1煤层巷道围岩进行分级分类，优化5-1煤层巷道支护参数，形成支护手册，对已出现的5-1煤层工作面矿压显现及巷道变形问题提出治理方案。

① 5-1煤层现阶段采掘布置应力演化规律研究。采用数值模拟，在上述数值模拟计算结果的基础上，进一步按照当前采掘设计分步开挖5-1煤层工作面，给出5-1煤层工作面开采过程中超前支承压力演化规律，对5-1煤层工作面的矿压显现规律进行预测分析。

② 5-1煤层采掘布置合理性评价。对获取的5-1煤层工作面推进过程中矿压显现规律进行评价，给出不同的采掘布置方案，分别模拟并评述矿压显现特征，进行对比分析，最终优选出适合的采掘布置方案。

③ 5-1煤工作面巷道经济支护方案优化及大变形巷道治理。依据巷道围岩载荷分布模拟结果，开展定向卸压与锚网索支护参数设计，通过数值模拟给出不同间排距、锚杆锚索材料参数条件下的巷道围岩变形量及塑性区分布特征，综合对比给出巷道支护最优方案。对已发生变形的5-1煤巷道提出围岩控制方案，分析5-1煤巷道部分区段围岩大变形机理，特别是对底鼓问题开展研究，明确底鼓类型，找出影响底鼓主控因素，并给出底鼓预防措施及治理方案，实现底鼓的高效经济控制。

（5）工程应用

选取代表点开展现场围岩应力实测，验证大模型计算得到的空间应力场的正确性，同时开展工作面矿压及巷道围岩变形观测，确定优化后采掘布置及支护方案的可行性。

2.1.2.2 预期目标

根据李家壕煤矿的资源条件、开发现状、生产技术等条件，开展万利矿区多煤层工作面叠加开采应力场空间分布演化规律及接续采掘工作面优化研究，主要预期目标如下：

（1）给出李家壕煤矿多煤层空间应力分布规律，包括遗留煤柱集中应力对5-1煤层开采的影响。总结万利矿区多煤层工作面叠加开采一般性矿压显现规律，建立基于李家壕煤矿地质条件的煤柱影响范围理论计算公式，提交万利矿区地质条件特征矿压分析总结报告。

（2）进行5-1煤岩地质力学参数测试与分析，开展未受采动影响区地应力测试，揭示多煤层工作面叠加开采采场空间应力演化规律，预测5-1煤层开采过程中应力演化过程，对当前采掘布置做出评价并提出优化布置方案，提出“小煤柱”开采设计方案。

（3）给出5-1煤层巷道经济支护方法，建立5-1煤层巷道经济支护体系，基于应力场分布规律优化支护设计，提交不同应力区巷道支护方案，形成支护手册。

（4）针对现有5-1煤层开采过程中已发生的巷道围岩大变形及工作面矿压显现问题，提出治理措施并进行效果验证。

（5）提交“李家壕煤矿多煤层多工作面叠加开采应力场空间分布演化规律及接续采掘工作面优化”报告。

（6）发表中文核心论文4篇，申报发明专利4项，申报中国煤炭工业协会等省部级科技奖励1项。

2.1.3项目总工期、项目地点：

项目研究时间24个月，自技术开发合同生效之日起计算。

项目地点： 包头能源万利矿区。

2.2 其他：/

2.3 主要研究内容及预期目标：见第一章

2.4 项目总工期：见第一章

3.投标人资格要求

3.1 资质条件和业绩要求：

【1】资质要求：（1）投标人须为依法注册的独立法人或其他组织，须提供有效的证明文件。

【2】财务要求：/

【3】业绩要求：2019年12月至投标截止日(以合同签订时间为准)，投标人须至少具有多煤层开采研究或巷道支护研究合同业绩1份。投标人须提供能证明本次招标业绩要求的合同扫描件（或计划任务书）和每份业绩对应的任意一张增值税发票（若提供计划任务书可不提供发票扫描件），合同扫描件须至少包含：合同买卖双方盖章页、合同签订时间和业绩要求中的关键信息页；增值税发票的发票代码、发票号码、开票日期、不含税金额须清晰可查。

【4】信誉要求：/

【5】项目负责人的资格要求：/

【6】其他主要人员要求：/

【7】科研设施及装备要求：/

【8】其他要求：/

3.2 本项目不接受联合体投标。

4.招标文件的获取

 招标文件开始购买时间2024-12-03 14:00:00，招标文件购买截止时间2024-12-09 16:00:00。

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