第一章 公开招标
1.招标条件
本招标项目名称为:神东煤炭神东矿区现代开采岩层运动传导机制与生态动态修复关键技术公开招标,项目招标编号为:CEZB240212414,招标人为中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司,项目单位为:中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司,资金来源为自筹。招标代理机构为国家能源集团国际工程咨询有限公司。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、招标范围及标段(包)划分:
(1)项目概况
神东矿区地处黄河流域上中游,属干旱半干旱地区,土壤贫瘠、生态本底脆弱,煤炭现代开采引起煤层顶板岩层运动,在基岩厚度小于裂隙带高度的区域,开采产生的导水裂隙直接导通风化基岩、松散层,使浅层地下水水位下降,易造成含水层-地表土壤-地面植被等系统损伤,影响区域生态环境、制约绿色矿山建设。
针对上述问题,本项目拟开展煤炭现代开采岩层运动传导机理、传导影响因素、控制机制研究,研发注浆修复源头减损技术、地下水恢复技术和植被修复技术,以风化基岩原生裂隙及采动次生导水裂隙为靶区,进行神东矿区典型矿井采后导水裂隙注浆充填修复工程示范,切断上部松散含水层向井下采空区渗漏流失的路径,减少松散砂层地下水的漏失,研发井上下联动的含水层保护和地表生态修复技术。为实现煤炭现代开采与生态环境保护的协调,推进黄河流域生态保护和高质量发展神东先行示范区建设,打造煤炭行业绿色发展的神东样板,提供理论依据和技术支撑。
(2)招标范围
研究内容
1)神东矿区岩层运动规律及采动损伤传导机理研究
开展采煤岩层结构及运动变形定量化数值模拟研究,进行采动岩层结构理论分析。结合无人机、InSAR和地面物探数据,构建神东矿区现代开采地表沉陷预测模型,预测地表沉陷。揭示从地面到采场的三维空间立体采动覆岩破断运移规律,分析现代开采关键层结构失稳特征,揭示采动损伤传导机制。研究关键层破断结构运动与导水裂隙演化的关联特征,建立横纵向导水裂隙发育、联通的网络模型,揭示采动地下水流失路径分布规律,辨识地下水流失主通道修复靶区。
2)神东矿区岩层运动引起的环境损伤机理及评价方法研究
以干旱指数表征气候变化,在现场调研和试验的基础上,研究煤炭现代开采对土壤-水-植被等地表生态要素的损伤机制,观测土壤-水-植被等地表生态要素的损伤现场,调研大规模沉降与地裂缝发育对植被分布及其多样性的影响,分析大规模沉降与地裂缝发育对植被分布及其多样性的影响规律研究,揭示气象因子、地下水位、煤炭开采参数等对矿区土壤-水-植被的动态影响规律。构建煤层开采生态环境脆弱性评价指标体系,进行覆岩地表损伤与环境影响分析。
3)井上下协同控制的生态修复促进机制与关键技术研究
采样并分析神东矿区土壤理化性质。结合神东矿区实际,开展提升土壤质量的室内土壤重构试验,分析影响水土保持的关键因素,提出土壤改良措施。开展注浆修复导水裂隙的材料选配,以煤矸石、、粉煤灰、黏土等为基础材料,研发化学改性诱导注浆材料封堵导水裂隙的降渗技术与方法,优选环保、经济、高效的裂隙封堵修复注浆材料。
以实际水文地质条件为背景,进行物理模拟试验,通过模拟地层的铺设、动水条件的设置及注浆过程的监测,进行浆液扩散规律及效果分析,构建注浆层位、钻孔布置、注浆工艺动态调控的裂隙注浆靶向修复方法。给出最优注浆修复参数,解决长距离、多注浆孔间浆液扩散、跑浆和串浆等技术难题,形成注浆封堵导水裂隙主通道的含水层原位修复技术。
4)典型矿井采动影响区损伤控制与注浆充填修复技术工程示范
综合考虑地表生态损伤程度、地质与水文地质条件等要素,在锦界煤矿煤层顶板保护层厚度不足的区域,进行覆岩导水裂隙主通道分布探识,圈定注浆充填修复靶区,明确注浆修复层位,开展钻孔注浆诱导裂隙修复的限流保水工程技术试验,切断松散含水层向采空区的渗流漏失通道,减少松散砂层地下水的漏失,形成井上下联动的含水层保护和修复技术。通过治理区被修复裂隙岩体的钻孔取芯与压水试验、治理全周期地下水水位监测、治理全周期基于水化学数据的涌水来源比例计算等方面综合分析含水层变化情况,对工程实施效果进行评价。
提交成果
1)提交项目研究报告,电子版1份,纸质版5份。
2)完成不小于15000m2的注浆充填修复示范工程。提交工程实施过程中的技术资料及竣工验收资料。
3)提交注浆充填修复效果评价报告,电子版1份,纸质版5份。
4)提交水化学测试报告,电子版1份,纸质版5份。
5)授权发明专利7件,发表核心论文3篇;项目验收前须完成专利受理,论文录用。
其他采购要求
1)中标人须协助招标人完成科技成果查新和鉴定。
2)中标人须在所属地科技主管部门对技术开发合同进行备案。
3)投标人须依法合规实施项目,保障项目顺利推进,包括但不限于承担室内试验、工程示范所需所有材料、设备、设施、工程、手续办理费用。
(3)标段(包)划分:一个标段。
2.1.2 其他:无
2.1.3 主要研究内容及预期目标:
研究内容
1)神东矿区岩层运动规律及采动损伤传导机理研究
开展采煤岩层结构及运动变形定量化数值模拟研究,进行采动岩层结构理论分析。结合无人机、InSAR和地面物探数据,构建神东矿区现代开采地表沉陷预测模型,预测地表沉陷。揭示从地面到采场的三维空间立体采动覆岩破断运移规律,分析现代开采关键层结构失稳特征,揭示采动损伤传导机制。研究关键层破断结构运动与导水裂隙演化的关联特征,建立横纵向导水裂隙发育、联通的网络模型,揭示采动地下水流失路径分布规律,辨识地下水流失主通道修复靶区。
2)神东矿区岩层运动引起的环境损伤机理及评价方法研究
以干旱指数表征气候变化,在现场调研和试验的基础上,研究煤炭现代开采对土壤-水-植被等地表生态要素的损伤机制,观测土壤-水-植被等地表生态要素的损伤现场,调研大规模沉降与地裂缝发育对植被分布及其多样性的影响,分析大规模沉降与地裂缝发育对植被分布及其多样性的影响规律研究,揭示气象因子、地下水位、煤炭开采参数等对矿区土壤-水-植被的动态影响规律。构建煤层开采生态环境脆弱性评价指标体系,进行覆岩地表损伤与环境影响分析。
3)井上下协同控制的生态修复促进机制与关键技术研究
采样并分析神东矿区土壤理化性质。结合神东矿区实际,开展提升土壤质量的室内土壤重构试验,分析影响水土保持的关键因素,提出土壤改良措施。开展注浆修复导水裂隙的材料选配,以煤矸石、、粉煤灰、黏土等为基础材料,研发化学改性诱导注浆材料封堵导水裂隙的降渗技术与方法,优选环保、经济、高效的裂隙封堵修复注浆材料。
以实际水文地质条件为背景,进行物理模拟试验,通过模拟地层的铺设、动水条件的设置及注浆过程的监测,进行浆液扩散规律及效果分析,构建注浆层位、钻孔布置、注浆工艺动态调控的裂隙注浆靶向修复方法。给出最优注浆修复参数,解决长距离、多注浆孔间浆液扩散、跑浆和串浆等技术难题,形成注浆封堵导水裂隙主通道的含水层原位修复技术。
4)典型矿井采动影响区损伤控制与注浆充填修复技术工程示范
综合考虑地表生态损伤程度、地质与水文地质条件等要素,在锦界煤矿煤层顶板保护层厚度不足的区域,进行覆岩导水裂隙主通道分布探识,圈定注浆充填修复靶区,明确注浆修复层位,开展钻孔注浆诱导裂隙修复的限流保水工程技术试验,切断松散含水层向采空区的渗流漏失通道,减少松散砂层地下水的漏失,形成井上下联动的含水层保护和修复技术。通过治理区被修复裂隙岩体的钻孔取芯与压水试验、治理全周期地下水水位监测、治理全周期基于水化学数据的涌水来源比例计算等方面综合分析含水层变化情况,对工程实施效果进行评价。
研究目标
中标人负责开展以下工作。包括但不限于承担室内试验、工程示范所需所有材料、设备、设施、工程、手续办理费用。
表 技术要求及预期工作量统计表
序号 | 开展工作内容 | 工程量、预期目标等要求 |
1 | 技术研究 | |
1.1 | 地面变形及采动覆岩破断运移监测 | 开展InSAR分析24景;进行无人机测绘2次×0.18km2;布设地表GNSS监测点1处。 |
1.2 | 开展采动影响下覆岩破坏相似模拟试验及数值模拟工作,分析不同地层组合、不同空间位置、不同开采阶段、不同开采强度等工况对采动覆岩与含(隔)水层破坏及地表沉陷规律的影响。研究工作面开采参数与导水裂隙主通道发育位置及程度的量化关系。 | 开展相似材料模拟试验3组(分别模拟薄基岩厚松散层、厚基岩薄松散层、薄基岩无松散层,共3种工况)。 |
建立力学数值模型不少于10组(模拟10种工况)。明确采动裂隙时空演化规律、裂隙贯通情况与关键层结构形态的关联特性等。 | ||
1.3 | 开展神东矿区植被现状调查、矿井土壤野外取样、室内毛细上升高度试验等工作,分析现代开采对水、植被等生态要素的影响。 | 植被调查面积不少于100km2(现场调查与遥感解译相结合)。 |
野外原位土样采取不少于10组(进行土壤理化性质测试)。 | ||
野外取样扰动土不少于10组(扰动土每组沿垂向取样不少于5个,开展含水率测试试验)。 | ||
土壤毛细水上升高度室内试验不少于10组(每组试验2次)。 | ||
开展室内土壤重构试验10组。 | ||
1.4 | 开展裂隙岩样的水-岩相互作用渗流试验、裂隙诱导结垢修复降渗试验,掌握导水裂隙自修复规律与诱导修复机制。 | 水-岩相互作用试验5组。开展岩样裂隙面矿物、地下水离子在实验前后的变化规律测试,评价导水裂隙的降渗自修复机制及过程。 |
1.5 | 开展破碎煤矸石、粉煤灰和黏土等封堵材料的化学改性诱导成垢降渗试验,给出适应导水裂隙发育形态及其导流特征的封堵降渗注浆材料选配方案。 | 收集神东矿区1个典型矿井的煤矸石、粉煤灰、黏土等基础材料,研制化学改性注浆修复材料,进行不同修复材料对裂隙岩样的降渗试验不少于5组(测试包括降渗时间、降渗幅度、耐水冲蚀稳定性等指标)。 |
1.6 | 开展采动地下水流失规律的数值与物理模拟,给出地下水流失路径分布及导水裂隙修复靶区。 | 导水裂隙网络模型构建及其水流规律数值模拟实验10组(不同断裂步距、不同裂隙开度等条件的组合,共10组工况),得到阻截地下水径流的关键靶区。 |
1.7 | 开展注浆堵水物理模拟实验,给出工程示范区地质条件限制下的最优注浆参数。 | 注浆堵水物理模拟试验4组(分别模拟动静水条件、不同浆液类型,共4种工况)。 |
2 | 注浆充填修复示范工程 | |
2.1 | 制定示范工程实施方案,开展注浆充填修复工程示范。 | 示范工程修复治理区域面积不小于15000m2。 |
2.2 | 施工导水裂隙主通道探查钻孔,圈定裂隙修复靶区;施工注浆充填钻孔,安设注浆管,进行注浆充填。 | 施工导水裂隙探查钻孔、注浆钻孔、修复剂灌注孔共计约15个,总注浆量约28000m3,安设注浆管1600m。注浆钻孔终孔孔径Ф12 |
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