本招標項目名稱為：包頭能源李家壕煤礦采場圍巖變形全周期BOTDR監測技術研究服務公開招標， 本項目已具備招標條件，現對該項目進行國內資格后審公開招標。

2.項目概況與招標范圍

    2.1 項目概況、招標范圍及標段（包）劃分：本項目共一個標段。

 包頭能源有限責任公司李家壕煤礦（以下簡稱“李家壕煤礦”）位于內蒙古自治區鄂爾多斯市東勝區東南， 采礦權面積67.5453km2，井田可采儲量531.73Mt，設計生產能力6.00Mt/a。根據鄂爾多斯市東勝區人民政府辦公室［2012］13號文，要求保留繞城公路以南、世紀大道以北的城市建設用地，同時保留世紀大道及南側電力走廊的用地。東勝城區規劃用地壓覆造成李家壕井田的可采面積及儲量大幅減少，可采面積為21.13km2，減小了68.7%，地質資源量504.40Mt，減少了67.4%。

對于礦山安全開采的研究，現有的方法技術難以準確、實時獲取煤層開采過程中上覆巖土體的變形和多場作用對井下巷道局部變形及地面沉陷的影響。因此，亟需突破煤層采動過程中地下變形場、溫度場海量時空連續信息感知的技術瓶頸，開展從覆巖變形破壞到地表沉陷發生發展演化全過程監控研究，在此基礎上建立一套涵蓋感知-傳輸-處理-預警-決策的煤層采動一體化安全保障體系，以實現煤層開采災害風險的精準評估和地表沉陷潛力的預測評價國土空間規劃方案。

研究內容

（1）采場覆巖變形和三帶高度監測

1) 以BOTDR光纖應變監測技術為基礎，通過精準定位（溫度刺激）、應變測量范圍（漂移量）及溫度測量等一系列試驗，對幾種常用的礦用光纜性能進行對比試驗研究，分析光纖護套效應對監測結果的影響，以解決使用BOTDR技術進行采場覆巖變形和三帶高度監測的光纜選型的問題。

2) 以BOTDR光纖監測技術為基礎探究巖體與光纖之間的耦合性，從理論與試驗兩個方面進行研究。通過巖層變形光纖響應特性的力學分析，提出光纖-巖體的耦合性判據。之后建立巖層變形光纖監測模型。通過水平埋設在物理相似模型內部的傳感光纖，監測不同開挖狀態下關鍵層的結構性變形，并借助數字圖像相關技術(DIC)對關鍵層進行實時跟蹤監測，綜合分析覆巖變形特征及演化規律，并將2者監測結果進行對比分析。通過光纖監測數據反演，獲得采動覆巖的變形范圍及特征，從而反映出光纖沿線巖層移動變形的位置，分析光纖-巖體之間力學響應的變化規律。

3) 通過室內采動覆巖物理模型試驗，研究冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶的變形過程與演化特征，構采動覆巖“三帶”分布及其演化的動態模型，利用模型內部橫向光纖應變數據的突變點表征巖層冒落帶的位置，基于應變數據的凸臺橫向長度表征“三帶”分布范圍。同時，聯合縱橫向光纖數據分析“三帶”在采動作用下的時空演化特征，以及巖層垮落破壞高度和強度。分析光纖頻移值和巖層工作面來壓及覆巖結構演化的對應關系，探究基于光纖頻移值的三帶發育、演化范圍的表征方法。通過光纖監測數據反演，分析采動覆巖的變形范圍及特征，探究光纖沿線巖層移動變形的位置及程度。

（2）底板變形和水害潛在風險監測

1) 為探究埋入式光纖與底板的耦合性能和傳遞規律，分別從理論與試驗兩個方面進行研究。首先分析光纖、中間體和基體結構力學分析模型，進行光纖應變傳遞機制理論分析，計算光纖應變傳遞效率，并與數值模擬計算結果進行對比，探究力學計算模型的準確性。之后進行室內相似模型加載實驗，以位移控制的方式對模型中部位進行單點多級加載，使用BOTDR技術對光纖進行監測。從試驗結果和感測光纖特性兩方面探究感測光纖、中間體、巖體的耦合性及三者之間的應變傳遞規律。

2) 采用分布式光纖傳感技術中的BOTDR，通過施工煤層底板鉆孔并將傳感光纖植入到鉆孔中，注漿封孔后對回采工作面底板巖體的應力應變狀態進行動態監測，分析底板破壞規律并確定底板采動破壞帶的深度，并對潛在水害進行預測。

（3）巷道大面積沉降變形監測和智能預警

1) 為實現精確、實時監測巷道沉降變化，對光纖的傳統布設方式進行改進。沿巷道縱向鉛垂平面的重要節點將光纖進行鋸齒狀布設（光纖形狀如鋸齒），布設方式由直線式改變為鋸齒狀布設，并構建相應的鋸齒狀計算模型，給出具體的布設參數，獲得了基于AV6419型號的光纖應變測試儀的監測精度和量測范圍，提高光纖應用于巷道大規模沉降的測量精度。

2) 構建巷道沉降變形物理相似試驗模型，設計相應的光纖系統集成方案，根據監測數據分析巷道頂板沉降變形規律；并按照實際煤礦的地質和生產條件，通過FLAC3D模擬巷道沉降變形情況，驗證BOTDR分布式光纖應變監測結果。

3) 開展基于BOTDR技術的煤巷頂板沉降變形的現場監測試驗。基于光纖應變和頂板變形的理論研究，采用將光纖鋸齒狀布設于順槽頂板的方式，進行井下工作面順槽在工作面回采前、后的頂板變形監測；引進統計分析、機器學習等技術構建光纖智能感知與預警系統，系統集實時感知、可靠傳輸、智能處理、即時預警和應急決策五大功能為一體，并對系統進行測試、調試、試運行、交付。

預期目標

本項目提交研究成果報告，預期獲得以下研究成果：

（1）構建感知采場覆巖運移、底板破壞、巷道頂板沉降的分布式光纖監測網絡，空間分辨率≤1m，監測精度±25mm ，光纜布設巷道監測長度≥2km。

（2）基于分布式光纖監測技術，根據覆巖變形特征及演化規律，確定覆巖三帶高度、底板變形、巷道頂板沉降規律和范圍，并出具報告。

（3）申報國家發明專利4項，發表中文核心論文4篇。

（4）形成智能監測預警及防控系統，在李家壕煤礦巷道推廣應用，形成項目示范效應。

（5）完成項目研究成果行業科技評級或鑒定，完成科技成果登記。

項目總工期：項目研究時間24個月，自技術開發合同生效之日起計算。

項目地點： 包頭能源有限責任公司李家壕煤礦

    2.2 其他：/

    2.3 主要研究內容及預期目標：見第一章

    2.4 項目總工期：見第一章

3.投標人資格要求

    3.1 資質條件和業績要求：

    【1】資質要求：投標人須為依法注冊的獨立法人或其他組織，須提供有效的證明文件。

    【2】財務要求：/

    【3】業績要求：2019年11月至投標截止日內（以合同簽訂時間為準），投標人須至少具有煤礦采場圍巖光纖監測技術研究（或技術服務）的合同業績1份。投標人須提供能證明本次招標業績要求的合同掃描件（或計劃任務書）和每份業績對應的任意一張增值稅發票掃描件（若提供計劃任務書可不提供發票掃描件），合同掃描件須至少包含：合同買賣雙方蓋章頁、合同簽訂時間和業績要求中的關鍵信息頁；增值稅發票的發票代碼、發票號碼、開票日期、不含稅金額須清晰可查，否則按無效認定。

    【4】信譽要求：/

    【5】項目負責人的資格要求：/

    【6】其他主要人員要求：/

    【7】科研設施及裝備要求：/

    【8】其他要求：/

    3.2 本項目不接受聯合體投標。 /

4.招標文件的獲取

    4.1 招標文件開始購買時間2024-12-03 16:00:00，招標文件購買截止時間2024-12-09 16:00:00。