矿井绪论.docx
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矿井绪论
教案
课程名称
矿井地质学
专业名称
地理信息系统
授课教师/职称
胡宝林/教授
授课方式(合、小班)
小班
授课题目(章、节)
第一章绪论
教材及参考书目
教材:
龙荣生编,矿井地质学。
1990
参考书目:
1、淮南煤炭学院主编,矿井地质及矿井水文地质;1979
2、赵明鹏矿井地质工作方法及其新进展;1996
3、袁崇孚,《矿井地质制图》,1990
4、胡方田主编,采煤概论,2006
教学目的与要求:
1、矿井地质工作的涵义、意义、任务、目的;
2、熟悉矿井地质工作的特点及相应的学习要求;
3、矿井地质学的发展;
4、了解煤矿生产系统;
内容和时间安排、教学方法:
1.内容和时间安排:
内容参见教案;安排3学时。
2.教学方法:
课堂讲授,课堂例题分析。
教学重点和难点:
1.重点:
矿井地质工作涵义、任务及特点;
。
2.难点:
煤矿生产系统。
复习思考题、作业题:
作业题:
1、矿井地质工的主要任务有那些?
2、矿井地质工的主要特点?
名称解释:
石门、立井、采区上下山
绪论
一、矿井地质工作概念和意义
(一)矿井地质工作的概念
矿井地质工作是在矿井建设和生产时期,直接为煤矿生产建设服务的地质工作。
1、矿井地质工作所处的阶段
煤炭开发大体经历远景规划、矿区总体设计、矿井没计、矿井建设和矿井生产等阶段。
每一阶段都必须以相应的地质工作为基础,以提供的地质资料为依据。
矿井建设阶段主要是解决矿井基建工程和首采区建设的问题。
其基本任务是编制基建工程施工组织设计和进行井巷施工。
建井地质工作就是直接为矿并基建工程服务的地质工作。
矿井生产阶段主要是解决矿井煤炭生产和准备的问题。
其基本任务是编制采掘设计和组织采掘施工。
生产地质工作就是直接为矿井生产服务的地质工作。
综上所述,为矿井建设和矿井生产服务的地质工作,总称为矿井地质工作。
可见,矿井地质工作是从矿井基本建设开始,直到矿井开采结束为止,这一时期所进行的全部地质工作。
它贯穿于建井、开拓、掘进、回采,即矿井生产建设的全过程。
它是继资源勘探之后,在资源勘探的基础上,继续研究煤矿地质的阶段。
2.矿井地质工作服务的对象
矿井地质工作是直接为煤矿生产建设服务的。
它与煤矿生产建设有着直接的、密切的联系。
(二)矿井地质工作的意义
1.矿井地质工作的必要性
煤矿开采不能离开地质工作,鉴于地质条件的复杂性,矿井地质工作必须经历由大范围的概赂了解到小面积详细控制这样一个过程,即遵循分阶段循序渐进的原则。
资源勘探是矿井地质工作的必要基础,矿井地质工作是资源勘探的深化和发展。
开采过程中地质工作始终起到解疑、处理地质问题、指导正确开采的作用,地质工作不是可有可无,而是非常必要的。
矿井地质工作是资源勘探的深比和发展。
它们构成了各自独立的、相互不能替代的阶段。
2.矿井地质工作的重要性
煤矿开采是在复杂地质体内,以煤层为对象的生产活动。
采煤技术是一种以地质条件为基础的生产工艺。
如果选择的采煤技术适应于客观地质条件,就能充分发挥技术的威力,促进生产的发展;反之,就会防碍生产的正常和安全进行。
因此,矿井地质工作是煤矿采掘的基础。
3.矿井地质工作的迫切性
由于机械化开采具有高产、高效、经济、安全、劳动强度低和回采率高的优点,因此采掘机械化是当今煤炭工业的发展方向。
但是,采掘机械是按照一定的地质条件设计的,适应地质变化的能力较低。
为了充分发挥机械的效能,迫切要求推确查明和预测地质条件,以便根据地质条件选择机械设备;根据机械设备选挥采掘场地。
综上所述,矿井地质工作关系到煤矿生产建设的正常、安全进行和高速度发展;关系到煤炭资源的充分开发和合理利用。
它是保证老矿挖潜,新井建设,煤炭稳产、高产以及与自然灾害作有效斗争的一项重要的技术基础工作,也是煤炭生产建设中不可缺少的重要环节。
大量事实证明,哪里的矿井地质工作开展得好,煤矿生产建设就能正常顺利进行,哪里的矿井地员工作跟不上,煤矿生产建设就往往由于地质情况不明而造成被动局面,给采掘工作带来损失。
因此,矿井地质工作常被誉为煤矿生产建设的“尖兵”。
二、矿井地质工作的特点
1.矿井地质工作具有很强的实践性
矿井地质工作与煤矿生产建设实践的关系非常密切。
生产建设遇到的地质问题,就是矿井地质人员需要及时解决的问题;矿井地质人员对地质问题既要分析与判断,又直接用来指导生产建设实践的开展,并立即受到严格的实践检验。
因此,矿井地质工作的一般程序可概扩归纳为:
生产提出地质问题→地质进行探查判断→生产接受地质指导→地质受到生产检验。
2.矿井地质工作要有高度的准确性
矿井地质工作准确性较高,具有可能性和必要性两个方面。
一方面由于煤矿生产建没中开掘了大量井巷,揭露了丰富的地质资料,又有地质勘探成果作基础,因此依据大量实际地质资料作出的地质判断和编制的地质图件,更能准确地反映地质现象的真实面貌,另一方面煤矿生产建设对地质判断和地质资料的准确性要求较高。
如果地质判断失误,地质资料不准,小则造成报废巷道,损失煤量,大则导致矿井开拓部署不合理,甚至造成严重的安全事故。
3.矿井地质工作要有科学的预见性
合理的开拓部署和采掘设计来源于正确的地质判断。
这决定着矿井地质土作必须具有科学的预见性。
矿井地质工作不能满足于遇到地质问题后再来查明和处理问题,而要事先预测和查明可能出现的地质变化。
随着采损机械化程度的不断提高,对地质变化的预见性要求越高。
4.矿井地质工作具有及时性和连续性
煤矿生产是不断移动工作场所的、多工序的、综合连续的地下作业。
由于工作场所的不断移动,珍贵的地质资料不断被新的采掘工程所揭露,又不断被废弃的采掘工程所毁坏。
因此,随着采掘工作的进展,矿井地质人员在时间上要不失时机地开展工作,及时收集资料,及时发现和处理问题,在空间上,从浅部到探部,从中心到两翼,要连续不断地进行工作。
5.矿井地质工作的先进性
随着计算机技术的飞速发展,矿井地质工作也出现了革命性进步,如地质数据的数理分析、计算机制图和储量计算的自动化。
矿井地质资料从各种台账到综合制图都已经实现了计算机化,既准确、美观,又迅速快捷,使得技术人员从繁重的资料整理中解放出来。
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此外,矿并地质工作环境和条件也与煤田地质勘探有所不同,如井下照明条件差,观察受巷道空间限制,井下观测与采掘工作相互干扰等。
总之,我们应充分理解矿井地质工作的特点,利用有利条件,克服不利因素,把矿井地质工作做深做细。
三、煤矿井巷系统简介
(一)四大系统
•通风系统、排水系统、供电系统、生产系统
•
(二)主要井巷含义
在煤矿地开采中,为提升、运输、通风、排水、动力供应等需要而开掘的井筒、巷道和硐室总称矿山井巷。
矿山井巷种类很多。
根据井巷的轴线与水平面的关系,可以分为直立巷道、水平巷道和倾斜巷道三类:
1)直立巷道巷道的轴线与水平面垂直,如立井、暗立井等。
立井——又称竖井,是直接与地面相通的直立巷道:
主要或专门用于提升煤炭的立井,称为主井;主要用于提升矸石、下放设备器材、升降人员等辅助提升工作的大井,称为副井。
实际生产中,还经常开掘一些专门或主要用于通风、排水、充填等工作的立井,均按其主要任务命名,如通风井、排水井、充填井等。
暗立井——又称盲竖井、盲立井,是不与地面直接相通的直大巷道,其用途同立井—样。
此外,还有一种专门用来溜放煤炭的暗立井,称为溜井。
当其位于采区内部,且高度不大、直径较小时,称为溜煤眼。
2)水平巷道巷道的轴线与水平面近似平行,如平硐、平巷、石门等。
平硐——直接与地面相通的水平巷道,作用类似立井,有主平硐、副平硐、通风平硐等。
平巷与大巷一一不与地面直接相通的水平巷道,且其轴线方向与煤层走向大致平行。
布置在煤层内的平巷称为煤层平巷;布置在岩层中时称为岩石平巷。
为开采水平服务的平巷称为大巷,如运输大巷:
直接为采煤工作面服务的煤层平巷称为运输或回风平巷;
石门与煤门——不与地面直接相通的水平巷道,且其轴线与煤层走向直交或斜交的称为石门。
为开采水平服务的石门称为主要石门,为采区服务的石门称为采区石门;在厚煤层内、与煤层走向垂直或斜交的水平巷道,称为煤门;
3)倾斜巷道巷道的轴线与水平面有—定夹角的巷道,如斜井、上山、下山、斜巷等。
斜井一—是与地面直接相通的倾斜巷道,其作用与立并和平硐相同;不与地面直接相通的斜井称为暗斜井,其作用与暗立井相同。
采区上山、下山——服务于一个采区的倾斜巷道,称采(盘)区上山或下山。
上山用于开采其开采水平以上的煤层;下山则用于开采其开采水平以下的煤层:
安装输送机的上、下山称为运输上、下山或输送机上、下山,其煤炭运输方向分别为由上向下或由下向上运至开采水平大巷;铺设轨道的上、下山称为轨道上、下山;用做通风和行人的上、下山称为通风、行人上、下山。
主要上、下山——服务于一个开采水平的倾斜巷道。
同样可分为主要运输上、下山和主要轨道上、下山。
斜巷——是不直通地面且长度较短的倾斜巷道,用于行人、通风、运料等。
溜煤眼和联络巷有时也是倾斜巷道。
硐室——是空间三个轴线长度相差不大且又不直通地面的地下巷道,如绞车房所、煤仓等。
矿井井巷按其作用和服务的范围不同,可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道:
1)开拓巷道主要用于形成新的或扩展原有的阶段和开采水平。
一般来说,为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道,如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷(或总回风道)、主要风井等都是开拓巷道。
开拓巷道是从地面到采区的通路,这些通路在一个较长时期内为全矿或阶段服务,服务年限一般为10—30年。
2)准备巷道主要用于淮备新的采区。
一般是为一个采区或数个区段服务的巷道,如采区上下山、采区车场、采区洞室等都是准备巷道。
准备巷道是在采区范围从已开掘好的开拓巷道起到达区段的通路。
这些通路在一定时期内为全采区服务,服务年限一般为3—5年。
3)回采巷道主要用于切割出新的采煤工作面;一般是为采煤工作面服务的巷道,如区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼(形成初始采场的巷道)等都是回来巷道。
回采巷道服务年限较短,一般为半年至1年。
四、矿井地质工作的目的和任务
矿井地质工作的目的在于从地质角度保证矿井生产建设的正常安全进行和高速度发展;保证国家煤炭资源的充分开发和合理利用。
为了实现这一目的,矿井地质工作需要完成下列任务:
(一)日常生产地质工作
进行地质编录、矿井地质现象的识别、观测与综合分析,进行矿井地质勘探、地质制图、地质说明书与各种报告的编写,为生产部门提供所需的地质资料,处理采掘工作中的地质问题。
(二)研究地质条件及地质规律,查明影响煤矿正常生产和开发的地质因素
影响煤矿生产的地质条件很多,如地质构造、煤层变化、岩浆浸入、岩镕陷落、瓦斯突出、围岩膨胀等。
随着煤矿开采深度的不断增加,地温、地压、瓦斯对生产的影响日益严里,成为深部开采的三大障碍。
因此,在研究和查明影响煤矿生产建设的地质条件时,不仅要立足当前生产的要求,而且还应考虑矿井长远开拓延深的需要及早组织研究。
在研究影响煤矿生产建设的地质条件时,不能单纯被动防害,而应主动积极兴利,从而达到变害为利的目的。
瓦斯对煤矿安全危害很大,但又是一项重要的自然资源。
随着瓦斯抽放技术的发展,煤中瓦斯可以人工控制抽取出来,既可以起到卸压防突的作用,又可作为资源利用。
(三)提供地质资料
地质资料是编制生产建设计划、井巷工程设计、采掘作业规程的必要依据。
矿井地质人员要根据生产建设的要求,有计划地提供所需的地质资料。
所提地质资料要求正确可靠、简明扼要、针对性强、便于利用。
资料提出后,矿井地质人员还要配合生产部门参与、设计和计划的编制工作,根据掌握的地质情况,审查计划是否妥当,设计是否合理,并提出修改意见,做到地质与生产紧密配合,坚持地质为煤矿生产服务的方向。
(四)水文地质研究与水害防治
地面与井下相结合,开展矿区水文地质调查,查明矿井水的来源、涌水通道、涌水量大小及其影响因素与变化规律,研究和制定防治水措施,同时为煤矿生产、生活寻找和提供优质水源。
(五)指导采掘生产
矿井地质人员要深入现场调查研究,招工作做到掘进头和回采工作面及时发现和研究地质情况对生产的影响,协助生产部门正确处现地质问题,指导采掘工作的合理进行。
对不合理的开采方法,乱采、乱掘、吃肥丢捏的现象,要坚持原则,提出意见,进行业务监督,使煤炭资源得到充分开发。
(六)组织矿井勘探
在矿井建设和生产过程中,为了查明影响煤炭生产建设的地质条件,提高储量级别,增加矿井储量,延长矿井寿命,还应在煤田勘探的基础上,补做一些地质勘探工作。
这项任务一般由矿区勘探队和矿地测科协同完成。
·
(七)资源核实与矿井储量管理
矿井储量是煤矿生产的物质基础。
由于开采、损失、井四边界变化、重新计算储量等原因,矿井储量经常发生变化。
为了做到心中有数,使安排生产、制定规划有所依据,矿井地质人员要定期计算储量,掌握储量动态,测定和统计储量动态,分析储量损失,编制矿井储量表等储量管理工作。
为提高矿井储量级别和扩大矿井储量提供依据,为生产正常接替、资源合理利用服务。
储量管理也是监督煤炭资源合理开发的有效措施。
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(八)调查伴生矿产
为了贯彻综合开发、综合利用矿产资源的原则,开展多种经营,提高煤矿经济效益,矿井地质人员还应调查和研究煤系地层中伴生矿产的赋存情况和利用价值,井考虑在开采中同时采出这些矿产。
四、矿井地质工作的阶段和内容
矿井地质工作分为建井地质和生产地质两个阶段。
它们各有不同的工作内容。
(一)建井地质工作
建井地质工作是指从建井准备到矿井建成投产这一过程中的地质工作。
矿井建设阶段主要是建成井筒、井底车场、硐室、主要运输大巷、总回风巷等矿井基建土程,以及首采区。
重点工作:
矿井基建工程的开拓和首采区巷道的掘进。
建井地质工作的基本内容是:
提供矿井基建土程和首采区设计与施工所需的地质资料;进行井巷地质观测编录和综合分析;查明和处理施工中出现的地质、水文地质和工程地质问题;编制建井地质报告和移交生产的地质资料,为投产后的生产地质工作奠定基础。
1、建井准备期的地质工作
(1)熟悉井田地质勘探最终报告,核实地质勘探资料的可靠性。
井田地质勘探最终报告是矿井设计的依据,建井地质土作的基础。
在建井地质工作开始时,必须详细研究井田地质勘探最终报告;切实掌握井田地质特征和规律;认真检查地质勘探资料的可靠性和全面性,充分考虑储委对报告提出的问题和意见;正确决定建井地质土作的方向和重点。
(2)复查矿井设计书,分折设计所依据的地质和技术资料。
在审查矿井没计时,要注意设计对地质资料的解释和利用是否正确;设计所采用的地质资料是否可靠,设计所引用的技术资料是否符合实际,井对矿井设计提出修改建议。
(3)进行建井地质勘探。
查明基建工程所处的地质条件。
矿井基建工程使用时间长,建设投资大,施土技术复杂。
在基建工程设计与施工前,一般要求沿拟定的井筒位置和主要运输大巷轴线布置捡查钻孔,查明基建土程所处的地质、水文地质和土程地质条件。
这种为满足矿井基建土程设计与施工需要而进行的勘探土作称为建井地质勘探。
(4)编制建井地质说明书,参与编制建井施土组织设计。
建井地质说明书是为矿井基建工程设计、施工和管理提供的地质预测资料。
建井地质说明书可以单独编制,也可作为建井施工组织设计的有机组成部分。
2、建井施工期的地质工作
井筒开工后,应紧跟井巷工程的进展,及时进行井巷地质观测编录和综合分析;随时验证、补充和修改各种综合性地质图件,查明和处理施工中出现的地质、水文地质和工程地质问题;对影响施工的膨胀粘土、流砂、基岩风化带、软岩等不稳定岩体,应严加注意,必要时需采样测试:
对影响矿井设计实施的重大地质问题,应及时进行矿井补充勘探,对采用冻结法施土的井筒,应配合有关部门进行井温、水位、井下捅(漏)水量变化情况的观测;对采用预注浆方法施工的井巷,应做好注浆孔岩芯编录,特别注意岩芯裂隙率、破碎带和简易水文地质的观测编录,提出注浆前后抽(压)水试验资汛详细观测记录注浆层段注浆材料的充填情况。
3.移交生产时的地质工作
新建矿井准备移交生产时,应根据井田地质勘探资料和建井地质资料,编制建井地质报告,并连同各种原始地质资料一并移交给生产单位,作为生产地质土作的基础。
建井阶段有关采区掘进和采面掘进的地质工作内容,由于与生产阶段完全相同。
(二)矿井生产阶段
矿井生产阶段主要由水平开拓、采区掘进、采面掘进和采面回来等生产环节组成。
它们既紧密联系,又相对独立。
生产地质工作的基本内容是:
及时进行井巷、采面和钻孔的地质观测编录;随时补充和修改各种综合性地质图件;定期计算储量,掌握储量变动,进行储量管理,合理布置各种形式的矿井地质勘探;适时编制和提供各种地质报告、地质说明书和开展地质预报;配合采掘区队正确处理采掘过程中出现的地质变化。
现按水平开拓、采区掘进、采面掘进、采面回来、的具体内容。
1.水平开拓时的地质工作
在新水平延深设计前,应熟悉矿井总体设计和矿井发展规划,了解设计部门的意图和对地质工作的要求;详细研究延深区域现有地质资料的可取程度,特别耍注意勘探工程的密度、质量和对煤层、主要构造的控制程度;核实原有储量的数量和级别;预测水平延深主体工程和首采区的地质、水文地质和工程地质条件;针对存在的地质问题,进行单项或系统的补充勘探工作,达到《矿井地质规程》中规定的水平延深的地质工作要求,并编制水平延深地质报告,作为选择新水平开拓延深方案,确定开拓巷道层位、方向、坡度、弯度和施工方法的地质依据。
在水平延深工程施工屯应及时进行开拓巷道的地质观测编录;查明巷道所在岩层的层位、岩性、产状和构造;预测掘进前方的地质变化,使开拓巷道便利运输和经久耐用。
井田外围扩大新区开拓之前,必须按《勘探规范》的要求进行资源勘探,井提出精查地质报告。
2.采区掘进时的地质工作
采区设计前,应按总体开拓方案所划分的采区巷道、划分采面的地质依据。
采区巷道掘进中,应查明区内主要地质构造的形态和分布,掌握可采煤层的层数、厚度和结构变化;基本确定各煤层的可采范围,特别是最上部薄煤层的可采性;掌握可采煤层顶扳(老顶、宣接顶、伪顶)的厚度、岩性、含水性、以及各煤层的层间距;提交老采区、小窑的空间位置和确定防水煤往等。
3.采面掘进时的地质工作
采面设计前,要求编制掘进地质说明书质依据。
作为制定掘进作业规程和指导掘进施工的地采面巷道掘进中,应观测研究影响采面连续推进的地质构造,综采工作面必须运用物探、钻探或巷探,查明采面内的隐伏断层和陷落往;实测煤层厚度、结构及其变化情况;厚煤层应在巷道中用钩探或钻探手段探测煤层全厚,绘制煤层等厚线图;观测伪顶、直接顶的岩性、厚度和主要裂欧方位,为顶扳管理提供有关资料;确定煤层中的岩浆岩体和冲刷带的分布和影响范围;利用采面巷道布置钻探查明下部邻近薄煤层的可采性等。
4.采面回采时的地质工作
采面回采前,应编制回采地质说明书,作为制定采煤作业规程的地质依据。
采面回来中,应及时收集采高和煤厚资料,对分层开采的厚煤层,必须坚持探煤厚,绘制剩余煤厚等值线图,实测各种地质构造的位置、形态,并确定其性质和规模,追踪观测断层的延展趋势,配合采煤区研究采面地质变化的处理措施,积极创造条件,开展采面地质预报,使地质工作直接为采煤正规循环作业服务;进行采面采出量和损失量测算,分析损失量的构成比例及原因,监督煤炭资源的充分开采;配合煤质料分析原煤质量变化原因,提出改善煤质的建议。
采面开采完毕后,应坚持进行采后地质总结教训,不断提高地质工作水平。
5.矿井报废时的地质工作
矿井进入收民阶段即将报废时,应全面汇集地质资料,进行综合分拆研究,总结矿井主要地质规律;研究延长矿井服务年限的可能性;进行探采对比,总结地质勘探的经验教训,核实矿井回来率,分析各种损失量所占比例,编制矿井收民阶段地质总结。
进行上述工作,对于提高矿井地质工作水平,促进地质学科的发展都具有非常重要的意义,
六、矿井地质学的发展历史
我国矿井地质工:
作主要是在解放后,随着煤炭工业的迅速发展而建立和发展起来的。
近60年的发展历程,大致可分为以下三个阶段:
1.初期创立阶段
1953—1958年为我国矿井地质初创阶段。
这一阶段的基本特点是:
设置矿井地质机构,建立矿井地质队伍;引进苏联矿井地质经验;确立为煤矿生产建设服务的方向。
1953年在燃料工业部煤矿管理总局设立矿井地质处。
1954年6月,由煤矿管理总局主持,召开了全国第一届煤矿矿井地质会议。
1954年下半年到1955年上半年,在全国一些重要矿区,纷纷建立局、矿两级矿井地质机构。
矿务局没地测处和矿区勘探队,矿设地测科。
初步建立了我国矿井地质机构和队伍。
这一时期,在唐山煤炭科学院建立了我国第一个矿井地质研究室;在煤炭中等和高等专业院校中,分别设置矿井地质专业和开设矿井地质课程。
2.曲折发展阶段
这一阶段是从1958年到1976年。
由于对矿井地质这项重要的技术基础工作认识不足,
在其发展的历程中,几经挫折,大起大落。
1958年掀起的大跃进,打乱了煤矿生产的正常步伐;
1962年矿井地质工作又重新得到加强。
l966—1976年的10年动乱,矿井地质工作再度遇到严重削弱,擞俏机构,下故人员,使矿井地质工作濒临瘫痪状态。
3.稳步发展阶段
1976年以后,制定有中国特色的矿井地质规程,成立矿井地质学术组织;。
1984年5月,一部符合我国实际的《矿井地质规程》正式颁市试行。
80年代初期,中国煤炭学会先后成立了矿井地质专业委员会和瓦斯地质专业委员会。
出版了《矿井地质》、《瓦斯地质》等内部学术刊物,出版《矿井地质工作手册》和《矿井地质及矿井水文地质》教材,高校成立矿井地质专业与方向。
招收了攻读矿井地质的研究生。
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- 关 键 词:
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