礦大礦井地質01_緒論2015

1、中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院汪吉林汪吉林課時安排課時安排 第一章第一章 緒論緒論 1學時（王繼堯教授）學時（王繼堯教授） 第二章第二章 礦井地質條件研究和評價礦井地質條件研究和評價 2學時學時 第三章第三章 礦井生產地質條件礦井生產地質條件 5學時學時 1. 礦井構造 （2學時）（王繼堯教授）（王繼堯教授） 2. 煤層厚度 （1學時）（王繼堯教授）（王繼堯教授） 3. 巖漿巖侵入（1學時） 4. 巖溶陷落柱（1學時） 第四章第四章 礦井地質制圖礦井地質制圖 6學時學時 1. 礦井地質柱狀圖和剖面圖 （2學時） 2. 煤層水平切面圖與立面投影圖（2學時） 3. 煤層等高線圖 （2學時）課時安排

2、課時安排 第五章第五章 井巷工程地質井巷工程地質 2學時學時 1. 巖體工程地質特征 （1學時） 2. 圍巖穩(wěn)定性、礦井動力地質 （1學時） 第六章第六章 煤礦安全地質煤礦安全地質 4學時學時 1. 瓦斯地質 （2學時） 2. 自燃、煤塵與地溫 （2學時） 第七章第七章 煤礦環(huán)境地質煤礦環(huán)境地質 1學時學時 第八章第八章 礦井地質編錄礦井地質編錄 1學時學時 第九章第九章 礦井地質勘查及地質報告礦井地質勘查及地質報告 1學時學時 第十章第十章 礦井資源礦井資源/儲量管理儲量管理 1學時學時 計：20-24學時課時安排課時安排 課堂實習：課堂實習：1. 礦井地質剖面圖2學時2. 水平地質切面圖2

3、學時3. 煤層底板等高線圖2學時4. 煤層等高線作斷煤交線2學時 計：計：8學時學時第一章第一章 緒緒 論論 一、礦井地質學的概念、意義一、礦井地質學的概念、意義 二、礦井地質工作的目的和任務二、礦井地質工作的目的和任務 三、礦井地質工作的階段和內容三、礦井地質工作的階段和內容 四、礦井地質工作的特點和原則四、礦井地質工作的特點和原則五、研究現狀和發(fā)展方向五、研究現狀和發(fā)展方向參考書目參考書目一、礦井地質的概念、意義一、礦井地質的概念、意義 礦井地質學是研究煤礦生產過程中與地質有關的礦井地質學是研究煤礦生產過程中與地質有關的所有問題的學科，它是所有問題的學科，它是以地質學為主體以地質學為主體，

4、與，與采礦采礦工程、環(huán)境工程、資源經濟工程、環(huán)境工程、資源經濟等學科密切關聯的一等學科密切關聯的一門門邊緣應用學科。 從嚴格的意義上講，該學科不具有獨立性，沒有從嚴格的意義上講，該學科不具有獨立性，沒有自己特有的理論體系，僅僅是把地質知識應用到自己特有的理論體系，僅僅是把地質知識應用到礦井生產中，解決礦井生產中的問題。礦井生產中，解決礦井生產中的問題。 中圖分類號中圖分類號 P5地質學地質學 P54構造地質學 P541地球動力學與大地構造理論 TD礦業(yè)工程礦業(yè)工程 TD1 礦山地質與測量 TD163 礦井地質（1 1）必要性：）必要性： 任何一項工程的建設，都離不開地質勘查。煤礦任何一項工程的

5、建設，都離不開地質勘查。煤礦生產也不例外，生產也不例外， 從從尋找煤田尋找煤田煤礦的規(guī)劃設計煤礦的規(guī)劃設計礦井建設礦井建設煤礦煤礦生產（出煤）生產（出煤），每個階段都需要不同精度、循序，每個階段都需要不同精度、循序漸進的地質工作。漸進的地質工作。 （2 2）重要性：）重要性： 地質體是異常復雜多變的，只有在充分了解地質地質體是異常復雜多變的，只有在充分了解地質情況的基礎上，礦井建設和煤炭生產才能達到技情況的基礎上，礦井建設和煤炭生產才能達到技術合理，經濟高效，術合理，經濟高效，否則工作就陷入盲目，不僅否則工作就陷入盲目，不僅造成巨大的經濟損失，甚至可危及造成巨大的經濟損失，甚至可危及安全。 1

6、990以來煤炭行業(yè)歷年死亡人數以來煤炭行業(yè)歷年死亡人數及百萬噸死亡率統(tǒng)計表及百萬噸死亡率統(tǒng)計表年份死亡人數（人）百萬噸死亡率（人/百萬噸）199071856.66199162695.78199258545.43199351524.7819946574589199664964.55199761414.47199863045.04199964786.08年份死亡人數（人）百萬噸死亡率（人/百萬噸）200057985.77200156705.07200269954.64200367023.71200460273.08200559862.81200647462.0420073

7、7861.485200826311.182 200926310.892 201024330.751 201119730. 564 年份 產量 年份 產量 年份 產量 1990 10.80 1997 13.73 2004 19.92 1991 10.87 1998 12.50 2005 21.90 1992 11.16 1999 12.80 2006 23.80 1993 11.51 2000 12.99 2007 25.36 1994 12.40 2001 13.81 2008 27.16 1995 13.61 2002 14.55 2009 29.1 1996 13.97 2003 17.2

8、2 2010 32.4 2011 35.2中國歷年煤炭產量（3 3）迫切性：）迫切性： 機械化采掘是煤炭工業(yè)發(fā)展的趨勢，是科技進步機械化采掘是煤炭工業(yè)發(fā)展的趨勢，是科技進步的必然結果，具有高產高效、經濟安全、勞動強的必然結果，具有高產高效、經濟安全、勞動強度低和回采率高等多種優(yōu)點。度低和回采率高等多種優(yōu)點。 但但機械化采掘（特別是綜采）適應地質條件變化機械化采掘（特別是綜采）適應地質條件變化的能力低的能力低（據統(tǒng)計，我國綜采工作面開機率為29），因此，在生產過程中迫切需要準確查明和預測地因此，在生產過程中迫切需要準確查明和預測地質條件的變化。質條件的變化。 （1）煤田與井田： 煤田煤田：大面積

9、的含煤地區(qū)叫做煤田。數十大面積的含煤地區(qū)叫做煤田。數十km2數千數千km2，煤田儲量可以是幾億噸幾百億噸，煤田儲量可以是幾億噸幾百億噸，前者是前者是限量煤田限量煤田，后者為，后者為富量煤田富量煤田。 井田井田：富量煤田常要劃分為若干個部分，每個部富量煤田常要劃分為若干個部分，每個部分由一個礦井開采（經濟、技術上更合理），這分由一個礦井開采（經濟、技術上更合理），這種劃歸一個礦井開采的種劃歸一個礦井開采的“煤田的一部分煤田的一部分”，叫做井，叫做井田。田。 （2）礦井生產能力： 礦井生產能力是指設計的礦井年產煤量，簡稱礦井生產能力是指設計的礦井年產煤量，簡稱井型井型。 大型：大型：120，150

10、，180，240，300，400及以上及以上（萬噸（萬噸/年）年） 中型：中型：45，60，90 小型：小型：9，15，21，30 （3）礦井服務年限： 大型礦井年產煤量大，但建井投資也大，時間長，大型礦井年產煤量大，但建井投資也大，時間長，因此要求其服務年限也要長一些，經濟上才能合因此要求其服務年限也要長一些，經濟上才能合算。小型礦井則短一些。算。小型礦井則短一些。 大型礦井：大型礦井：缺煤地區(qū)缺煤地區(qū)4050年，非缺煤地區(qū)年，非缺煤地區(qū)6070年；年； 中小型礦井：中小型礦井：缺煤地區(qū)缺煤地區(qū)2030年，非缺煤地區(qū)年，非缺煤地區(qū)3050年。年。 （4）井田再劃分： 為了有計劃、按順序地開采

11、，井田還需要再劃分為了有計劃、按順序地開采，井田還需要再劃分為若干個適宜開采的比較小的部分，井田再劃分為若干個適宜開采的比較小的部分，井田再劃分的方式與采煤方法有關。的方式與采煤方法有關。 我國主要的采煤方法是壁式體系采煤方法（工作我國主要的采煤方法是壁式體系采煤方法（工作面很長），與此相適應的劃分方案為：面很長），與此相適應的劃分方案為：階段、采階段、采區(qū)、區(qū)段區(qū)、區(qū)段。階段階段階段階段階段階段三采區(qū)一采區(qū)二采區(qū)四采區(qū)1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段圖圖1-1 井田劃分為階段、采區(qū)、區(qū)段井田劃分為階段、采區(qū)、區(qū)段階段還可按標高的不同劃分階段還可按標高的不同劃分“水平水平”，-100水平、水平、-200水平

12、等，通常將設有井底車場、運輸大巷，并擔負水平等，通常將設有井底車場、運輸大巷，并擔負全階段運輸任務的水平，稱為全階段運輸任務的水平，稱為“開采水平開采水平”，簡稱，簡稱“水平水平”。對于煤層傾角大于對于煤層傾角大于58時：（見圖時：（見圖1-1）（5）礦井開采巷道及生產系統(tǒng)： 坑道系統(tǒng)：坑道系統(tǒng)： 垂直坑道：垂直坑道： 立井立井：有直接地面出口，安裝有提升設備（主、：有直接地面出口，安裝有提升設備（主、副井）。副井）。 小井小井：斷面較小，深度不大，有直接地面出口，：斷面較小，深度不大，有直接地面出口，用于通風、行人、勘探等（風井）。用于通風、行人、勘探等（風井）。 暗井暗井：無直接地面出口，

13、有提升設備。：無直接地面出口，有提升設備。 溜井溜井：無直接地面出口，用于自上向下溜煤。：無直接地面出口，用于自上向下溜煤。 水平坑道：水平坑道： 平硐平硐：有直接地面出口的水平巷道（主、副平：有直接地面出口的水平巷道（主、副平硐）。硐）。 石門石門：無直接地面出口，垂直或斜交煤層走向：無直接地面出口，垂直或斜交煤層走向在巖層中開掘的水平巷道。在巖層中開掘的水平巷道。 平巷平巷：無直接地面出口，沿走向在煤層（或巖：無直接地面出口，沿走向在煤層（或巖層）中開掘的水平巷道。層）中開掘的水平巷道。 掌子面掌子面：巷道的端部斷面：巷道的端部斷面 傾斜坑道：傾斜坑道： 斜井斜井：有直接地面出口，安裝有提

14、升設備（主、：有直接地面出口，安裝有提升設備（主、副斜井）。副斜井）。 上山上山：無直接地面出口，自平巷向上開掘，開：無直接地面出口，自平巷向上開掘，開采其開采水平以上煤層的采其開采水平以上煤層的傾斜巷道傾斜巷道（運輸上山、（運輸上山、軌道上山）軌道上山） 。 下山下山： 溜眼溜眼：無直接地面出口，傾角較大，用以自上：無直接地面出口，傾角較大，用以自上而下溜煤。而下溜煤。 通風系統(tǒng)：通風系統(tǒng)：（見下圖）（見下圖） 材料煤進風回風（6）采煤方法： 井下開采：井下開采：（破煤、裝煤、運輸、支護、處理采（破煤、裝煤、運輸、支護、處理采空區(qū)）空區(qū)） 普采普采（普通機械化采煤）：采煤機破煤裝煤，單（普通

15、機械化采煤）：采煤機破煤裝煤，單體支柱支護；體支柱支護； 綜采綜采（綜合機械化采煤）：采煤機破煤裝煤，液（綜合機械化采煤）：采煤機破煤裝煤，液壓自移支架支護；壓自移支架支護； 炮采炮采：鉆眼爆破法破煤，單體支柱支護；：鉆眼爆破法破煤，單體支柱支護； 水采水采：高壓水射流破煤，將煤水運送到地面。：高壓水射流破煤，將煤水運送到地面。 露天開采：露天開采：煤層埋藏淺，直接自地面開挖采煤。煤層埋藏淺，直接自地面開挖采煤。 （7）礦井安全： 瓦斯瓦斯：主要為：主要為CH4（甲烷），其次（甲烷），其次CO2、N2（氮（氮氣）；少量氣）；少量H2S 煤塵煤塵：過量吸入：過量吸入呼吸道炎癥，塵肺?。槐ê粑?/p>

16、炎癥，塵肺??；爆炸 火火：煤的自燃煤以破裂狀態(tài)存在，有連續(xù)：煤的自燃煤以破裂狀態(tài)存在，有連續(xù)供氧條件，熱量容易聚集。外因火災。供氧條件，熱量容易聚集。外因火災。 水水：地面水：通過某種渠道灌入井下；：地面水：通過某種渠道灌入井下； 井下突水：裂隙、斷層、巖溶陷落柱、老窯井下突水：裂隙、斷層、巖溶陷落柱、老窯 冒頂冒頂：頂板垮落：頂板垮落 二、礦井地質工作的目的和任務二、礦井地質工作的目的和任務 目的：目的： 從地質角度：從地質角度： 保證保證礦井生產建設礦井生產建設的正常安全進行和高速發(fā)展；的正常安全進行和高速發(fā)展； 保證保證國家煤炭資源國家煤炭資源的充分開發(fā)和合理利用。的充分開發(fā)和合理利用。

17、 任務：任務： 1. 研研究地質規(guī)律，解決地質問題究地質規(guī)律，解決地質問題 2. 提提供供地質資料，指導采掘生產地質資料，指導采掘生產 3. 針對新增問題，組織礦井勘針對新增問題，組織礦井勘探探 4. 核核查查資源資源/儲量，進行動態(tài)管理儲量，進行動態(tài)管理 5. 預測地質預測地質災災害，提出防治方案害，提出防治方案 6. 調查調查環(huán)環(huán)境地質，配合環(huán)境保護境地質，配合環(huán)境保護 7. 綜合利用資源，調查綜合利用資源，調查伴伴生礦產生礦產三、礦井地質工作的階段和內容三、礦井地質工作的階段和內容煤田地質勘探階段勘成果）礦井設計：（精查和補的結果）礦區(qū)總體設計：（詳查的成果）遠景規(guī)劃：（利用普查段狹義的

18、礦井地質工作階礦井生產：（出煤）礦井建設：（建井） 指從建井準備建井準備到礦井建成投產礦井建成投產這一過程中的地質工作。 礦井建設階段主要是建成井筒、井底車場、硐室、主要運輸大巷、總回風巷等礦井基建工程，以及約占礦井設計產量三分之一的首采區(qū)。 基本內容基本內容：提供礦井基建工程和首采區(qū)設計與施工所需的地質資料；進行井巷地質觀測編錄和綜合分析；查明和處理施工中出現的地質、水文地質和工程地質問題；編制建井地質報告和移交生產的地質資料，為投產后的生產地質工作奠定基礎。1. 建井地質工作建井地質工作 指從礦井正式移交生產礦井正式移交生產到礦井采完報廢礦井采完報廢這一過程中的地質工作。 礦井生產階段主要

19、有水平開拓、采區(qū)掘進、采面掘進和采面回采等生產環(huán)節(jié)。 基本內容基本內容：及時進行井巷、采面和鉆孔的地質觀測編錄；隨時補充和修改各種綜合性地質圖件；定期計算儲量，掌握儲量變動，進行儲量管理；合理布置各種形式的礦井地質勘探；適時編制和提供各種地質報告、地質說明書和開展地質預報；配合采掘區(qū)隊正確處理采掘過程中出現的地質變化。 2. 生產地質工作生產地質工作 水平開拓時的地質工作水平開拓時的地質工作 水平延伸地質報告 新區(qū)開拓：精查地質報告 采區(qū)掘進時的地質工作采區(qū)掘進時的地質工作 采區(qū)地質說明書 采面掘進時的地質工作采面掘進時的地質工作 掘進地質說明書 采面回采時的地質工作采面回采時的地質工作 回采

20、地質說明書四、礦井地質工作的特點和原則四、礦井地質工作的特點和原則 1. 特點特點 (1) 實踐性 要求解決生產中遇到的地質問題 (2) 準確性 地面勘探為基礎，井下揭露為補充 (3) 預見性 地質是開采的先鋒 (4) 及時性和連續(xù)性 開采時間的接替，地質空間的變化 2. 原則原則（四個結合） (1) 礦井地質與區(qū)域地質相結合 局部與整體的關系 (2) 井下地質與地面地質相結合 從三維空間揭示地質現象 (3) 礦井地質與采掘生產相結合 面向生產，服務采掘，是礦井地質工作的出發(fā)點 (4) 現場觀測與綜合分析相結合 現場觀測是基礎，綜合分析是升華 由點到面，從現象到規(guī)律五、研究現狀和發(fā)展方向五、研

21、究現狀和發(fā)展方向 礦井地質學是研究礦井地質理論和方法的系統(tǒng)學礦井地質學是研究礦井地質理論和方法的系統(tǒng)學科，自上世紀科，自上世紀70年代以來，逐漸發(fā)展，基本上具年代以來，逐漸發(fā)展，基本上具有了獨立性。有了獨立性。 研究煤礦開發(fā)過程中的研究煤礦開發(fā)過程中的地質問題地質問題和和礦產資源經濟問題礦產資源經濟問題。 以地質學為主體的以地質學為主體的邊緣應用學科邊緣應用學科。 礦井地質學礦井地質學是正確進行是正確進行礦井地質工作礦井地質工作的理論依據，的理論依據，礦井地質工作礦井地質工作是是礦井地質學礦井地質學發(fā)展的基礎。發(fā)展的基礎。 1. 1. 研究現狀研究現狀 礦井地質學作為獨立的學科出現較晚，上世紀

22、礦井地質學作為獨立的學科出現較晚，上世紀3040年代年代才開始有礦井地質專著問世；到才開始有礦井地質專著問世；到70年代以后，逐漸發(fā)展成年代以后，逐漸發(fā)展成為一門系統(tǒng)的獨立學科。為一門系統(tǒng)的獨立學科。 20世紀世紀70年代中期以來，隨著采煤機械化的迅速提高，年代中期以來，隨著采煤機械化的迅速提高，以前地質部門提交的精查地質勘探資料已遠遠不能滿足礦以前地質部門提交的精查地質勘探資料已遠遠不能滿足礦井設計和采區(qū)布置的需要。井設計和采區(qū)布置的需要。 因此，上世紀因此，上世紀80年代以來，我國煤田地質工作者在煤礦開年代以來，我國煤田地質工作者在煤礦開采工程采工程地質條件綜合評價地質條件綜合評價、技術研

23、究與儀器研制技術研究與儀器研制等方面做等方面做了大量工作，獲得較大進展。了大量工作，獲得較大進展。 （1）開展采區(qū)開采地質條件綜合評價和預測研究）開展采區(qū)開采地質條件綜合評價和預測研究 （2）采區(qū)高分辨三維地震勘探的研究與應用取得了突破）采區(qū)高分辨三維地震勘探的研究與應用取得了突破性進展性進展 （3）探測手段的研究取得顯著成效）探測手段的研究取得顯著成效 （4）針對高承壓水對煤礦開采的威脅，組織了）針對高承壓水對煤礦開采的威脅，組織了“六五六五”攻攻關課題、關課題、“七五七五”工業(yè)性試驗和工業(yè)性試驗和“八五八五”二期工業(yè)性試驗二期工業(yè)性試驗 （19801995）*從目前的現狀來看，我國煤炭工業(yè)高產高效礦井生產的地質保障系從目前的現狀來看，我國煤炭工業(yè)