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实践教学标本模型野外实习教学质量
《煤矿地质》是采煤、通风、地质等专业的一门专业基础课,它主要研究煤矿建井及生产的地质因素,解决煤矿开拓与开采中的地质问题。为学生后继学习和工作打好基础,煤矿地质不仅是新建矿井,矿井可持续发展以及预防水、火、瓦斯、顶板等自然灾害有力武器,同时也是指导煤矿日常生产、设计、施工的重要根据。可靠的地质资料是进行矿井设计的有效保证。因此,煤矿地质在煤矿生产中重要地位不言而喻。而该课程的教学与实践只有充分结合才能取得良好成效。
一、《煤矿地质》教学实践的重要性
《煤矿地质》实践性教强,只有学习与实践相结合,才能活学活用活用。因此在教学中,要进行大量的观察,积累实际资料,才能进行归纳、分析,将感性认识上升到理性认识,然后再指导实践。如果离开实践教学,仅靠课堂上的抽象“讲授”,学生很难接受和理解,更谈不上掌握了。如,我们在讲矿物这一节,要让学生认识一种矿物,只是从理论上讲形态和性质,讲某种矿物的颜色、条痕、透明度等等,虽然讲这一种矿物或特性讲的很详细,但学生仍然很迷茫,分不清。如果我们拿着矿物岩石标本对照矿物讲特性,让学生就很容易记住主要特征,同时让学生对同类矿物岩石进行比较,找出它们的不同之处,特征明显,易记易分辨。同时,在教学中,应用现有模型或制作一些简单的模型,让学生培养立体概念,增强学生对课程中出现的各种图件的想象力和立体概念,加强教学实践,也是上好该课,让学生掌握好该课的有效途径。
二、教学实践的方法与步骤
1.制作和利用标本、模型上好每一节课。标本、模型是《煤矿地质》课的重要教学工具,利用标本和模型也是强化理论教学的重要方法,该方法便于学生理解和接受,同时也能提高学生的学习兴趣,更符合学生认识事物的思维规律,教学时对于标本和模型可采用辨讲边演示的方法。比如,矿物、岩石教学中,让学生先看,总结特征并发现各种矿物、岩石的不同之处,再给以指导讲解,往往会取得事半功倍的效果。比如在讲授断层一节是,利用自制的教学模型给学生现场演示,并鼓励学生亲手制作,在自制的模型上量出断层的几个要素,弄清正、逆断层的本质区别。此外,对各种图件及其空间概念结合煤矿实际进行讲解,学生基本上都能理解和接受。
2.上好制图实践课,组织好现场教学。《煤矿地质》教学的矿井地质部分,配置了许多图件图表。教师在教学的过程中要充分调动学生“想象”这一思维手段来认识和理解各种地质现象,还要求老师教会学生学会将各种挂图复原到实际状态的问题,教师要力求将每一步怎样做交给学生,并让他们动手绘制,一遍不行,就多遍重复绘制,直到掌握为止。此外,还可以组织学生到现场看一看,老师在讲一讲,才能实现由形象到抽象的飞跃,因此,组织好《煤矿地质》课的现场教学也是上好这门课的必要手段。例如:地质剖面图,水平切面图,煤层底板等高线图是矿井三大基本图件。
3.组织好现场野外实习。现场实习及野外实习时巩固和深化课堂所学的理论知识,加深对有关概念的理解,培养学生的实际工作能力,也是《煤矿地质》课教学的一种教学形式。为保证实习的顺利进行,首先应该给学生介绍野外实习的工作的特点,准备好实习工具、罗盘、放大镜、地质锤,并强调安全常识,让学生明确实习目的、任务、内容和要求。在实习阶段,老师要鼓励学生自己先观察、描述,然后老师再讲解,更正学生的错误判断。形成一个在教师指导下以学生活动为主的教学过程。例如:判断断层的存在标志,确定断层两盘相对动向与断层面的产状,必须把书本上的理论知识运用到野外实践中。根据断层本身的复杂性,去粗取精,才能准确地鉴别断层性质。这些活动分小组进行,然后比较各小组的准确性。这样可大大提高学生实际动手能力,巩固学习效果,强化课堂知识的记忆,对学好这门课起到重要作用。
三、教学实践中应该注意的问题
由于《煤矿地质》是实践性较强的课程,而地质情况千差万别,因受到各种条件的限制,特别是井下空间的限制,对认识、了解、掌握各种地质情况带来了不少障碍,为此,在教学实习中,要有目的、有计划、有针对性地进行,才能收到良好效果。
1.制定适合学生特点的教学实习计划。实践教学必须按照大纲和教材统一安排,决不是越多越好。在教学中,要根据学生的实际接受能力和理解能力组织教学、实习,让课堂实习与课堂教学有机结合起来,做到边教边习,下一步现场实习积累知识,掌握要领,且不可不切实际地盲目教学。
2.边教学边积累,为实践教学奠基。实践教学开头难,根据学校实际情况。可以在现有条件下逐步开展.采用边教学边制作一些标本、模型和挂图。在平时的教学实习中,注重培养学生动手、观察、分析、判断能力,就为真正的现场实习打下了基础,也为学生在毕业设计时做到知识的融会贯通提供了条件,积累了经验。
3.教学实习做到有的放矢。在平时教学中,要结合教学现场的地质情况进行讲授。必须结合授课计划,有目的的进行。为了做到有的放矢,任课教师必须在确定前做好充分的调查。选出有代表性.典型性的地点进行。同时结合将来就业的煤矿企业地质构造特征进行,避免盲目性,真正做到学以致用,为煤矿事业培养高水平的技能型人才。
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关键词:矿井;通风;重要性
Abstract: as everyone knows the geological work is around do well the safety in production of coal mine, based on service production line, in the coal mine production safety work play a decisive role, is an indispensable work in coal mine enterprises. To do a good job in coal mine safety production work, must catch good geological work. This paper introduces the characteristics of the mine geological work, basic task, and the significance of geological research work this paper analyzes the present situation of.
Key words: coal mine; ventilation; importance
中图分类号:F407.1文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
1、引言
矿井地质工作是煤矿生产、建设开发中至关重要的组成部分,对地质工作研究程度的高低,直接影响到煤矿生产发展。为远景规划、矿区总体设计和矿井设计服务的地质工作,合称为煤炭资源勘探;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,直到矿井开来结束为止,这一时期所进行的全部地质工作。它贯穿于建井、开拓、掘进、回来,即矿井生产建设的全过程。
矿井地质工作的特点及基本任务
矿井地质学是研究煤矿生产过程中与地质有关的所有问题的学科,它是以地质学为主体,与采矿工程、环境工程、资源经济等学科密切关联的一门边缘应用学科。严格的意义上讲,该学科不具有独立性,没有自己特有的理论体系,仅仅是把地质知识应用到矿井生产中,解决矿井生产中的问题。
矿井地质的特点: 保证矿井生产建设的正常安全进行和高速发展;保证国家煤炭资源的充分开发和合理利用。
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:查明地质条件;提供地质资料;指导采掘生产;
组织矿井勘探;进行储量管理;调查伴生矿产。
3、矿井地质工作的意义
矿井地质工作具有以下意义:
①矿井地质工作的重要性
地质体是异常复杂多变的,只有在充分了解地质情况的基础上,矿井建设和煤炭生产才能达到技术合理,经济高效,否则工作就陷入盲目,不仅造成巨大的经济损失,甚至可危及安全。
②矿井地质工作的必要性
任何一项工程的建设,都离不开地质勘查。煤矿生产也不例外,从寻找煤田煤矿的规划设计矿井建设煤矿生产(出煤),每个阶段都需要不同精度、循序渐进的地质工作。
③矿井地质工作的迫切性
机械化采掘是煤炭工业发展的趋势,是科技进步的必然结果,具有高产高效、经济安全、劳动强度低和回采率高等多种优点。但机械化采掘(特别是综采)适应地质条件变化的能力低(据统计,我国综采工作面开机率为29%),因此,在生产过程中迫切需要准确查明和预测地质条件的变化。
4、矿井地质研究工作的现状分析
矿井地质学是研究煤矿开发过程中的地质问题和矿产资源经济问题的理论和方法。它是以地质学为主体的边缘应用学科。矿井地质学是正确进行矿井地质工作的理论依据,矿井地质工作是矿井地质学发展的基础。
①煤矿安全高效开采地质保障系统的研究
煤矿地质安全保障系统其内涵为:采取以地质构造量化预测评价为先导,井下物探、钻探相配套的工作面超前综合探测的技术途径。地质安全保障系统包括两大主题,即生产地质保障和安全地质保障。具体就是说:一是准确地查明采区乃至工作面的开采地质条件,特别是采区和工作面内隐伏构造及顶底板条件,以保障综采工作面的顺利展开;二是有效预测和防治诸如煤与瓦斯突出、突水等矿井地质灾害,以保障煤矿的安全生产。
总之,根据高产高效矿井机械化、集中化程度高的特点,以地质量化预测为先导,以物探、钻探等综合技术为手段,依托先进的计算机技术实现地质工作的动态管理。为综采工作面的开采设计和安全生产提供可靠的地质保障。
②井下探测技术的应用
井下探测技术的推广应用、总结提高,促进了矿井地质学科的技术进步。当前主要应用的技术:无线电波坑道透视技术、瑞利波探测技术、地质雷达探测技术、井下直流电法探测技术、槽波地震探测技术、CT探测技术等等。
③信息技术的普及应用
[1]计算机的应用得到普及
随着计算机的普及和应用,矿井地质工作中计算机的应用有了较大的进展。在资料的管理、物探数据及图象的处理、动态的监测等方面都得到了应用。
[2]GIS在矿区的应用
GIS是以采集、计算、存储、分析、管理和应用一切与空间地理分布有关数据的计算机系统。矿区的GIS可以将所有矿山测量的信息包含进去,经过数据处理,为矿区的生产管理、数据检索、环境保护、事故处理和规划开发等提供决策依据。将图形数据和非图形数据统一处理,直接为煤矿生产服务
④煤矿地质灾害的研究
煤矿地质灾害包括地面塌陷、井筒变型、软岩巷道变形破坏、突水淹井事故、煤岩瓦斯突出等,深入开展这方面的研究,对避免或减少事故的发生、保障煤矿的安全生产、改善工人的劳动条件,都有着十分重要的意义
⑤煤矿陷落柱研究
煤矿岩溶陷落柱是影响煤矿生产的地质因素之一。加强对煤矿岩溶陷落柱的成因、分布规律、对生产的影响及防治技术的研究具有重要意义。
⑥煤系硬质高岭土矿的开发应用
煤系共生硬质高岭土矿资源分布广,储量大,质量较好,具有较大的资源优势。
⑦矿井水资源化的处理技术
我国煤矿矿井废水处理与回用研究起步较晚,且处理率较低。近几年,中国统配煤矿总公司所属各矿对矿井水的处理,尤其是深度处理方面的工作才逐步展开,环保工作者积极研究矿井水处理和合理利用的有效方法 。
⑧ 煤中微量元素的研究等
近年来,对煤中有害元素的赋存与分布进行调查研究受到重视。我国也开始调查研究煤(包括煤矸石)中有害元素以及在洗选、燃烧等加工利用过程中的富集、变化及其对环境的影响。
5、结论
总之,矿井地质工作在煤矿安全生产中起着重要的先导作用,做好矿井地质工作,对瓦斯事故、水灾事故及顶板事故的发生具有重要的作用,从而保证煤矿安全生产,提高煤矿生产效率及经济效益。在煤矿企业中,只有正确认识矿井地质工作的性质和特点,才能对本企业进行科学的管理和决策,把工作开展的更好,因此,矿井地质既是一项专业技术工作,同时又同生产实际紧密相关,对煤矿安全生产起着举足轻重的作用。
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论文参考文献的撰写是要有真实的科学依据的,如果参考文献没有科学依据,那么就不算是科学论文,我们在论文的写作过程当中不能忽略了科学的继承性,这是反映作者科学作风和态度的表现。下面是千里马网站小编整理的关于煤矿论文参考文献,供大家阅读赏析。
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我校是率先开设煤层气抽采技术专业的高职院校之一,该专业于2010年申报成功,2011年开始招生,现在校学生共174人,第一届毕业生已全部就业。我校煤层气抽采技术专业是矿井通风与安全专业群中专业之一,也是矿井通风技术,安全技术管理专业向矿井瓦斯防治方向的一次延展和深入,侧重点在于煤矿井下煤层气抽采技术和管理。该专业立足于实际能力培养,主要涵盖煤矿井下开采、通风、监控、抽采、安全管理等方面学科,构建以煤层气开发与利用的设计、施工管理等工程技术为主线,兼顾相关知识、素质教育,培养出综合素质高、适应市场能力强的应用型高端技能专门人才的课程体系。
2目前存在问题
2.1课程定位的局限性
我院该专业毕业生主要面向煤层气开发企业和矿山企业,但现课程设置中较少涉及煤层气地面开采与利用,学生毕业后尚不具备到煤层气、页岩气相关企业进行地面开发、设计、施工及管理所需的技能、知识和专业素质,学生无法到地面开采的相关企业工作,尚不能扩展学生就业的需要。
2.2课程设置不尽合理,教学内容有待调整
该专业的课程设置是在我校煤矿开采技术、矿井通风与安全的相关课程较简单综合,造成部分教学内容不足。如地质课程,仅开设了普通地质、瓦斯地质,但该专业的地质课程应涵盖的矿床学中的煤地质学、石油天然气地质学,煤层气地质的基础理论和基础知识较少涉及,这些在《瓦斯地质课程教学内容探讨》中有详细论述。如瓦斯防治和煤层气抽采技术的课程设置部分内容重复,在瓦斯防治中已涉及了瓦斯抽采的部分内容,且深度较浅。
2.3教材体系建设薄弱,教材空缺现象突出
该专业的许多课程多来自于相关专业,因专业差异以及教材编者知识结构局限性,国家规划教材很少,所用教材只是编者专著或别的专业的适用教材,通识性差,对该专业并不完全适用,造成学生知识的掌握与实践脱钩或者实用性不强。很多课程还没有教材,授课教师只能根据自己的学识,在众多教材、专著内选择认为适合的内容进行授课,授课内容零散,涉及学科理论深浅不一,缺乏系统性、通识性和科学性。如煤层气勘探与开发,包括了煤层气地质、煤层气开发、煤层气利用等众多课程的教学内容,针对性不足。
3煤层气抽采技术专业课程设计与构建
3.1煤层气抽采技术体系分析
煤层气赋存状态、控气地质因素、产出机理、开采方式、产出特征的不同导致其赋存与产出均有其显著的特殊性,鉴于此,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又有区别的复杂技术系统。煤层气勘探与开发技术主要包括勘探技术、开采技术以及协同开采三大技术体系,勘探技术包括地球物理、地球化学、钻探3类方法,以及地质分析与选区的综合技术;地面开采的程序主要包括钻井、固井、完井和地面井增产技术及排采技术;矿井井下抽采技术中的模块化区域递进式抽采技术、分源双系统抽采技术、保护层抽采技术、卸压层抽采技术和采空区抽采技术等;在煤气共采技术形成了煤与煤层气协调开发的时间顺序、空间衔接和开发技术途径,形成了煤层气立体抽采工艺与配套技术;地面集输工艺较简单,一般为“井场一采气管道一集气站一集气管道一处理厂一输气管网”的工艺流程。
3.2根据所需技术体系分析课程设置
煤层气地面抽采技术是一项复杂的系统工程,涉及地质资源与地质工程、石油天然气工程、矿业工程等众多学科,煤层气藏的特殊性决定了我国的煤层气开采必须要具有针对性措施,需要煤田地质学与天然气地质学紧密结合、煤储层理论与常规天然气藏工程技术紧密结合、煤层气排采技术与钻完井紧密结合。因此,煤层气抽采技术专业要求掌握或熟悉地质学、煤层气及煤炭资源地质勘探与开发、煤矿安全生产和安全减灾、井下煤矿瓦斯抽采、地面煤层气(瓦斯)开采、储运与输送等多方面的技术,分析各院校煤层气相关专业课程开设情况,主要开设了包括涉及地质、力学、勘探、煤矿开采与安全、地面抽采技术、地面集输配技术、钻井与抽采设备、煤层气综合利用、管理等多方面的课程。
3.3专业课程设计
根据煤层气勘探与开发技术的特点,结合我校该专业主要是基于云贵川渝等煤炭行业及煤层气、页岩气开发企业的实际情况,在学校地质、煤矿开采技术、矿井通风与安全等专业的基础上设计该专业课程。课程设置主要考虑知识与所需能力相适应;岗位技能和应用型人才培养的要求相适应;与行业需求、企业需求相适应;与专业学习的需要相适应,使学生的知识、能力、素质协调发展等原则,主要设置有以下几大类专业课程,以满足学生在毕业后可在煤矿、煤层气、页岩气等相关企业单位的基本知识和技能要求,并为后续成长打下较好的基础。地质类课程:普通地质、煤矿地质、瓦斯地质、煤层气地质。力学类:矿山工程力学、流体力学、岩石力学。煤矿开采类:矿井开采与掘进、矿井通风、煤矿安全技术。井下抽采类:煤层气抽采技术、安全检测与监控、防突规范与管理。地面开采类:煤层气开采技术、钻井与完井技术、测井监测技术、煤层气输配技术、煤层气抽采设备及维护。其他:工程制图、AUTOCAD、流体机械、现代企业管理、安全评价技术、环保概论与煤层气综合利用、事故应急救援。
3.4专业课程构建
为更好地达到该专业人才培养目标,将课程构建分成了公共课程、专业必修课、实践课程、专业选修课四大方面。在完成大学基本素质教育即(公共课程)的前提下,对应未来就业岗位(群)所需的专门技能设置了专业基础课和专业课,并结合我校特点开设了一般的实习实训课程和增设了技能鉴定这一教学和考核实践教学内容,还为扩大学生的知识面和职业素质设置了一组专业选修课。公共课程主要包括了思想政治、英语、数学、计算机、体育、应用文写作等。专业必修课:工程制图与CAD、普通地质与煤矿地质、瓦斯地质、煤层气地质、矿山工程力学、流体力学与流体机械、矿井开采与掘进、矿井通风、矿井灾害防治、安全检测与监控、煤层气抽采技术、煤层气开采技术、钻井与完井技术、煤层气输配技术、煤层气抽采设备及维护、测井监测技术、现代企业管理。实践教学课程贯穿与整个教学活动当中,分为课程实训和集中实习两大部分,除了一般工科专业的入学教育、军训、公益劳动、毕业实习及毕业论文(设计)等实践课程外,针对本专业的特点,特设置了地质认识实习、煤矿(煤层气)认识实习,瓦斯灾害防治、抽采工程顶岗实习及其设计、安全检测与控制课程设计等实践教学活动。实践教学中增设了瓦斯检查工、煤矿抽采工、钻井工、煤矿防突工等技能鉴定实训内容。专业选修课:环保概论与煤层气综合利用、防突规范与管理、事故应急救援、安全评价技术、工程项目管理。
4结语
(1)我校在办该专业之初,将专业定位于地面开采与井下抽采两个方面,面临煤炭行业困难时期,生源不足以开设两个方面,急需整合此两个方向一并教学,经过教学实践,该课程设置能够较好的融合地面开采与煤矿井下瓦斯抽采两个方向,课程设置中体现了“适专业,宽口径”的目标,能够基本满足行业人才的需求,也扩展了学生就业的需要。
【关键词】软岩巷道 沿空掘进 探放水施工工序
【Abstract】 Qi nan coal mine, huaibei mining industry group, more for soft rock tunnel excavation and ore complicated hydrogeological conditions, combined with the roadway driving along goaf mining face generally used to decorate, and section old pond water water amount is larger, the old pond water into the head-on, the support, the coal deposition, construction difficulty bigger, progress is slow, water prevention and control work harder.Safety problems during the mine for tunneling along the drain design, and according to the actual site construction roadway driving along goaf of out put old empty water technology was improved, reducing the labor intensity of workers, improve the security and comprehensive tunneling single during drain into the level.This mine drain construction method for similar conditions, has a certain reference significance.
【Keywords】 Soft rock roadways;Drifting along;Drain construction process
以往,煤巷沿空探放水施工期间的施工工序是按照先施工到停头位置,然后再施工探放水硐室后,再在硐室内进行探放水施工,但是在软岩巷道内,由于巷帮岩性较差,尤其是遇到泥岩时,容易造成片帮、掉顶现象,不利于探放水的安全施工,我单位在进行沿空施工探放老塘水时把施工工序进行调整,每轮在施工到位后,先加固放水位置的支架后直接在巷帮进行放水,待探放结束后,此时再在放水位置进行导通,依次进行下一轮施工,提高了安全系数,减少了工人的劳动强度。
1 工程概况
水文地质情况。根据地质提供的资料,施工工作面水文地质条件复杂,主要受采空区积水威胁和上部四含水以及71煤层顶板砂岩裂隙水的影响。
施工巷道探水警戒线范围及积水量的确定。老塘采空区内积水长度约500m的巷道向采空区延展15~60m范围内一个近似长方形块段存有积水,积水区标高-383.5~-401.3,积水长度500m,水头高度17.8m,积水面积约18900m2,根据采空区积水量计算公式:
Q=KMS/cosα
M取平均采高3.0m,K取0.4,则721采空区积水量约23000m3,动水补给量约2m3/h。
施工巷道沿上一区段采空区施工,与老塘机巷巷留设净煤柱5m,在不进行探放水的情况下上区段采空区积水有可能突破煤柱涌入该施工巷道,对安全威胁较大。需按照“预测预报、有疑必探,先探后掘、先治后采”的原则,采取防、堵、疏、截的综合治理措施,进行探放水工作。
2 探放水工程设计
2.1 程施工目的
查明上区段工作面采空区内的积水和瓦斯富集情况,排放采空区内的积水,确保巷道安全施工。
2.2 技术要求
2.2.1 钻孔位置
(1)巷道施工至“f7”点前3.9m开始施工第一轮探放水钻孔,以后根据煤层倾角,按照水头高度不超过1.0米施工一轮钻孔,共设计18轮钻孔。⑵在每轮钻孔施工前在巷道右帮施工一排水硐室(规格:高×宽×深=2.0×2.0×2.5m),并在硐室内施工一临时水仓(规格:长×宽×深=1.5×1.2×1.0m),作为探放水排水水仓。
2.2.2 钻孔参数
每轮设计两组钻孔,每组3个孔均开口于巷道右帮呈扇形布置,第一组钻孔开孔于巷道顶板下1.8m,第二组钻孔开口于巷道顶板下2.5m,其中1#孔垂直于巷道右帮,2#、3#孔与1#孔夹角15°呈扇形布置,钻孔仰角0~15°,深度不少于8m,以打透采空区为准(图1、2)。
2.2.3 施工要求
(1)每个钻孔打透采空区后要来回疏孔,如钻孔有出水现象,要求现场施工人员根据水压及数量大小适当增加钻孔数量(必须在地测部门专业人员现场指导下增加钻孔数量)。
(2)施工单位加强打钻附近支架的支护工作,确保打钻及排水工作全顺利进行。
(3)为防老塘瓦斯沿孔涌出,在每轮钻孔放水结束后,施工单位必须用炮泥对钻孔进行封孔,封孔长度不小于3m。
2.2.4 泄水巷施工
(1)为确保积水排净,根据煤层倾角,按照水头高度5.0米施工一条泄水巷(共设计施工3条泄水巷)与采空区连通泄水。
(2)泄水巷施工结束后要求打封闭;标高最低点的泄水巷施工结束后,要求在封闭时底部埋设3趟4寸管路与采空区连通做泄水用,并在管口一端焊铁篦子,确保管路能正常排水(所用弯头、管路等材料由通风区负责提供)。
(3)泄水巷内留设排水能力为25m3/h电泵一台,与主排水管路相连。
2.2.5 排水要求
迎头排水硐室的临时水仓安设排水能力为50m3/h四台(两台备用),敷设一趟4寸排水管路并跟进排水,双回路供电,以确保打钻出水后,水能够及时排出。
3 设计变更
(1)每轮进尺施工到位后停头加固迎头4m范围的支架。
(2)直接在巷道内施工沉淀池从巷帮施工钻孔进行排放水。
(3)待探放介绍后再施工硐室并与老塘导通进行效果检验,确保安全后再进行下一轮施工。
4 探放前的准备工作
(1)掘进巷道施工单位为探放水实施单位的责任主体,严格执行预测预报、探放、效果检验、综合防护的四位一体无压探放水措施。在接到地测部门下发的允许进尺单的情况下,方可恢复进尺,严禁超尺,确保安全施工。
(2)对现施工的巷道(软岩沿空掘进)供电系统进行改造,确保双回路供电(一路1140V,一路660V)排水系统正常排水。
(3)每轮掘进之停头位置后,排水管路延至迎头,双回路排水电泵挪至水仓内并确保正常运转后,联系地测科进行探放及排水施工。
5 探放水施工
备用泵(两台)距迎头不超过100m,备用泵变头要连接好,确保能直接使用。坏泵及时更换,确保备用泵的数量。
探放水期间每班要安排2名人员进行探放水工作,探放水人员必须熟悉供电系统和泵的性能,能够熟练操作开关或更换泵。在排水正常的情况下,若钻孔出水量较小或堵塞,探放水人员要及时补打和疏放探放水钻孔,并及时清理水仓淤煤,确保正常排水。严禁将水流入巷道,把巷道做为水仓排水,水仓容积不小于3m3。每班排水情况要及时认真记录兵向相关单位汇报。
电泵复合线不低于20m;为防止水大造成开关进水,可把电泵开关悬吊固定吊在巷帮。
探放水的安全管理:
(1)施工要求:1)地测部门控制距离,到达打钻位置及时与本单位联系。2)在施工每组钻孔时,先施工距底板高的一组钻孔,后施工距底板小的一组。3)探放水期间若钻孔出水量较大,需将采空区内的积水排尽方可继续施工下个钻孔。4)每个钻孔打透采空区后要来回疏孔,如钻孔有出水现象,要求现场施工人员根据水压及水量大小适当进行疏孔或封堵;在出现钻孔无水或水量减小并正常疏孔的情况时,在地测部门专业人员指导下可增加钻孔数量进行排放水施工。5)钻孔施工结束后,由地测科等有关单位人员确认无水后,施工单位根据地测科允许施工距离进尺,进尺到位后通知施工单位打钻人员进行下一轮探放水工作。
(2)探放水施工:1)采用德国手持FIV型钻机,φ42mm钻径;钻孔采用风钻配合腾马钻杆施工,腾马钻杆每根长1m,依次加长,最终孔深8~10m。若采空区煤层较硬,风动钻机无法满足探放水需要,则使用TXU-75型矿用隔爆钻机。2)施工人员进入作业现场以后,首先对周围的环境及顶板支护情况、排水管路是否通畅进行确认,确保无隐患后方可施工。钻孔施工期间安设专人进行排水工作,并监测水量,以便及时撤出人员。3)钻场及附近5米范围内必须加强支护,防止片帮漏顶伤人,保证巷道后路畅通。4)每轮探放水施工前为防止迎头煤壁片帮伤人,迎头必须正规使用与断面相符的矿加工的金属防片帮网。防片帮网采用梁式固定骨架网,防片帮设施必须生根牢固(骨架上有固定在前探梁前端的固定装置)。其尺寸必须与巷道断面相匹配,且安装时距顶板不大于100mm、两帮不大于200mm的间隙,距底板不大于0.8m,防片帮网上部应紧贴最迎头的棚梁、下部应紧贴煤(岩)壁。下山施工时,固定在前探梁上的底座必须与前探梁进行固定,防止下滑。5)若断面山墙岩性差易超前片帮,可能会造成超前抽冒,探放水施工前需对迎头山墙煤岩断面采取挂网打锚杆封闭,防止超前片帮。6)探放老空水前,地测单位要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压,探放水时,必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员;探放水孔必须打中老空水体,并要监视放水全过程,核对放水量,直到老空水放完为止;钻孔接近老空,预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时,必须有瓦斯检查工现场跟班,检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过规程规定时,必须立即停止钻进,切断电源,撤出人员,并报告矿调度室,及时处理。7)钻孔施工过程中如果发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大,以及有顶钻、卡钻等异状时,必须停止钻进,但不得拔出钻杆,现场负责人员及施工人员应立即向矿调度及相关部门汇报,并派人监测水情。如发现情况危急时,必须立即撤出受水威胁地区的人员,然后采取措施进行处理。
(3)打钻人员应了解突水预兆:迎头顶板、煤壁、两帮滴淋水变化情况,如挂红、挂汗、空气变冷、产生雾气、有水叫声、顶板淋水明显加大、顶板来压、底鼓并产生裂隙、伴有水涌出、迎头煤岩壁涌水、压力水流、水色发浑、有臭味等现象,必须立即停止施工,及时向矿有关单位及矿领导汇报,并采取措施处理。
6 结语
为防止井下老塘水灾事故,必须根据巷道的不同岩性、不同的施工地点及工艺采取相应的探放方式,且实际生产中,要根据巷道的围岩状况及时修正探放参数,技术上制订切实可行的安全措施,严格按技术措施执行,除此之外,还应考虑人的素质的培养及管理的加强,对基层管理干部和作业人员要定时进行安全技术培训,提高人的素质。因此,在掘进探放水工作面中,做好安全管理,并且应用适当的安全技术措施,就能够很好地防止事故的发生,从而使探放水及掘进工作稳定安全进行,保证安全生产。
参考文献:
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[关键词]地质 构造 煤层 矿山
中图分类号:TDI63 文献标识码:B
1 煤层的形态与结构
1.1 煤层的形态
煤层和其他沉积岩一样,在形成的初期,通常是层状埋藏的,具有明显的连续性,厚度也较为均匀,但由于受沉积条件和地壳运动的影响,也存在似层状和非层状的煤层。因此,煤层按其形态可分层状煤层、似层状煤层和非层状煤层三种。
(1)层状煤层:煤层厚度稳定,无明显变化,分布面积较大。
(2)似层状煤层:煤层厚度变化大,厚薄悬殊,但仍然较连续。如藕节状煤层、串珠状煤层和瓜藤状煤层。
(3)非层状煤层:煤层厚度变化极大,由一个个孤立的煤包体断续分布组成,层位连续不明显,常有大范围的尖灭。如鸡窝状煤层、豆状煤层等。
2 煤层的厚度与产状
2.1 煤层的厚度
根据煤层的产状、煤质、开采方法以及当地对煤需求情况,综合当代煤炭开采技术和经济条件,确定出可采的最小的煤层厚度叫最低可采厚度。低于最低可采厚度的煤层一般叫不可采煤层,大于最代可采厚度的煤层叫可采煤层。在复杂结构煤层中,煤层厚度可分为总厚度和有益厚度。总厚度是指包括夹石在内煤层的全厚,有益厚度是指除去夹石的纯厚度。
根据开采技术的特点及开采技术的影响,煤层厚度可分为三类:厚度在1.3米以上的为薄煤层,1.3―3.5m厚的为中厚煤层,厚度在3.5m米以上的为厚煤层,在煤矿生产中,习惯上把厚度8.0m以上的称为巨厚煤层。
2.2 煤层产状
煤层在地壳中赋存的状态及其展布方向称为煤层的产状。煤层的空间位置及特点通常用产状要素来描述。
走向:倾斜岩层层面与假象水平面的交线叫走向线。走向线的方向叫走向。
倾向:煤层层面与假象水平面所夹的最大的锐角叫倾角。
3 地质构造
沉积岩层和煤层在其形成初期,一般都是水平或近水平的,并在一定范围内连续完整的。但是,后来受到地壳运动的影响,使煤岩层的形态和产状发生了变化。甚至产生裂缝和错动,使岩层失去完整性。这些由地壳运动而造成的煤岩层空间形态的变化,或由地壳运动造成岩层的空间形态称为地质构造。
地质构造一般包括单斜构造、褶皱构造和断裂构造。地质构造是影响煤矿安全和生产的各种因素中最为生要因素。
3.1 单斜构造
在一定的范围内,一套岩层大致向同一个方向倾斜并且倾角变化不大的煤岩层的空间位置和形态叫单斜构造。在较大的区域范围内,单斜构造往往是其它构造的一分部,如褶曲的一翼或断层的一盘。描述单斜构造空间位置和形态最常用的方法是煤岩层的产状要素。
3.2 褶皱构造
岩层受地壳运动的作用,被挤压的弯弯曲曲,但仍保持着连续完整性,岩层的这种构造形态叫褶皱构造。褶皱构造是岩层柔性变形的结果。褶皱构造的基本单位是褶曲,褶曲是褶皱构造的一个弯曲,褶贡有两种基本类型。即背斜和向斜,背斜和向斜往往是相间存在的。
(1)背斜:层面向上曲,中心岩性较老,两翼渐老,两翼渐新,两翼岩层倾几相背。
(2)向斜:层面向下弯曲,中心岩性较新,两翼渐老,两翼岩层倾向相向。
4 煤层地质构造及其对影响煤矿安全生产的主要因素
4.1 地质构造对煤层自燃影响的因素
煤层中的裂隙主要是内生裂隙和外生裂隙。
(1)内生裂隙:煤层在煤化作用过程中因成煤物质结构、构造等的变化而产生的裂隙,一般面平且直,一般不切入到其它煤层中。
(2)外生裂隙:煤层形成后,由于区域构造变动而在煤层中发育的裂缝。通常成组出现,方向性明显,裂隙面较平直,延伸远,可切入其它煤层,甚至煤的顶底板岩层。
裂隙影响煤层的供氧条件,它们的存在可以增大煤氧接触面积, 从而导致煤层自燃初期的低温氧化阶段顺利进行。
4.2 孔隙对煤层自燃的影响的因素
煤层中的孔隙主要是原生孔隙和次生孔隙。
(1)原生孔隙:煤层在沉积时,沉积物颗粒之间生成粒间孔和植物各组织内部的胞腔, 共同组成煤层的原生孔隙。
(2)次生孔隙:煤层在煤化作用过程中,原生矿物结晶溶蚀而形成的孔隙,因淋滤、溶蚀等作用形成的粒间孔隙,以及煤化作用过程中因甲烷等气体的逸出而留下的孔隙等,共同组成煤层的次生孔隙。
地质构造对煤层自燃的影响很大。裂隙、孔隙、褶皱和断层的数量、规模影响煤层的供氧条件,它们的存在可以增大煤氧接触面积,从而导致煤层自燃初期的低温氧化阶段顺利进行;裂隙和断层也是煤火燃烧过程中物质和能量的喷出通道;断层的性质可决定煤火是否继续向煤层深部发展;褶皱可控制煤低温氧化释放出的热量聚集,如果背斜核部有封闭性好、导热性差的煤层顶板,那么此处是煤层聚热增温的良好场所,也是易于自燃的地方。
4.3 褶皱对煤层自燃的影响的因素
褶皱通过控制煤层氧化释放出的热量的运移方向和聚集状况来影响煤层的自燃。在背斜位置,煤层低温氧化释放出的热量就会运移到背斜的核部,如果核部的煤层顶板是渗透性较差的泥岩、页岩,那么核部处就会集聚大量的热量,从而使煤体温度升高,继而发生自燃。
4.4 断层对煤层自燃的影响的因素
在没有受到采动影响的煤层中,断层的数量、规模、性质和走向对煤层通气供氧影响很大,直接影响到煤层的自燃。煤层自燃后,火焰蔓延的方向受断层的性质和断距大小的影响。在正断层位置,煤层被断开,阻止了火焰向煤层深部蔓延。当火焰蔓延到正断层处时,由于煤层已经被断层切断,火焰在此结束蔓延趋势。当正断层完全切断煤层时,断层位置成为天然的防火墙。在逆断层附近,一旦断距较小,就会使煤层发生重复,煤层厚度增大,而厚度又是煤层自燃的一个必不可少的条件,所以煤层自燃会在逆断层处发展和蔓延。当有多个煤层且间距较小时,断层的存在则会引起不同煤层之间的煤火相互贯通,燃烧煤层可导致不同层的煤燃烧。
4.5 构造应力对矿区采动损害影响的因素
由于构造应力的作用,可以改变采动影响下的岩层移动方向和移动量的大小,同时也影响井下巷道的变形破坏模式。如果煤矿区处于挤压构造应力场中,在煤层未开采之前,侧向挤压应力早己存在,它使煤层覆岩有向上弯曲的趋势;在煤层被采出后,覆岩重力首先克服侧向力造成的向上的弯矩,剩余的垂向力才引起煤层顶板向下弯曲变形。同时,由于侧向挤压构造应力的存在,使岩体所受围压升高,必将使岩体的力学强度增加,从而减小煤层开采对覆岩的损害。
另一方面,由于岩石的抗拉强度最低,在受拉张应力作用后,很容易产生张节理,使岩层的连续性遭到破坏,失去内聚力;拉张应力的作用可以抵消一部分因重力作用在岩层中产生的水平关联应力,从而使岩块受到的侧向夹持力减小甚至消失,很容易在重力作用下失稳沉降,即使拉张应力不足以使岩层破断,也会使岩体的围压降低,从而导致岩体强度的下降。为了保护煤矿区地质环境,煤炭资源开发活动必须要有一个度,要把开采强度限制在煤矿区地质环境可以承受的范围之内。
5 结论
综上所述,地质构造对煤矿安全生产分析,一是对煤与瓦斯突出影响的定量化分析;二是对煤层自燃的定量化分析;二是对矿区采动损害的定量化分析,认真研究分析这些地质因素,找出规律,制定有效的防治措施,才能确保煤矿安全生产。
参考文献:
[1]谢仁海,渠天祥,钱光谟.构造地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007.
[2]巩望旭.矿井地质[M].北京:煤炭工业出版社,2007.
[关键词]煤矿矿山;地质测量;空间信息;相关技术
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)06-0029-01
一、煤矿矿山地质测量空间信息系统开发
随着科学技术的不断发展与进步,煤矿矿山地质测量也逐渐通过多样化的测量技术,提升了地质测量的质量与效率。煤矿矿山地质测量的主要研究内容为地质构造规律、发育特征等,通过地质测量,能够令煤矿的安全生产得到一定的保障。我国由于煤矿地质条件相对复杂,存在着一些断层、岩浆岩侵入、褶曲等现象,严重影响到了煤矿的安全生产。因此,有必要对现代化的煤矿矿山地质测量技术与系统进行研究。相关资料表明,信息技术活跃程度高的、动态的煤矿矿山地质信息能够有效保证煤矿的安全、高效生产,因此煤矿矿山地质测量空间信息系统应运而生。传统人工去收集、整理煤矿矿山地质测量信息已经无法满足煤矿生产的实际需求,也无法适应煤矿生产的发展要求了,特别是对于在煤矿中发生的重大事故来讲,传统人工手段无法及时为经营管理者提供决策依据。因此,利用信息网络技术,来实现对煤矿矿山的地质测量与分析,实现井下突发事件的快速分析与处理是十分必要的。就煤矿矿山地质测量系统的开发来讲,主要包括两种途径实现。
第一,通过绘图系统或是通用GIS系统平台实现二次开发应用。目前采用的绘图系统多为AutoCAD、Micro Station。AutoCAD是美国在1982年开发设计的计算机辅助设计软件,能够用来进行二维绘图、绘制、设计文档以及一些比较基本的三维设计,是目前较为流行的一种绘图工具,但是此软件操作起来较为复杂,并且适用范围十分广泛,可以用在各个行业当中,对于煤矿矿山地质测量来讲,针对性与适用性相对较差。Micro Station是与AutoCAD齐名的一种设计软件,DGN为专用格式,同时兼容AutoCAD和DWG、DXF等多种格式,但是此软件也存在着一些明显的不足之处,例如在选择符号时较为麻烦、预制库中的符号量较小、地图符号不具备通用性等。GlS技术凭借着超强的通用性与开发性受到了普遍的喜爱,在煤矿矿山地质测量过程中,也能够通过GIS系统实现地质测量,同时还能够对各种资源环境信息进行有效的整理与管理,还能够通过快速与重复性的分析测试,实现对资源环境和实践模式的管理,通过动态监测和比较分析,能够令工作效率与效益得到很大程度的提升。但是与此同时,由于煤矿矿山地震本身就具有一定的复杂性与多解性,因此在实际应用过程中,此软件依然无法满足工作者与地质学家的使用需求。
第二,通过自主版权的煤矿专用GIS系统平台实现开发应用。煤矿矿山专用的GIS系统平台,能够结合实际煤矿生产情况与特点,对生产的全过程进行跟踪,很好的解决了在煤矿生产、开采过程中可能会出现新地质情况的问题,并且还能够加强对储量的管理水平,提升了资源的回收率与使用率。自主版权的煤矿专用GIS系统在实际使用过程中难度较大,此系统的首选语言为c++,通过Oracle7、Sybase、Dd2、SQLSever等实现属性数据的管理。在煤矿矿山地质测量GISX[~台的设计中,层次结构的图形数据结构设计是一种十分理想的选择,不仅描述十分方便,同时管理也十分科学、简单。并且作为一个专业的图形数据库,必须要对其专业特征进行充分考虑。首先,此系统有独特的点型、线型、符号等,其次能够按照低层时代的顺序进行,再次在各个地层、地层和构造、各个构造之间都是空间拓扑关系,最后能够使空间关系逐渐明朗,具备动态特征。基于上述,自主版权的煤矿专用GIS系统平台开发应用是具备稳定性、可操作性、科学性和合理性的。
二、煤矿矿山空间信息系统相关技术
煤矿矿山地质测量空间信息系统可以说是目前信息技术飞速发展与广泛应用的必然产物。上文主要针对煤矿矿山空间信息系统的开发进行阐述,那么在此基础之上,有必要对空间信息系统的关键技术进行分析。
(一)煤矿矿山地质测量空间信息数据的采集
在空间信息数据的采集过程中,主要是通过遥感器来实现信息与资源的探测,并通过数字摄影技术与全球定位系统实现传递和定位,通过测量手段实现数据的汇总和分析。煤矿资源在探测过程中,同时土质和地质资源的分析,制定出施工技术与手段,煤矿矿山采掘和生产过程的活跃程度与动态特征十分明显,因此为了保证生产的安全性与有序性,必须要进行煤矿矿山的地质测量。通过数据库能够实现对各项资料、信息、数据的统一管理和分析。数据库中主要包括煤矿地质、水文地质、测量、采掘、储量等各种基本信息,数据库的功能必须要能够满足不同使用者对这些信息、数据的查询、录入、修改、统计、整理等需求,同时还要为计算机的成图提供数据接口。通常来讲,一些已经经过多年开采时间的煤矿矿山都拥有大量的资料数据和图纸,因此在地质测量过程中,不仅仅要通过高科技的信息技术手段进行,同时还要结合现有的开发方式、探查手段等进行。
(二)GIS平台的设计
通过前文分析可知,GIS平台是比较适合煤矿矿山地质测量的一种系统。首先,用通过面向对象的软件开发方法OMT,对需要解决的问题进行抽象,并建立起简化的模型,以便能够全方位、多层次的捕捉问题空间的信息,具有层次结构的图形数据结构是十分理想的选择。通过面向对象技术与wlndows驱动结构能够令GIS平台以及相应软件的开发有质的飞跃。同时,对象的可封装性与继承性,使得软件的模块化、可操作性等都有了很大程度的提升。
(三)煤矿矿山地质测量空间信息系统的发展展望
[关键词]地温 热风压 防治措施
[中图分类号] X752 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-2-332-1
1矿井概况
(1)邵武煤业公司晒口煤矿是福建省唯一的单一中厚煤层开采矿井,井田开拓方式为(平峒―斜井)联合开拓,+186m主斜井、+193m副斜井、新副井都至-200m水平,矿井分四个水平开采(+190m、-40m、-200m、-400m),目前已经开拓到-400m水平,主平硐地面标高+190m,采煤方法为井下采煤―采用壁式冒落采煤法与残柱式采煤法相结合。采煤工艺为煤电钻钻眼,爆破落煤,V型链板机或溜槽出煤,单体液压支柱、型钢或木点柱支护,回柱提升机回柱,跨落法管理顶板。区段石门采用蓄电池电机车牵引串矿车运煤,大巷运输采用ZK7-6/250型架线电机车牵引串车运输,新副井负责提矸和矿井下人、下料,箕斗井用箕斗车负责+190以下水平的煤炭提升。
(2)晒口煤矿矿井通风方式为中央分列式,即中央边界式。通风方法为抽出式通风。矿井进风有新副井、新进风井、箕斗井、二号井风井和九渡坑风井五个风井进风,矿井回风由+190主平峒和鹰山风井两风井回风。
(3)晒口煤矿当前开采深度近600米。按正常地温梯度计算,采矿向深部发展,温度越来越高,矿井气象条件逐渐恶化,矿井-400m气温高达30~33℃,直接危害工人健康和劳动生产率的提高。当前地温问题已成为晒口煤矿安全生产中的一个重要问题。 根据目前掌握的地温分布状况,分析影响地温升高的地质因素,提出采取经济合理的降温措施。
(4)矿区年平均气温17.93℃,一般于7、8、9月份气温较高,最高温度达到40℃;恒温带深度在320m,恒温带温度为20.6℃,地温梯度为0.6~3.2℃/100m,一般小于3℃/100m。历年回风流最高温度为30℃,今年以来采掘工作面,回风流最高温度达31℃,恶化了井下劳动条件,而且随着矿井向深部延深,热害问题将日益突出。
2地温的危害
(1)形成热风压:地温升高紊乱矿井通风系统,出现局部风流滞或循环风。如晒口煤矿Ⅴ采区三片、四片,Ⅵ采区四片、五片和Ⅶ采区四片,都存在由于地温作用,形成热风压,造成-200m以下采掘工作面通风系统紊乱。
(2)职工劳动效率降低,人身事故概率增大。由于高温的影响,作业人员劳动能力下降,疲劳程度加速,中枢神经兴奋减弱,作业过程中易发生安全事故。
(3)作业人员生理反映不适。在高温高湿井下环境中作业,人员出汗多,人体失水严重,体内电解质失衡,出现体温升高,心率加快、主观感觉不适,热感头痛、心悸无力、抵抗力下降等症状;易患感冒、红眼病等疾病,据不完全统计,高温区作业人员特别容易生病尤其是患感冒率高达30%。如2011年10月Ⅴ采区四片工作面采煤工人出现胸闷、胸痛等现象,严重影响了职工身体健康。
3井下气温的影响因素
(1)地温的影响。在恒温带以下,随着深度增加,地温逐渐升高,根据地质报告分析,我矿在-400m水平的原岩温度可达30℃~33℃,它是影响井下气温的主要因素。
(2)地面气温的影响。一般夏季井下-400m处的温度比冬季温度高2~3℃。
(3)空气的压缩热。在井筒中,空气受重力作用,被压缩产生热量,且随着深度增加而变化。
(4)采空区的贮热。随着采煤工作面的开采,采空区漏风,容易把采空区的贮热带到采掘作业点。
(5)电器设备散热。由于井下电气设备的使用数量越来越多,如Ⅴ5S2采煤工作面设备有局扇1台电机功率11kw,链板机7~8台,功率52.5~60kw,电煤钻1台,电机功率2.2kw,总功率达到65.7~73.2kw,以上设备运行后,电机产生的温度达50℃以上。经实测机械散热可使采煤工作面提高2℃左右。
(6)采掘工作面由于通风方式的不同,其温度变化比较大,一般情况下全负压供风的采煤工作面比靠局部通风机通风的掘进工作面气温低2~3℃,其原因一是掘进工作面风筒出口风量少,二是局部通风机对吸入风量压缩而产生热量。
4热害的防治措施
(1)选择合理的巷道布置形式和设计方案,尽量缩短独头巷道距离,及时形成延深通风系统。
(2)推广应用锚喷、“U”型钢等支护技术,扩大巷道断面,减少巷道变形。
(3)使用大风机、大风筒,加大供风量。
(4)通风系统合理,尽量避免串联通风。在进风巷道中,可设置集中喷雾装置,洒水降温。如:晒口煤矿在Ⅶ采区进风巷道中设置多道喷雾水幕效果良好。
(5)进行煤体注水和采空区灌水,提高煤层含水率和导热条件,减少原岩温度。
(6)对锚喷巷道进行洒水养护,晒口煤矿在-400主运巷中设多道喷雾装置,每间隔20m安装一处喷雾进行洒水降温。
(7)积极应用新技术、新装备,如选用空调器、涡流器等装备,对局部高温点进行直接降温。
(8)加强医疗保健工作和保证高温作业人员的休息。矿区职工医院定期对井下高温作业人员进行体检和保健咨询服务,矿班中餐供应高能含盐食品,改白开水为富含K+、Na+等离子电解质饮料或盐水,以改善人体的耐热能力。采用轮换作业或“四六”工作制度等方法,确保高温作业人员的休息时间,从而提高工人劳动能力和工效,确保安全生产。
参考文献
[1] 杨孟达. 煤矿地质学 煤炭工业出版社出版 2000年.
[2]《煤矿安全规程》,煤炭工业出版社印刷厂2010版.
Abstract: The content of hydrogeology is abundant in China, with various hydrogeological types and obvious regional hydrogeological characteristics. The development history of geology has a significant influence on the hydrogeological characteristics of the coalfield in china. According to the regional characteristics, China is divided into five major areas. Characteristics of each region from the coal base, internal, cover layer is described separately.
关键词: 煤田水文地质;中国;规律;特征
Key words: coalfield hydrogeology;China;law;characteristics
中图分类号:P641.4+61 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)23-0323-02
0 引言
中国煤炭资源总量位居世界第二,产量位居世界第一,在我国一次性能源消费比例中,煤炭占70%以上。研究和掌握中国煤田水文地质特征和规律,对于科学有效的预测和防治煤矿突水,保证矿井安全生产促进矿井的可持续发展具有非常重要的意义。
1 地质发展历史
1.1 晚古生代 中国重要的成煤地层始于晚古生代。晚古生代自4亿年前的泥盆纪至2.3亿年前的二叠纪末,延续了1.7亿年。其中石炭纪、二叠纪是地史上重要的成煤期。晚古生代古地理面貌发生了巨大的变化,沉积类型复杂多样。华北地区自奥陶纪中期海水退去以后,上升为陆地。经过中奥陶世、志留纪、泥盆纪和早石炭纪的长期风化剥蚀,至晚石炭纪才重新下降接收沉积。晚石炭纪整个华北地区地壳升降频繁,引起海水多次进退。当海水退去时,陆地沼泽广布、植物繁茂,形成有利于成煤的环境;当地壳下降时,发生大面积海侵,形成海陆交互相的石灰岩、砂页岩及煤层组成的煤系地层。二叠纪初期,气候潮湿植物繁茂,为成煤提供了丰富的原始物质,形成了重要的含煤地层下二叠统山西组。早二叠世晚期至晚二叠世末,气候变得干燥,在盆地中普遍沉积了红色的砂页岩。
华南地区晚古生代古地理面貌较为复杂。加里东运动导致扬子地块与东南地区连为一体,形成了地史上的华南地块,并且大部露出海面。泥盆纪早期,仅在黔贵滇及粤北、湘中和湘南一带形成粗碎屑沉积,其它地方均遭受风化剥蚀。中泥盆世以后发生大规模海侵,沉积以碳酸盐岩为主的地层,超覆在不同时期的地层上。这次海侵一直延续到早二叠世末期。华南地区晚古生代成煤期包括早石炭世、早二叠世和晚二叠世三个时期,前两个时期只有个别地方有煤生成,煤层薄,煤质差,多为无烟煤;晚二叠世煤系几乎在华南都有分布,经济价值大,为开采的主要煤层。
1.2 中生代 中生代从2.3亿年前开始,延续至0.7亿年前,历时1.6亿年。中生代初期,华北地区早已成为陆地,而华南仍大部分为浅海。至三叠纪末,由于印支运动,华南大部分成为陆地。在中生代,我国境内的气候大致经历了干旱到潮湿再到干旱的变化。从晚三叠世开始,气候逐渐转为潮湿,有利于植物生长和煤的聚集。形成了中国另一个重要的聚煤时期—晚三叠世和侏罗纪。我国中生代含煤地层西南及华南多为晚三叠世—早侏罗世,华北为中侏罗世,东北多属晚侏罗世—早白垩世,有较明显的西南到东北渐变的趋势。这反应了中生代的潮湿气候带最先分布在西南,随时间的推移,逐渐向东北方向迁移。
1.3 新生代 新生代从0.7亿年前延续至今,是地壳演化历史上最新的一个阶段。新生代大规模的地壳运动(喜马拉雅运动)发生在新近纪中晚期。新生代后期,中国的海陆分布大致已与现代相近,仅在东部沿海边缘地区曾发生过海侵。新近纪气候比较温暖,有利于植物大量繁殖,因此成为地史上一个重要的聚煤期。由于当时中国常受干旱气候影响,所以新近纪含煤地层在中国分布不多。但这一时期的个别煤层仍有很大的经济价值,其中常赋存厚度超过百米的特厚煤层。如辽宁抚顺和云南昭通是最著名的代表。
2 中国煤田地质分区
2.1 华北区 本区北以阴山—燕山—沈阳—辉南—和龙一线与东北区相接,南以秦岭—大别山—张八岭一线与华南区分界,东濒黄海,西以贺兰山—六盘山一线与西北区为邻。本区的主要聚煤期为石炭二叠纪,次为早、中侏罗世,还有个别的晚第三纪煤田(黄县煤田)。
2.1.1 含煤岩系基底的水文地质环境 华北晚古生代石炭二叠纪含煤岩系的基底在华北大部分地区是奥陶纪碳酸盐岩,仅在贺兰山、桌子山一带是前震旦亚界或震旦亚界,豫西的宜阳、平顶山等地是寒武纪碳酸盐岩。
2.1.2 含煤岩系内部的水文地质环境 ①上石炭统太原组含煤岩系的组合特征。上石炭统太原组的岩相局部为陆相,其余皆为海陆交替沉积,主要为砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩、煤层和少量砾岩。②下二叠统山西组含煤岩系的组合特征。下二叠统山西组的岩相以陆相为主,可分为三种类型:1)以陆相为主的山前冲击平原型。分布于阴山古陆南缘、秦岭古陆北缘以及西部桌子山、贺兰山等地,以陆相沉积为主。2)以陆相为主的滨海冲击平原及滨海平原型。分布于华北广大的中部地区,包括渭北、晋中南、太行山东麓,豫北、冀北、冀东及山东等煤田。3)以陆相为主的泻湖海湾型。分布于秦岭以南,包括豫西、皖北及苏西北等煤田。以陆相沉积为主,并有过渡相为特征。③下二叠统下石盒子组含煤岩系的岩性特征。下石盒子组厚度为30~270m。总的变化趋势是南北厚,中间薄。组成下石盒子组的岩石主要为粗碎屑岩、粉砂岩、泥岩和煤等。④上二叠统上石盒子组含煤岩系的岩性特征。上石盒子组地层沉积厚度300~500m,最小120m,最后可达700m。岩性主要为砾岩和各种粒度的砂岩泥岩。聚煤作用主要发生在华北的南部地区。
2.1.3 含煤岩系盖层的水文地质环境 在山西、陕西、太行山东南麓和山东、江苏、淮南的中低山区和丘陵地区,石炭二叠纪煤系之上的第四系盖层很薄。有的地表,山麓斜坡地带多数为冲洪积和坡积沉积,渗水性好,基岩风化裂隙发育。这些地区矿井充水水源是风化带裂隙水、薄层松散层孔隙水、大气降水和地表水。在河北、河南、山东、江苏和安徽黄淮平原的一些地区,煤系之上覆盖有50~200m厚的第四系松散层,一般由2~4层的孔隙含水层,含水性强弱视其成因类型和岩性组合而定。对矿井充水有直接影响的是第四系底部附近的松散层含水岩组,其中岩性粗的砂砾岩层含水丰富,对矿井开采有影响。而砂砾岩中含泥质多的松散层含水性弱,甚至为隔水层。在第四系厚度超过200m的地区,构造上往往是断块构造。这类地区的第四系松散层内的孔隙水对煤矿开采没有影响。
2.2 华南区 本区是指我国秦岭—大别山—张八岭以南、西昌—昆明一线以东的地区。本区的主要聚煤时代为晚二叠世,次为晚三叠世。
2.2.1 含煤岩系基底的水文地质环境 华南晚古生代上二叠统龙潭组是华南的主要含煤地层,它沉积在上二叠统茅口组、童子岩组和官山段等地层之上。早二叠世栖霞期浅海碳酸盐岩沉积遍布华南地区。茅口期早期,华南大部分地区仍为浅海碳酸盐岩及硅质岩沉积,只有在华夏古陆的西北侧。茅口期中期,在华夏古陆西侧的闽西南、赣东北、粤中一带发育了童子岩组的下部含煤段,而远离古陆的地带则为浅海碎屑岩沉积。
2.2.2 含煤岩系内部的水文地质环境 华南晚二叠世早期的聚煤环境呈现多样化的特色,可分为以下几类:①滨海冲击平原型。此类型可分为东部和西部两个亚型。东部主要分布于古怀玉山、武夷山、万洋山及云开山的东南侧,包括浙西、赣东北、赣南、闽、粤东南等地区。西部主要分布在川滇古陆东侧,近古陆地区为粗碎屑沉积。②滨海平原型。此类型分布于苏北、苏南、皖东南、浙北、赣中、川南、滇东、黔中等地。岩性主要为粉砂岩、泥岩、细砂岩,局部地区含有薄层石灰岩。含水性中等稍弱,矿井冲水以砂岩裂隙水为主。③滨海三角洲型。此类型分布于武夷山古陆南段西侧湘中、湘南、粤北以及川滇古陆东侧滇东、黔西等地。岩性为粉砂岩、泥岩、细砂岩及薄层石灰岩,含水性中等稍弱。④滨海浅海碳酸盐岩型。此类型分布于雪峰山、江南古陆西北侧及淮阳古陆以南的鄂西、湘西北、湘中、川东、黔东、桂中、桂西等地区。按岩性组合特征可分为两种类型:一类为可采煤层的直接顶板为隔水的泥质或铝土质岩层;另一类为可采煤层的直接顶板和底板均为含水性强的灰岩,主要分布于桂中、桂西等地,称为合山组。一般厚度150~200m,岩性主要为碳酸盐岩,是中国南方晚二叠世含煤岩系中含水性最强的地层。此地区矿井充水以岩溶水、地表水和大气降水为主。
2.2.3 含煤岩系盖层的水文地质环境 华南地区主要含煤岩系多数赋存于低山丘陵或中高山地区,第四系松散层很薄,多为基岩原地风化后堆积形成,岩性粗,渗水性大,但储水性小。这些地区的第四系盖层起导水作用,是大气降水和地表水下渗的良好通道,无阻水作用。
2.3 东北区 本区是指阴山—燕山—沈阳—辉南—和龙一线以北,内蒙狼山以东,我国国境以内的地区。本区主要成煤时代为晚侏罗—早白垩世,其次为新近纪。东北属温带季风气候,年降水量400~600mm。按煤系形成条件和含煤沉积特征可分四个类型:①以阜新、铁岭为代表的断陷盆地。早期为山间盆地,晚期演化为山间谷地。煤系基底为义县组岩浆岩系,含水性一般较弱。主要含煤岩系是阜新组,是河床相沉积的砂岩,含水性中等;煤系上部常为新生界的松散层覆盖,浅部煤系受山间谷地的河溪地表水和第四系松散层地下水影响。②以元宝山、胜利为代表的断陷盆地。煤系基底为兴安岭岩浆岩系,含水性弱,主要含煤系是上侏罗统九佛堂组和白垩系阜新组。九佛堂组一般为山麓冲击相的粗碎屑砂砾砂岩,含水性中等;地表水和松散层的地下水常为矿井充水的主要水源。③以营城、辽源为代表的坳陷陆相盆地。煤系基底为晚侏罗世早期的火石岭组中基性岩浆岩系,含水性弱;主要含煤岩系为沙河组,由含湖相泥岩、粉砂岩、薄层细砂岩和煤层组成,含水性弱,煤矿水文地质条件简单。④三江—穆棱河近海环境下的坳陷盆地。该区位于黑龙江北部三江(黑龙江、松花江、乌苏里江)范围内,包括鸡西、勃利、双桦、双鸭山、集贤等煤田。下部为滴道组中性、酸性岩浆岩和火山碎屑岩,含水性弱;含煤盆地两端岩石组合以中粗粒砂岩为主,含水性中等;煤系基底为震旦系变质岩,含水性弱,煤矿水文地质环境简单。
2.4 西北区 本区包括贺兰山—六盘山以西,昆仑山以北,包括中国西部和西北部的新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西北部和内蒙古西南部广大地区,包括有准格尔煤、伊宁、塔里木、柴达木、青海大通河、甘肃靖远会宁。本区主要聚煤期为早、中侏罗世,其次为晚三叠世及晚石炭世。
早、中侏罗世和晚三叠世含煤地层均为陆相沉积,晚石炭世含煤地层中虽有少量薄层石灰岩,也不含岩溶水,均以裂隙水为主。本区绝大部分为干旱气候,年降水量不足100mm,只有河西走廊、伊宁等局部地区年降水量可达300~400mm,地下水非常贫乏,补给条件差、矿化度高。本区地表和地下均严重缺水,生活和工业用水困难,水源问题成为本区煤田开发的主要问题。仅少部分地区有地表水和老窑水造成的水害。
参考文献:
[1]葛亮涛.中国煤田水文地质基本特征与规律[J].中国煤田地质,1996(6):46-53.
[2]华解明,傅耀军.中国煤矿区水文地质勘查与环境地质评价现状及发展趋势[J].煤田地质与勘探,2006(7):40-43.