1、本课程的主要内容本课程的主要内容 矿井构造的评价和预测矿井构造的评价和预测 矿井生产地质问题矿井生产地质问题 矿井构造； 煤层厚度； 岩浆岩侵入；岩溶陷落柱 井巷工程地质问题井巷工程地质问题 矿井安全问题（瓦斯、煤层自燃、煤尘）矿井安全问题（瓦斯、煤层自燃、煤尘） 环境地质问题（地面塌陷、地温）环境地质问题（地面塌陷、地温） 矿井地质编录与制图矿井地质编录与制图 矿井地质勘探矿井地质勘探 矿井地质管理矿井地质管理第一章第一章 绪绪 论论 一、矿井地质学的概念、意义一、矿井地质学的概念、意义 二、矿井地质工作的目的和任务二、矿井地质工作的目的和任务 三、矿井地质工作的阶段和内容三、矿井地质工作的
2、阶段和内容 四、矿井地质工作的特点和原则四、矿井地质工作的特点和原则五、研究现状和发展方向五、研究现状和发展方向一、矿井地质的概念、意义一、矿井地质的概念、意义 矿井地质学是研究煤矿生产过程中与地质有关的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，它是所有问题的学科，它是以地质学为主体以地质学为主体，与，与采矿采矿工程、环境工程、资源经济工程、环境工程、资源经济等学科密切关联的一等学科密切关联的一门边缘应用学科。门边缘应用学科。 从严格的意义上讲，该学科不具有独立性，没有从严格的意义上讲，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自己特有的理论体系，仅仅是
3、把地质知识应用到矿井生产中，解决矿井生产中的问题。矿井生产中，解决矿井生产中的问题。 （矿井地质的中图分类号：（矿井地质的中图分类号：TD163矿业工程中矿业工程中的矿山地质与测量）的矿山地质与测量） （1 1）必要性：）必要性： 任何一项工程的建设，都离不开地质勘查。煤矿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，生产也不例外， 从寻找煤田从寻找煤田煤矿的规划设计煤矿的规划设计矿井建设矿井建设煤矿煤矿生产（出煤），每个阶段都需要不同精度、循序生产（出煤），每个阶段都需要不同精度、循序渐进的地质工作。渐进的地质工作。 （2 2）重要性：）重要性： 地质体是异常复杂多变的，只有在充分
4、了解地质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，术合理，经济高效，否则工作就陷入盲目，不仅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。造成巨大的经济损失，甚至可危及安全。 2002年年5月月4日日 山西运城煤矿事故山西运城煤矿事故 (死亡死亡83人人) 2002年年6月月20日日 鸡西煤矿发生爆炸鸡西煤矿发生爆炸 (死亡死亡124人人) 2003年年5月月13日日 安徽芦岭煤矿发生爆炸安徽芦岭煤矿发生爆炸 (死亡死亡86人人) 2003年年6月月22日日 山西繁峙金矿爆炸案山
5、西繁峙金矿爆炸案 (死亡死亡37人人) 2003年年11月月14日日 江西丰城煤矿瓦斯爆炸江西丰城煤矿瓦斯爆炸 (死亡死亡49人人) 2004年年11月月20日日 河北沙河发生矿难河北沙河发生矿难 (死亡死亡65人人) 2004年年11月月28日日 陕西铜川发生特大矿难陕西铜川发生特大矿难 (死亡死亡166人人) 2005年年3月月19日日 山西朔州发生矿难山西朔州发生矿难 (死亡死亡72人人) 2005年年2月月14日日 辽宁孙家湾煤矿发生矿难辽宁孙家湾煤矿发生矿难 (死亡死亡214人人) 2005年年7月月11日日 阜康煤矿特大瓦斯爆炸阜康煤矿特大瓦斯爆炸 (死亡死亡83人人) 2005年
6、年8月月2日日 河南禹州矿难河南禹州矿难 (死亡死亡24人人) 2005年年8月月7日日 广东梅州特大透水事故广东梅州特大透水事故 (死亡死亡123人人) 2005年年11月月27日日 黑龙江七台河煤矿爆炸黑龙江七台河煤矿爆炸 (死亡死亡171人人) 2005年年12月月7日日 河北唐山矿难河北唐山矿难 (死亡死亡74人人) 20052007年共年共18起：瓦斯事故起：瓦斯事故11起（起（61）；突水事故）；突水事故6起（起（33）；）；非煤矿事故非煤矿事故1起（起（6） 。（3 3）迫切性：）迫切性： 机械化采掘是煤炭工业发展的趋势，是科技进步机械化采掘是煤炭工业发展的趋势，是科技进步的必然
7、结果，具有高产高效、经济安全、劳动强的必然结果，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。度低和回采率高等多种优点。 但但机械化采掘（特别是综采）适应地质条件变化机械化采掘（特别是综采）适应地质条件变化的能力低的能力低（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。质条件的变化。 （1）煤田与井田： 煤田：煤田：大面积的含煤地区叫做煤田。数十大面积的含煤地区叫做煤田。数十km2数千数千km2，煤田储量可以是几亿吨几百亿吨，煤田储量可以是几亿吨几百亿吨，前者是限量煤田，后者为富量煤田。前者是限
8、量煤田，后者为富量煤田。 井田：井田：富量煤田常要划分为若干个部分，每个部富量煤田常要划分为若干个部分，每个部分由一个矿井开采（经济、技术上更合理），这分由一个矿井开采（经济、技术上更合理），这种划归一个矿井开采的种划归一个矿井开采的“煤田的一部分煤田的一部分”，叫做井，叫做井田。田。 （2）矿井生产能力： 矿井生产能力是指设计的矿井年产煤量，简称矿井生产能力是指设计的矿井年产煤量，简称井井型型。 大型：大型：120,150,180,240,300,400及以上（万吨及以上（万吨/年）年） 中型：中型：45,60,90 小型：小型：9,15,21,30 （3）矿井服务年限： 大型矿井年产煤量大
9、，但建井投资也大，时间长，大型矿井年产煤量大，但建井投资也大，时间长，因此要求其服务年限也要长一些，经济上才能合因此要求其服务年限也要长一些，经济上才能合算。小型矿井则短一些。算。小型矿井则短一些。 大型矿井：大型矿井：缺煤地区缺煤地区4050年，非缺煤地区年，非缺煤地区6070年；年； 中小型矿井：中小型矿井：缺煤地区缺煤地区2030年，非缺煤地区年，非缺煤地区3050年。年。 （4）井田再划分： 为了有计划、按顺序地开采，井田还需要再划分为了有计划、按顺序地开采，井田还需要再划分为若干个适宜开采的比较小的部分，井田再划分为若干个适宜开采的比较小的部分，井田再划分的方式与采煤方法有关。的方式
10、与采煤方法有关。 我国主要的采煤方法是壁式体系采煤方法（工作我国主要的采煤方法是壁式体系采煤方法（工作面很长），与此相适应的划分方案为：阶段、采面很长），与此相适应的划分方案为：阶段、采区、区段。区、区段。 对于煤层倾角大于对于煤层倾角大于58时：（见图时：（见图1-1）阶段阶段阶段阶段阶段阶段三采区一采区二采区四采区1区段2区段3区段图图1-1 井田划分为阶段、采区、区段井田划分为阶段、采区、区段（5）矿井开采巷道及生产系统： 坑道系统：坑道系统： 垂直坑道：垂直坑道： 立井：有直接地面出口，安装有提升设备（主、立井：有直接地面出口，安装有提升设备（主、副井）。副井）。 小井：断面较小，深度
11、不大，有直接地面出口，小井：断面较小，深度不大，有直接地面出口，用于通风、行人、勘探等（风井）。用于通风、行人、勘探等（风井）。 暗井：无直接地面出口，有提升设备。暗井：无直接地面出口，有提升设备。 溜井：无直接地面出口，用于自上向下溜煤。溜井：无直接地面出口，用于自上向下溜煤。 水平坑道：水平坑道： 平硐：有直接地面出口的水平巷道（主、副平平硐：有直接地面出口的水平巷道（主、副平硐）。硐）。 石门：无直接地面出口，垂直或斜交煤层走向石门：无直接地面出口，垂直或斜交煤层走向在岩层中开掘的水平巷道。在岩层中开掘的水平巷道。 平巷：无直接地面出口，沿走向在煤层（或岩平巷：无直接地面出口，沿走向在煤
12、层（或岩层）中开掘的水平巷道。层）中开掘的水平巷道。 掌子面：巷道的端部断面掌子面：巷道的端部断面 倾斜坑道：倾斜坑道： 斜井：有直接地面出口，安装有提升设备（主、斜井：有直接地面出口，安装有提升设备（主、副斜井）。副斜井）。 上山：无直接地面出口，自平巷向上开掘，自上山：无直接地面出口，自平巷向上开掘，自下而上运材料，自上而下运煤的倾斜巷道（运煤下而上运材料，自上而下运煤的倾斜巷道（运煤上山、轨道上山）上山、轨道上山） 。 下山：下山： 溜眼：无直接地面出口，倾角较大，用以自上溜眼：无直接地面出口，倾角较大，用以自上而下溜煤。而下溜煤。 通风系统：通风系统：（见下图）（见下图） 材料煤进风回
13、风（6）采煤方法： 井下开采：井下开采：（破煤、装煤、运输、支护、处理采（破煤、装煤、运输、支护、处理采空区）空区） 普采普采（普通机械化采煤）：采煤机破煤装煤，单（普通机械化采煤）：采煤机破煤装煤，单体支柱支护；体支柱支护； 综采综采（综合机械化采煤）：采煤机破煤装煤，液（综合机械化采煤）：采煤机破煤装煤，液压自移支架支护；压自移支架支护； 炮采炮采：钻眼爆破法破煤，单体支柱支护；：钻眼爆破法破煤，单体支柱支护； 水采水采：高压水射流破煤，将煤水运送到地面。：高压水射流破煤，将煤水运送到地面。 露天开采：露天开采：煤层埋藏浅，直接自地面开挖采煤。煤层埋藏浅，直接自地面开挖采煤。 （7）矿井安
14、全： 瓦斯：主要为瓦斯：主要为CH4（甲烷），其次（甲烷），其次CO2、N2（氮（氮气）；少量气）；少量H2S 煤尘：过量吸入煤尘：过量吸入呼吸道炎症，尘肺病；爆炸呼吸道炎症，尘肺病；爆炸 火：煤的自燃煤以破裂状态存在，有连续火：煤的自燃煤以破裂状态存在，有连续供氧条件，热量容易聚集。外因火灾。供氧条件，热量容易聚集。外因火灾。 水：地面水：通过某种渠道灌入井下；水：地面水：通过某种渠道灌入井下； 井下突水：裂隙、断层、岩溶陷落柱、老窑井下突水：裂隙、断层、岩溶陷落柱、老窑 冒顶：顶板垮落冒顶：顶板垮落 二、矿井地质工作的目的和任务二、矿井地质工作的目的和任务 目的：目的： 从地质角度保证从地
15、质角度保证矿井生产建设矿井生产建设的正常安全进行的正常安全进行和高速发展；保证和高速发展；保证国家煤炭资源国家煤炭资源的充分开发和的充分开发和合理利用。合理利用。 任务：任务： 1. 查明地质条件查明地质条件 2. 提供地质资料提供地质资料 3. 指导采掘生产指导采掘生产 4. 组织矿井勘探组织矿井勘探 5. 进行储量管理进行储量管理 6. 调查伴生矿产调查伴生矿产三、矿井地质工作的阶段和内容三、矿井地质工作的阶段和内容煤田地质勘探阶段勘成果）矿井设计：（精查和补的结果）矿区总体设计：（详查的成果）远景规划：（利用普查段狭义的矿井地质工作阶矿井生产：（出煤）矿井建设：（建井） 指从建井准备建井
16、准备到矿井建成投产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工程，以及约占矿井设计产量三分之一的首采区。 基本内容基本内容：提供矿井基建工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. 建井地质工作建井地质工作 指从矿井正式移交生产矿井正式移交生产到矿井采完报废矿井采完报废这一过程中的地质工作。 矿井生产阶段主要有水平开拓、采区掘进、采面掘进和采面回采等生产环节。 基本内容基本内
17、容：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。 2. 生产地质工作生产地质工作四、矿井地质工作的特点和原则四、矿井地质工作的特点和原则 1. 特点特点 (1) 实践性 (2) 准确性 (3) 预见性 (4) 及时性和连续性 2. 原则原则（四个结合） (1) 矿井地质与区域地质相结合 (2) 井下地质与地面地质相结合 (3) 矿井地质与采掘生产相结合 (4) 现场观测与综合分析相结合五、研究
18、现状和发展方向五、研究现状和发展方向 矿井地质学是研究煤矿开发过程中的矿井地质学是研究煤矿开发过程中的地质问题地质问题和和矿产资源经济问题矿产资源经济问题的理论和方法。的理论和方法。 它是它是以地质学为主体以地质学为主体的的边缘应用学科边缘应用学科。 矿井地质学矿井地质学是正确进行矿井地质工作的理论依据，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工作是矿井地质学矿井地质学发展的基础。发展的基础。 1. 1. 研究现状研究现状 矿井地质学作为独立的学科出现较晚，上世纪矿井地质学作为独立的学科出现较晚，上世纪3040年代年代才开始有矿井地质专著问世；到才开始有矿井地质专著问世；到70
19、年代以后，逐渐发展成年代以后，逐渐发展成为一门系统的独立学科。为一门系统的独立学科。 20世纪世纪70年代中期以来，随着采煤机械化的迅速提高，年代中期以来，随着采煤机械化的迅速提高，以前地质部门提交的精查地质勘探资料已远远不能满足矿以前地质部门提交的精查地质勘探资料已远远不能满足矿井设计和采区布置的需要。井设计和采区布置的需要。 因此，上世纪因此，上世纪80年代以来，我国煤田地质工作者在煤矿开年代以来，我国煤田地质工作者在煤矿开采工程采工程地质条件综合评价地质条件综合评价、技术研究与仪器研制技术研究与仪器研制等方面做等方面做了大量工作，获得较大进展。了大量工作，获得较大进展。 （1）开展采区开
20、采地质条件综合评价和预测研究）开展采区开采地质条件综合评价和预测研究 （2）采区高分辨三维地震勘探的研究与应用取得了突破）采区高分辨三维地震勘探的研究与应用取得了突破性进展性进展 （3）探测手段的研究取得显著成效）探测手段的研究取得显著成效 （4）针对高承压水对煤矿开采的威胁，组织了）针对高承压水对煤矿开采的威胁，组织了“六五六五”攻攻关课题、关课题、“七五七五”工业性试验和工业性试验和“八五八五”二期工业性试验二期工业性试验 （19801995）*从目前的现状来看，我国煤炭工业高产高效矿井生产的地质保障系从目前的现状来看，我国煤炭工业高产高效矿井生产的地质保障系统的统的技术水准较低、技术手段
21、滞后、研究成果零散，研究成果还多处技术水准较低、技术手段滞后、研究成果零散，研究成果还多处于定性阶段，于定性阶段，还远远承担不起保障系统这一重任。还远远承担不起保障系统这一重任。 2. 2. 研究方向研究方向 （1）在不同的地质勘探阶段，加强开采地质条件评价的）在不同的地质勘探阶段，加强开采地质条件评价的力度力度（2）完善和推广采区三维地震勘探技术）完善和推广采区三维地震勘探技术（3）进一步研制适合矿井作业和实时处理的物探仪器，）进一步研制适合矿井作业和实时处理的物探仪器，并形成与采煤机组配套的设备并形成与采煤机组配套的设备 （4）建立高产高效矿井（工作面）地质条件预测系统）建立高产高效矿井（工作面）地质条件预测系统 参考书目：参考书目： 龙荣生，矿井地质学，煤炭工业出版社，龙荣生，矿井地质学，煤炭工业出版社，1991 王桂梁，龙荣生，徐凤银等，王桂梁，龙荣生，徐凤银等，矿井构造预测矿井构造预测，煤，煤炭工业出版社，炭工业出版社，1993 袁崇孚，张子戌，袁崇孚，张子戌，矿井地质制图矿井地质制图，煤炭工业出版，煤炭工业出版社，社，1990 赵明鹏，刘俊杰编著，赵明鹏，刘俊杰编著，矿井地质工作方法及其新矿井地质工作方法及其新进展进展，地质出版社，地质出版社，1996徐州夹河煤矿徐州夹河煤矿淮南望峰岗矿淮南望峰岗矿(井井)
