矿大矿井地质01_绪论2015

1、中国矿业大学资源与地球科学学院汪吉林汪吉林课时安排课时安排 第一章第一章 绪论绪论 1学时（王继尧教授）学时（王继尧教授） 第二章第二章 矿井地质条件研究和评价矿井地质条件研究和评价 2学时学时 第三章第三章 矿井生产地质条件矿井生产地质条件 5学时学时 1. 矿井构造 （2学时）（王继尧教授）（王继尧教授） 2. 煤层厚度 （1学时）（王继尧教授）（王继尧教授） 3. 岩浆岩侵入（1学时） 4. 岩溶陷落柱（1学时） 第四章第四章 矿井地质制图矿井地质制图 6学时学时 1. 矿井地质柱状图和剖面图 （2学时） 2. 煤层水平切面图与立面投影图（2学时） 3. 煤层等高线图 （2学时）课时安排

2、课时安排 第五章第五章 井巷工程地质井巷工程地质 2学时学时 1. 岩体工程地质特征 （1学时） 2. 围岩稳定性、矿井动力地质 （1学时） 第六章第六章 煤矿安全地质煤矿安全地质 4学时学时 1. 瓦斯地质 （2学时） 2. 自燃、煤尘与地温 （2学时） 第七章第七章 煤矿环境地质煤矿环境地质 1学时学时 第八章第八章 矿井地质编录矿井地质编录 1学时学时 第九章第九章 矿井地质勘查及地质报告矿井地质勘查及地质报告 1学时学时 第十章第十章 矿井资源矿井资源/储量管理储量管理 1学时学时 计：20-24学时课时安排课时安排 课堂实习：课堂实习：1. 矿井地质剖面图2学时2. 水平地质切面图2

3、学时3. 煤层底板等高线图2学时4. 煤层等高线作断煤交线2学时 计：计：8学时学时第一章第一章 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参考书目参考书目一、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，

4、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。 中图分类号中图分类号 P5地质学地质学 P54构造地质学 P541地球动力学与大地构造理论 TD矿业工程矿业工程 TD1 矿山地质与测量 TD163 矿井地质（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

5、建设，都离不开地质勘查。煤矿生产也不例外，生产也不例外， 从从寻找煤田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）生产（出煤），每个阶段都需要不同精度、循序，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，甚至可危及造成巨大的经济损失，甚至可危及安全。 1

6、990以来煤炭行业历年死亡人数以来煤炭行业历年死亡人数及百万吨死亡率统计表及百万吨死亡率统计表年份死亡人数（人）百万吨死亡率（人/百万吨）199071856.66199162695.78199258545.43199351524.7819946574589199664964.55199761414.47199863045.04199964786.08年份死亡人数（人）百万吨死亡率（人/百万吨）200057985.77200156705.07200269954.64200367023.71200460273.08200559862.81200647462.0420073

7、7861.485200826311.182 200926310.892 201024330.751 201119730. 564 年份 产量 年份 产量 年份 产量 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中国历年煤炭产量（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

9、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，前者是前者是限量煤田限量煤田，后者为，后者为富量煤田富量煤田。 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，简称井型井型。 大型：大型：120，150

10、，180，240，300，400及以上及以上（万吨（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，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

11、，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：面很长），与此相适应的划分方案为：阶段、采阶段、采区、区段区、区段。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、区段阶段还可按标高的不同划分阶段还可按标高的不同划分“水平水平”，-100水平、水平、-200水平

12、等，通常将设有井底车场、运输大巷，并担负水平等，通常将设有井底车场、运输大巷，并担负全阶段运输任务的水平，称为全阶段运输任务的水平，称为“开采水平开采水平”，简称，简称“水平水平”。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）（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： 立井立井：有直接地面出口，安装有提升设备（主、：有直接地面出口，安装有提升设备（主、副井）。副井）。 小井小井：断面较小，深度不大，有直接地面出口，：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）。 暗井暗井：无直接地面出口，

13、有提升设备。：无直接地面出口，有提升设备。 溜井溜井：无直接地面出口，用于自上向下溜煤。：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）。 石门石门：无直接地面出口，垂直或斜交煤层走向：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。 平巷平巷：无直接地面出口，沿走向在煤层（或岩：无直接地面出口，沿走向在煤层（或岩层）中开掘的水平巷道。层）中开掘的水平巷道。 掌子面掌子面：巷道的端部断面：巷道的端部断面 倾斜坑道：倾斜坑道： 斜井斜井：有直接地面出口，安装有提

14、升设备（主、：有直接地面出口，安装有提升设备（主、副斜井）。副斜井）。 上山上山：无直接地面出口，自平巷向上开掘，开：无直接地面出口，自平巷向上开掘，开采其开采水平以上煤层的采其开采水平以上煤层的倾斜巷道倾斜巷道（运输上山、（运输上山、轨道上山）轨道上山） 。 下山下山： 溜眼溜眼：无直接地面出口，倾角较大，用以自上：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

15、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）矿井安全： 瓦斯瓦斯：主要为：主要为CH4（甲烷），其次（甲烷），其次CO2、N2（氮（氮气）；少量气）；少量H2S 煤尘煤尘：过量吸入：过量吸入呼吸道炎症，尘肺病；爆炸呼吸道

16、炎症，尘肺病；爆炸 火火：煤的自燃煤以破裂状态存在，有连续：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。 水水：地面水：通过某种渠道灌入井下；：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 冒顶冒顶：顶板垮落：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：从地质角度： 保证保证矿井生产建设矿井生产建设的正常安全进行和高速发展；的正常安全进行和高速发展； 保证保证国家煤炭资源国家煤炭资源的充分开发和合理利用。的充分开发和合理利用。

17、 任务：任务： 1. 研研究地质规律，解决地质问题究地质规律，解决地质问题 2. 提提供供地质资料，指导采掘生产地质资料，指导采掘生产 3. 针对新增问题，组织矿井勘针对新增问题，组织矿井勘探探 4. 核核查查资源资源/储量，进行动态管理储量，进行动态管理 5. 预测地质预测地质灾灾害，提出防治方案害，提出防治方案 6. 调查调查环环境地质，配合环境保护境地质，配合环境保护 7. 综合利用资源，调查综合利用资源，调查伴伴生矿产生矿产三、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

18、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

19、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 水平开拓时的地质工作水平开拓时的地质工作 水平延伸地质报告 新区开拓：精查地质报告 采区掘进时的地质工作采区掘进时的地质工作 采区地质说明书 采面掘进时的地质工作采面掘进时的地质工作 掘进地质说明书 采面回采时的地质工作采面回采时的地质工作 回采

20、地质说明书四、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 要求解决生产中遇到的地质问题 (2) 准确性 地面勘探为基础，井下揭露为补充 (3) 预见性 地质是开采的先锋 (4) 及时性和连续性 开采时间的接替，地质空间的变化 2. 原则原则（四个结合） (1) 矿井地质与区域地质相结合 局部与整体的关系 (2) 井下地质与地面地质相结合 从三维空间揭示地质现象 (3) 矿井地质与采掘生产相结合 面向生产，服务采掘，是矿井地质工作的出发点 (4) 现场观测与综合分析相结合 现场观测是基础，综合分析是升华 由点到面，从现象到规律五、研究现状和发展方向五、研

21、究现状和发展方向 矿井地质学是研究矿井地质理论和方法的系统学矿井地质学是研究矿井地质理论和方法的系统学科，自上世纪科，自上世纪70年代以来，逐渐发展，基本上具年代以来，逐渐发展，基本上具有了独立性。有了独立性。 研究煤矿开发过程中的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。 以地质学为主体的以地质学为主体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是正确进行矿井地质工作矿井地质工作的理论依据，的理论依据，矿井地质工作矿井地质工作是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

22、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

23、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