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實踐教學標本模型野外實習教學質量
《煤礦地質》是采煤、通風、地質等專業的一門專業基礎課,它主要研究煤礦建井及生產的地質因素,解決煤礦開拓與開采中的地質問題。為學生后繼學習和工作打好基礎,煤礦地質不僅是新建礦井,礦井可持續發展以及預防水、火、瓦斯、頂板等自然災害有力武器,同時也是指導煤礦日常生產、設計、施工的重要根據。可靠的地質資料是進行礦井設計的有效保證。因此,煤礦地質在煤礦生產中重要地位不言而喻。而該課程的教學與實踐只有充分結合才能取得良好成效。
一、《煤礦地質》教學實踐的重要性
《煤礦地質》實踐性教強,只有學習與實踐相結合,才能活學活用活用。因此在教學中,要進行大量的觀察,積累實際資料,才能進行歸納、分析,將感性認識上升到理性認識,然后再指導實踐。如果離開實踐教學,僅靠課堂上的抽象“講授”,學生很難接受和理解,更談不上掌握了。如,我們在講礦物這一節,要讓學生認識一種礦物,只是從理論上講形態和性質,講某種礦物的顏色、條痕、透明度等等,雖然講這一種礦物或特性講的很詳細,但學生仍然很迷茫,分不清。如果我們拿著礦物巖石標本對照礦物講特性,讓學生就很容易記住主要特征,同時讓學生對同類礦物巖石進行比較,找出它們的不同之處,特征明顯,易記易分辨。同時,在教學中,應用現有模型或制作一些簡單的模型,讓學生培養立體概念,增強學生對課程中出現的各種圖件的想象力和立體概念,加強教學實踐,也是上好該課,讓學生掌握好該課的有效途徑。
二、教學實踐的方法與步驟
1.制作和利用標本、模型上好每一節課。標本、模型是《煤礦地質》課的重要教學工具,利用標本和模型也是強化理論教學的重要方法,該方法便于學生理解和接受,同時也能提高學生的學習興趣,更符合學生認識事物的思維規律,教學時對于標本和模型可采用辨講邊演示的方法。比如,礦物、巖石教學中,讓學生先看,總結特征并發現各種礦物、巖石的不同之處,再給以指導講解,往往會取得事半功倍的效果。比如在講授斷層一節是,利用自制的教學模型給學生現場演示,并鼓勵學生親手制作,在自制的模型上量出斷層的幾個要素,弄清正、逆斷層的本質區別。此外,對各種圖件及其空間概念結合煤礦實際進行講解,學生基本上都能理解和接受。
2.上好制圖實踐課,組織好現場教學。《煤礦地質》教學的礦井地質部分,配置了許多圖件圖表。教師在教學的過程中要充分調動學生“想象”這一思維手段來認識和理解各種地質現象,還要求老師教會學生學會將各種掛圖復原到實際狀態的問題,教師要力求將每一步怎樣做交給學生,并讓他們動手繪制,一遍不行,就多遍重復繪制,直到掌握為止。此外,還可以組織學生到現場看一看,老師在講一講,才能實現由形象到抽象的飛躍,因此,組織好《煤礦地質》課的現場教學也是上好這門課的必要手段。例如:地質剖面圖,水平切面圖,煤層底板等高線圖是礦井三大基本圖件。
3.組織好現場野外實習。現場實習及野外實習時鞏固和深化課堂所學的理論知識,加深對有關概念的理解,培養學生的實際工作能力,也是《煤礦地質》課教學的一種教學形式。為保證實習的順利進行,首先應該給學生介紹野外實習的工作的特點,準備好實習工具、羅盤、放大鏡、地質錘,并強調安全常識,讓學生明確實習目的、任務、內容和要求。在實習階段,老師要鼓勵學生自己先觀察、描述,然后老師再講解,更正學生的錯誤判斷。形成一個在教師指導下以學生活動為主的教學過程。例如:判斷斷層的存在標志,確定斷層兩盤相對動向與斷層面的產狀,必須把書本上的理論知識運用到野外實踐中。根據斷層本身的復雜性,去粗取精,才能準確地鑒別斷層性質。這些活動分小組進行,然后比較各小組的準確性。這樣可大大提高學生實際動手能力,鞏固學習效果,強化課堂知識的記憶,對學好這門課起到重要作用。
三、教學實踐中應該注意的問題
由于《煤礦地質》是實踐性較強的課程,而地質情況千差萬別,因受到各種條件的限制,特別是井下空間的限制,對認識、了解、掌握各種地質情況帶來了不少障礙,為此,在教學實習中,要有目的、有計劃、有針對性地進行,才能收到良好效果。
1.制定適合學生特點的教學實習計劃。實踐教學必須按照大綱和教材統一安排,決不是越多越好。在教學中,要根據學生的實際接受能力和理解能力組織教學、實習,讓課堂實習與課堂教學有機結合起來,做到邊教邊習,下一步現場實習積累知識,掌握要領,且不可不切實際地盲目教學。
2.邊教學邊積累,為實踐教學奠基。實踐教學開頭難,根據學校實際情況。可以在現有條件下逐步開展.采用邊教學邊制作一些標本、模型和掛圖。在平時的教學實習中,注重培養學生動手、觀察、分析、判斷能力,就為真正的現場實習打下了基礎,也為學生在畢業設計時做到知識的融會貫通提供了條件,積累了經驗。
3.教學實習做到有的放矢。在平時教學中,要結合教學現場的地質情況進行講授。必須結合授課計劃,有目的的進行。為了做到有的放矢,任課教師必須在確定前做好充分的調查。選出有代表性.典型性的地點進行。同時結合將來就業的煤礦企業地質構造特征進行,避免盲目性,真正做到學以致用,為煤礦事業培養高水平的技能型人才。
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關鍵詞:礦井;通風;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
中圖分類號:F407.1文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
1、引言
礦井地質工作是煤礦生產、建設開發中至關重要的組成部分,對地質工作研究程度的高低,直接影響到煤礦生產發展。為遠景規劃、礦區總體設計和礦井設計服務的地質工作,合稱為煤炭資源勘探;為礦井建設和礦井生產服務的地質工作,總稱為礦井地質工作。可見,礦井地質工作是從礦井基本建設開始,直到礦井開來結束為止,這一時期所進行的全部地質工作。它貫穿于建井、開拓、掘進、回來,即礦井生產建設的全過程。
礦井地質工作的特點及基本任務
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,它是以地質學為主體,與采礦工程、環境工程、資源經濟等學科密切關聯的一門邊緣應用學科。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礦井生產中,解決礦井生產中的問題。
礦井地質的特點: 保證礦井生產建設的正常安全進行和高速發展;保證國家煤炭資源的充分開發和合理利用。
礦井地質工作的目的在于從地質角度保證礦井生產建設的正常安全進行和高速度發展;保證國家煤炭資源的充分開發和合理利用。為了實現這一目的,礦井地質工作需要完成下列任務:查明地質條件;提供地質資料;指導采掘生產;
組織礦井勘探;進行儲量管理;調查伴生礦產。
3、礦井地質工作的意義
礦井地質工作具有以下意義:
①礦井地質工作的重要性
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術合理,經濟高效,否則工作就陷入盲目,不僅造成巨大的經濟損失,甚至可危及安全。
②礦井地質工作的必要性
任何一項工程的建設,都離不開地質勘查。煤礦生產也不例外,從尋找煤田煤礦的規劃設計礦井建設煤礦生產(出煤),每個階段都需要不同精度、循序漸進的地質工作。
③礦井地質工作的迫切性
機械化采掘是煤炭工業發展的趨勢,是科技進步的必然結果,具有高產高效、經濟安全、勞動強度低和回采率高等多種優點。但機械化采掘(特別是綜采)適應地質條件變化的能力低(據統計,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質條件的變化。
4、礦井地質研究工作的現狀分析
礦井地質學是研究煤礦開發過程中的地質問題和礦產資源經濟問題的理論和方法。它是以地質學為主體的邊緣應用學科。礦井地質學是正確進行礦井地質工作的理論依據,礦井地質工作是礦井地質學發展的基礎。
①煤礦安全高效開采地質保障系統的研究
煤礦地質安全保障系統其內涵為:采取以地質構造量化預測評價為先導,井下物探、鉆探相配套的工作面超前綜合探測的技術途徑。地質安全保障系統包括兩大主題,即生產地質保障和安全地質保障。具體就是說:一是準確地查明采區乃至工作面的開采地質條件,特別是采區和工作面內隱伏構造及頂底板條件,以保障綜采工作面的順利展開;二是有效預測和防治諸如煤與瓦斯突出、突水等礦井地質災害,以保障煤礦的安全生產。
總之,根據高產高效礦井機械化、集中化程度高的特點,以地質量化預測為先導,以物探、鉆探等綜合技術為手段,依托先進的計算機技術實現地質工作的動態管理。為綜采工作面的開采設計和安全生產提供可靠的地質保障。
②井下探測技術的應用
井下探測技術的推廣應用、總結提高,促進了礦井地質學科的技術進步。當前主要應用的技術:無線電波坑道透視技術、瑞利波探測技術、地質雷達探測技術、井下直流電法探測技術、槽波地震探測技術、CT探測技術等等。
③信息技術的普及應用
[1]計算機的應用得到普及
隨著計算機的普及和應用,礦井地質工作中計算機的應用有了較大的進展。在資料的管理、物探數據及圖象的處理、動態的監測等方面都得到了應用。
[2]GIS在礦區的應用
GIS是以采集、計算、存儲、分析、管理和應用一切與空間地理分布有關數據的計算機系統。礦區的GIS可以將所有礦山測量的信息包含進去,經過數據處理,為礦區的生產管理、數據檢索、環境保護、事故處理和規劃開發等提供決策依據。將圖形數據和非圖形數據統一處理,直接為煤礦生產服務
④煤礦地質災害的研究
煤礦地質災害包括地面塌陷、井筒變型、軟巖巷道變形破壞、突水淹井事故、煤巖瓦斯突出等,深入開展這方面的研究,對避免或減少事故的發生、保障煤礦的安全生產、改善工人的勞動條件,都有著十分重要的意義
⑤煤礦陷落柱研究
煤礦巖溶陷落柱是影響煤礦生產的地質因素之一。加強對煤礦巖溶陷落柱的成因、分布規律、對生產的影響及防治技術的研究具有重要意義。
⑥煤系硬質高嶺土礦的開發應用
煤系共生硬質高嶺土礦資源分布廣,儲量大,質量較好,具有較大的資源優勢。
⑦礦井水資源化的處理技術
我國煤礦礦井廢水處理與回用研究起步較晚,且處理率較低。近幾年,中國統配煤礦總公司所屬各礦對礦井水的處理,尤其是深度處理方面的工作才逐步展開,環保工作者積極研究礦井水處理和合理利用的有效方法 。
⑧ 煤中微量元素的研究等
近年來,對煤中有害元素的賦存與分布進行調查研究受到重視。我國也開始調查研究煤(包括煤矸石)中有害元素以及在洗選、燃燒等加工利用過程中的富集、變化及其對環境的影響。
5、結論
總之,礦井地質工作在煤礦安全生產中起著重要的先導作用,做好礦井地質工作,對瓦斯事故、水災事故及頂板事故的發生具有重要的作用,從而保證煤礦安全生產,提高煤礦生產效率及經濟效益。在煤礦企業中,只有正確認識礦井地質工作的性質和特點,才能對本企業進行科學的管理和決策,把工作開展的更好,因此,礦井地質既是一項專業技術工作,同時又同生產實際緊密相關,對煤礦安全生產起著舉足輕重的作用。
參考文獻
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論文參考文獻的撰寫是要有真實的科學依據的,如果參考文獻沒有科學依據,那么就不算是科學論文,我們在論文的寫作過程當中不能忽略了科學的繼承性,這是反映作者科學作風和態度的表現。下面是千里馬網站小編整理的關于煤礦論文參考文獻,供大家閱讀賞析。
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我校是率先開設煤層氣抽采技術專業的高職院校之一,該專業于2010年申報成功,2011年開始招生,現在校學生共174人,第一屆畢業生已全部就業。我校煤層氣抽采技術專業是礦井通風與安全專業群中專業之一,也是礦井通風技術,安全技術管理專業向礦井瓦斯防治方向的一次延展和深入,側重點在于煤礦井下煤層氣抽采技術和管理。該專業立足于實際能力培養,主要涵蓋煤礦井下開采、通風、監控、抽采、安全管理等方面學科,構建以煤層氣開發與利用的設計、施工管理等工程技術為主線,兼顧相關知識、素質教育,培養出綜合素質高、適應市場能力強的應用型高端技能專門人才的課程體系。
2目前存在問題
2.1課程定位的局限性
我院該專業畢業生主要面向煤層氣開發企業和礦山企業,但現課程設置中較少涉及煤層氣地面開采與利用,學生畢業后尚不具備到煤層氣、頁巖氣相關企業進行地面開發、設計、施工及管理所需的技能、知識和專業素質,學生無法到地面開采的相關企業工作,尚不能擴展學生就業的需要。
2.2課程設置不盡合理,教學內容有待調整
該專業的課程設置是在我校煤礦開采技術、礦井通風與安全的相關課程較簡單綜合,造成部分教學內容不足。如地質課程,僅開設了普通地質、瓦斯地質,但該專業的地質課程應涵蓋的礦床學中的煤地質學、石油天然氣地質學,煤層氣地質的基礎理論和基礎知識較少涉及,這些在《瓦斯地質課程教學內容探討》中有詳細論述。如瓦斯防治和煤層氣抽采技術的課程設置部分內容重復,在瓦斯防治中已涉及了瓦斯抽采的部分內容,且深度較淺。
2.3教材體系建設薄弱,教材空缺現象突出
該專業的許多課程多來自于相關專業,因專業差異以及教材編者知識結構局限性,國家規劃教材很少,所用教材只是編者專著或別的專業的適用教材,通識性差,對該專業并不完全適用,造成學生知識的掌握與實踐脫鉤或者實用性不強。很多課程還沒有教材,授課教師只能根據自己的學識,在眾多教材、專著內選擇認為適合的內容進行授課,授課內容零散,涉及學科理論深淺不一,缺乏系統性、通識性和科學性。如煤層氣勘探與開發,包括了煤層氣地質、煤層氣開發、煤層氣利用等眾多課程的教學內容,針對性不足。
3煤層氣抽采技術專業課程設計與構建
3.1煤層氣抽采技術體系分析
煤層氣賦存狀態、控氣地質因素、產出機理、開采方式、產出特征的不同導致其賦存與產出均有其顯著的特殊性,鑒于此,煤層氣勘探開發技術既有常規天然氣勘探開發技術的來源、借鑒甚至直接移植,又有自己的獨特性,還有與采煤技術交叉融合的耦合特性,是一個與常規天然氣和煤炭開發技術既有聯系又有區別的復雜技術系統。煤層氣勘探與開發技術主要包括勘探技術、開采技術以及協同開采三大技術體系,勘探技術包括地球物理、地球化學、鉆探3類方法,以及地質分析與選區的綜合技術;地面開采的程序主要包括鉆井、固井、完井和地面井增產技術及排采技術;礦井井下抽采技術中的模塊化區域遞進式抽采技術、分源雙系統抽采技術、保護層抽采技術、卸壓層抽采技術和采空區抽采技術等;在煤氣共采技術形成了煤與煤層氣協調開發的時間順序、空間銜接和開發技術途徑,形成了煤層氣立體抽采工藝與配套技術;地面集輸工藝較簡單,一般為“井場一采氣管道一集氣站一集氣管道一處理廠一輸氣管網”的工藝流程。
3.2根據所需技術體系分析課程設置
煤層氣地面抽采技術是一項復雜的系統工程,涉及地質資源與地質工程、石油天然氣工程、礦業工程等眾多學科,煤層氣藏的特殊性決定了我國的煤層氣開采必須要具有針對性措施,需要煤田地質學與天然氣地質學緊密結合、煤儲層理論與常規天然氣藏工程技術緊密結合、煤層氣排采技術與鉆完井緊密結合。因此,煤層氣抽采技術專業要求掌握或熟悉地質學、煤層氣及煤炭資源地質勘探與開發、煤礦安全生產和安全減災、井下煤礦瓦斯抽采、地面煤層氣(瓦斯)開采、儲運與輸送等多方面的技術,分析各院校煤層氣相關專業課程開設情況,主要開設了包括涉及地質、力學、勘探、煤礦開采與安全、地面抽采技術、地面集輸配技術、鉆井與抽采設備、煤層氣綜合利用、管理等多方面的課程。
3.3專業課程設計
根據煤層氣勘探與開發技術的特點,結合我校該專業主要是基于云貴川渝等煤炭行業及煤層氣、頁巖氣開發企業的實際情況,在學校地質、煤礦開采技術、礦井通風與安全等專業的基礎上設計該專業課程。課程設置主要考慮知識與所需能力相適應;崗位技能和應用型人才培養的要求相適應;與行業需求、企業需求相適應;與專業學習的需要相適應,使學生的知識、能力、素質協調發展等原則,主要設置有以下幾大類專業課程,以滿足學生在畢業后可在煤礦、煤層氣、頁巖氣等相關企業單位的基本知識和技能要求,并為后續成長打下較好的基礎。地質類課程:普通地質、煤礦地質、瓦斯地質、煤層氣地質。力學類:礦山工程力學、流體力學、巖石力學。煤礦開采類:礦井開采與掘進、礦井通風、煤礦安全技術。井下抽采類:煤層氣抽采技術、安全檢測與監控、防突規范與管理。地面開采類:煤層氣開采技術、鉆井與完井技術、測井監測技術、煤層氣輸配技術、煤層氣抽采設備及維護。其他:工程制圖、AUTOCAD、流體機械、現代企業管理、安全評價技術、環保概論與煤層氣綜合利用、事故應急救援。
3.4專業課程構建
為更好地達到該專業人才培養目標,將課程構建分成了公共課程、專業必修課、實踐課程、專業選修課四大方面。在完成大學基本素質教育即(公共課程)的前提下,對應未來就業崗位(群)所需的專門技能設置了專業基礎課和專業課,并結合我校特點開設了一般的實習實訓課程和增設了技能鑒定這一教學和考核實踐教學內容,還為擴大學生的知識面和職業素質設置了一組專業選修課。公共課程主要包括了思想政治、英語、數學、計算機、體育、應用文寫作等。專業必修課:工程制圖與CAD、普通地質與煤礦地質、瓦斯地質、煤層氣地質、礦山工程力學、流體力學與流體機械、礦井開采與掘進、礦井通風、礦井災害防治、安全檢測與監控、煤層氣抽采技術、煤層氣開采技術、鉆井與完井技術、煤層氣輸配技術、煤層氣抽采設備及維護、測井監測技術、現代企業管理。實踐教學課程貫穿與整個教學活動當中,分為課程實訓和集中實習兩大部分,除了一般工科專業的入學教育、軍訓、公益勞動、畢業實習及畢業論文(設計)等實踐課程外,針對本專業的特點,特設置了地質認識實習、煤礦(煤層氣)認識實習,瓦斯災害防治、抽采工程頂崗實習及其設計、安全檢測與控制課程設計等實踐教學活動。實踐教學中增設了瓦斯檢查工、煤礦抽采工、鉆井工、煤礦防突工等技能鑒定實訓內容。專業選修課:環保概論與煤層氣綜合利用、防突規范與管理、事故應急救援、安全評價技術、工程項目管理。
4結語
(1)我校在辦該專業之初,將專業定位于地面開采與井下抽采兩個方面,面臨煤炭行業困難時期,生源不足以開設兩個方面,急需整合此兩個方向一并教學,經過教學實踐,該課程設置能夠較好的融合地面開采與煤礦井下瓦斯抽采兩個方向,課程設置中體現了“適專業,寬口徑”的目標,能夠基本滿足行業人才的需求,也擴展了學生就業的需要。
【關鍵詞】軟巖巷道 沿空掘進 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間的施工工序是按照先施工到停頭位置,然后再施工探放水硐室后,再在硐室內進行探放水施工,但是在軟巖巷道內,由于巷幫巖性較差,尤其是遇到泥巖時,容易造成片幫、掉頂現象,不利于探放水的安全施工,我單位在進行沿空施工探放老塘水時把施工工序進行調整,每輪在施工到位后,先加固放水位置的支架后直接在巷幫進行放水,待探放結束后,此時再在放水位置進行導通,依次進行下一輪施工,提高了安全系數,減少了工人的勞動強度。
1 工程概況
水文地質情況。根據地質提供的資料,施工工作面水文地質條件復雜,主要受采空區積水威脅和上部四含水以及71煤層頂板砂巖裂隙水的影響。
施工巷道探水警戒線范圍及積水量的確定。老塘采空區內積水長度約500m的巷道向采空區延展15~60m范圍內一個近似長方形塊段存有積水,積水區標高-383.5~-401.3,積水長度500m,水頭高度17.8m,積水面積約18900m2,根據采空區積水量計算公式:
Q=KMS/cosα
M取平均采高3.0m,K取0.4,則721采空區積水量約23000m3,動水補給量約2m3/h。
施工巷道沿上一區段采空區施工,與老塘機巷巷留設凈煤柱5m,在不進行探放水的情況下上區段采空區積水有可能突破煤柱涌入該施工巷道,對安全威脅較大。需按照“預測預報、有疑必探,先探后掘、先治后采”的原則,采取防、堵、疏、截的綜合治理措施,進行探放水工作。
2 探放水工程設計
2.1 程施工目的
查明上區段工作面采空區內的積水和瓦斯富集情況,排放采空區內的積水,確保巷道安全施工。
2.2 技術要求
2.2.1 鉆孔位置
(1)巷道施工至“f7”點前3.9m開始施工第一輪探放水鉆孔,以后根據煤層傾角,按照水頭高度不超過1.0米施工一輪鉆孔,共設計18輪鉆孔。⑵在每輪鉆孔施工前在巷道右幫施工一排水硐室(規格:高×寬×深=2.0×2.0×2.5m),并在硐室內施工一臨時水倉(規格:長×寬×深=1.5×1.2×1.0m),作為探放水排水水倉。
2.2.2 鉆孔參數
每輪設計兩組鉆孔,每組3個孔均開口于巷道右幫呈扇形布置,第一組鉆孔開孔于巷道頂板下1.8m,第二組鉆孔開口于巷道頂板下2.5m,其中1#孔垂直于巷道右幫,2#、3#孔與1#孔夾角15°呈扇形布置,鉆孔仰角0~15°,深度不少于8m,以打透采空區為準(圖1、2)。
2.2.3 施工要求
(1)每個鉆孔打透采空區后要來回疏孔,如鉆孔有出水現象,要求現場施工人員根據水壓及數量大小適當增加鉆孔數量(必須在地測部門專業人員現場指導下增加鉆孔數量)。
(2)施工單位加強打鉆附近支架的支護工作,確保打鉆及排水工作全順利進行。
(3)為防老塘瓦斯沿孔涌出,在每輪鉆孔放水結束后,施工單位必須用炮泥對鉆孔進行封孔,封孔長度不小于3m。
2.2.4 泄水巷施工
(1)為確保積水排凈,根據煤層傾角,按照水頭高度5.0米施工一條泄水巷(共設計施工3條泄水巷)與采空區連通泄水。
(2)泄水巷施工結束后要求打封閉;標高最低點的泄水巷施工結束后,要求在封閉時底部埋設3趟4寸管路與采空區連通做泄水用,并在管口一端焊鐵篦子,確保管路能正常排水(所用彎頭、管路等材料由通風區負責提供)。
(3)泄水巷內留設排水能力為25m3/h電泵一臺,與主排水管路相連。
2.2.5 排水要求
迎頭排水硐室的臨時水倉安設排水能力為50m3/h四臺(兩臺備用),敷設一趟4寸排水管路并跟進排水,雙回路供電,以確保打鉆出水后,水能夠及時排出。
3 設計變更
(1)每輪進尺施工到位后停頭加固迎頭4m范圍的支架。
(2)直接在巷道內施工沉淀池從巷幫施工鉆孔進行排放水。
(3)待探放介紹后再施工硐室并與老塘導通進行效果檢驗,確保安全后再進行下一輪施工。
4 探放前的準備工作
(1)掘進巷道施工單位為探放水實施單位的責任主體,嚴格執行預測預報、探放、效果檢驗、綜合防護的四位一體無壓探放水措施。在接到地測部門下發的允許進尺單的情況下,方可恢復進尺,嚴禁超尺,確保安全施工。
(2)對現施工的巷道(軟巖沿空掘進)供電系統進行改造,確保雙回路供電(一路1140V,一路660V)排水系統正常排水。
(3)每輪掘進之停頭位置后,排水管路延至迎頭,雙回路排水電泵挪至水倉內并確保正常運轉后,聯系地測科進行探放及排水施工。
5 探放水施工
備用泵(兩臺)距迎頭不超過100m,備用泵變頭要連接好,確保能直接使用。壞泵及時更換,確保備用泵的數量。
探放水期間每班要安排2名人員進行探放水工作,探放水人員必須熟悉供電系統和泵的性能,能夠熟練操作開關或更換泵。在排水正常的情況下,若鉆孔出水量較小或堵塞,探放水人員要及時補打和疏放探放水鉆孔,并及時清理水倉淤煤,確保正常排水。嚴禁將水流入巷道,把巷道做為水倉排水,水倉容積不小于3m3。每班排水情況要及時認真記錄兵向相關單位匯報。
電泵復合線不低于20m;為防止水大造成開關進水,可把電泵開關懸吊固定吊在巷幫。
探放水的安全管理:
(1)施工要求:1)地測部門控制距離,到達打鉆位置及時與本單位聯系。2)在施工每組鉆孔時,先施工距底板高的一組鉆孔,后施工距底板小的一組。3)探放水期間若鉆孔出水量較大,需將采空區內的積水排盡方可繼續施工下個鉆孔。4)每個鉆孔打透采空區后要來回疏孔,如鉆孔有出水現象,要求現場施工人員根據水壓及水量大小適當進行疏孔或封堵;在出現鉆孔無水或水量減小并正常疏孔的情況時,在地測部門專業人員指導下可增加鉆孔數量進行排放水施工。5)鉆孔施工結束后,由地測科等有關單位人員確認無水后,施工單位根據地測科允許施工距離進尺,進尺到位后通知施工單位打鉆人員進行下一輪探放水工作。
(2)探放水施工:1)采用德國手持FIV型鉆機,φ42mm鉆徑;鉆孔采用風鉆配合騰馬鉆桿施工,騰馬鉆桿每根長1m,依次加長,最終孔深8~10m。若采空區煤層較硬,風動鉆機無法滿足探放水需要,則使用TXU-75型礦用隔爆鉆機。2)施工人員進入作業現場以后,首先對周圍的環境及頂板支護情況、排水管路是否通暢進行確認,確保無隱患后方可施工。鉆孔施工期間安設專人進行排水工作,并監測水量,以便及時撤出人員。3)鉆場及附近5米范圍內必須加強支護,防止片幫漏頂傷人,保證巷道后路暢通。4)每輪探放水施工前為防止迎頭煤壁片幫傷人,迎頭必須正規使用與斷面相符的礦加工的金屬防片幫網。防片幫網采用梁式固定骨架網,防片幫設施必須生根牢固(骨架上有固定在前探梁前端的固定裝置)。其尺寸必須與巷道斷面相匹配,且安裝時距頂板不大于100mm、兩幫不大于200mm的間隙,距底板不大于0.8m,防片幫網上部應緊貼最迎頭的棚梁、下部應緊貼煤(巖)壁。下山施工時,固定在前探梁上的底座必須與前探梁進行固定,防止下滑。5)若斷面山墻巖性差易超前片幫,可能會造成超前抽冒,探放水施工前需對迎頭山墻煤巖斷面采取掛網打錨桿封閉,防止超前片幫。6)探放老空水前,地測單位要分析查明老空水體的空間位置、積水量和水壓,探放水時,必須撤出探放水點以下部位受水害威脅區域內的所有人員;探放水孔必須打中老空水體,并要監視放水全過程,核對放水量,直到老空水放完為止;鉆孔接近老空,預計可能有瓦斯或其他有害氣體涌出時,必須有瓦斯檢查工現場跟班,檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體濃度超過規程規定時,必須立即停止鉆進,切斷電源,撤出人員,并報告礦調度室,及時處理。7)鉆孔施工過程中如果發現煤巖松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大,以及有頂鉆、卡鉆等異狀時,必須停止鉆進,但不得拔出鉆桿,現場負責人員及施工人員應立即向礦調度及相關部門匯報,并派人監測水情。如發現情況危急時,必須立即撤出受水威脅地區的人員,然后采取措施進行處理。
(3)打鉆人員應了解突水預兆:迎頭頂板、煤壁、兩幫滴淋水變化情況,如掛紅、掛汗、空氣變冷、產生霧氣、有水叫聲、頂板淋水明顯加大、頂板來壓、底鼓并產生裂隙、伴有水涌出、迎頭煤巖壁涌水、壓力水流、水色發渾、有臭味等現象,必須立即停止施工,及時向礦有關單位及礦領導匯報,并采取措施處理。
6 結語
為防止井下老塘水災事故,必須根據巷道的不同巖性、不同的施工地點及工藝采取相應的探放方式,且實際生產中,要根據巷道的圍巖狀況及時修正探放參數,技術上制訂切實可行的安全措施,嚴格按技術措施執行,除此之外,還應考慮人的素質的培養及管理的加強,對基層管理干部和作業人員要定時進行安全技術培訓,提高人的素質。因此,在掘進探放水工作面中,做好安全管理,并且應用適當的安全技術措施,就能夠很好地防止事故的發生,從而使探放水及掘進工作穩定安全進行,保證安全生產。
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[關鍵詞]地質 構造 煤層 礦山
中圖分類號:TDI63 文獻標識碼:B
1 煤層的形態與結構
1.1 煤層的形態
煤層和其他沉積巖一樣,在形成的初期,通常是層狀埋藏的,具有明顯的連續性,厚度也較為均勻,但由于受沉積條件和地殼運動的影響,也存在似層狀和非層狀的煤層。因此,煤層按其形態可分層狀煤層、似層狀煤層和非層狀煤層三種。
(1)層狀煤層:煤層厚度穩定,無明顯變化,分布面積較大。
(2)似層狀煤層:煤層厚度變化大,厚薄懸殊,但仍然較連續。如藕節狀煤層、串珠狀煤層和瓜藤狀煤層。
(3)非層狀煤層:煤層厚度變化極大,由一個個孤立的煤包體斷續分布組成,層位連續不明顯,常有大范圍的尖滅。如雞窩狀煤層、豆狀煤層等。
2 煤層的厚度與產狀
2.1 煤層的厚度
根據煤層的產狀、煤質、開采方法以及當地對煤需求情況,綜合當代煤炭開采技術和經濟條件,確定出可采的最小的煤層厚度叫最低可采厚度。低于最低可采厚度的煤層一般叫不可采煤層,大于最代可采厚度的煤層叫可采煤層。在復雜結構煤層中,煤層厚度可分為總厚度和有益厚度。總厚度是指包括夾石在內煤層的全厚,有益厚度是指除去夾石的純厚度。
根據開采技術的特點及開采技術的影響,煤層厚度可分為三類:厚度在1.3米以上的為薄煤層,1.3―3.5m厚的為中厚煤層,厚度在3.5m米以上的為厚煤層,在煤礦生產中,習慣上把厚度8.0m以上的稱為巨厚煤層。
2.2 煤層產狀
煤層在地殼中賦存的狀態及其展布方向稱為煤層的產狀。煤層的空間位置及特點通常用產狀要素來描述。
走向:傾斜巖層層面與假象水平面的交線叫走向線。走向線的方向叫走向。
傾向:煤層層面與假象水平面所夾的最大的銳角叫傾角。
3 地質構造
沉積巖層和煤層在其形成初期,一般都是水平或近水平的,并在一定范圍內連續完整的。但是,后來受到地殼運動的影響,使煤巖層的形態和產狀發生了變化。甚至產生裂縫和錯動,使巖層失去完整性。這些由地殼運動而造成的煤巖層空間形態的變化,或由地殼運動造成巖層的空間形態稱為地質構造。
地質構造一般包括單斜構造、褶皺構造和斷裂構造。地質構造是影響煤礦安全和生產的各種因素中最為生要因素。
3.1 單斜構造
在一定的范圍內,一套巖層大致向同一個方向傾斜并且傾角變化不大的煤巖層的空間位置和形態叫單斜構造。在較大的區域范圍內,單斜構造往往是其它構造的一分部,如褶曲的一翼或斷層的一盤。描述單斜構造空間位置和形態最常用的方法是煤巖層的產狀要素。
3.2 褶皺構造
巖層受地殼運動的作用,被擠壓的彎彎曲曲,但仍保持著連續完整性,巖層的這種構造形態叫褶皺構造。褶皺構造是巖層柔性變形的結果。褶皺構造的基本單位是褶曲,褶曲是褶皺構造的一個彎曲,褶貢有兩種基本類型。即背斜和向斜,背斜和向斜往往是相間存在的。
(1)背斜:層面向上曲,中心巖性較老,兩翼漸老,兩翼漸新,兩翼巖層傾幾相背。
(2)向斜:層面向下彎曲,中心巖性較新,兩翼漸老,兩翼巖層傾向相向。
4 煤層地質構造及其對影響煤礦安全生產的主要因素
4.1 地質構造對煤層自燃影響的因素
煤層中的裂隙主要是內生裂隙和外生裂隙。
(1)內生裂隙:煤層在煤化作用過程中因成煤物質結構、構造等的變化而產生的裂隙,一般面平且直,一般不切入到其它煤層中。
(2)外生裂隙:煤層形成后,由于區域構造變動而在煤層中發育的裂縫。通常成組出現,方向性明顯,裂隙面較平直,延伸遠,可切入其它煤層,甚至煤的頂底板巖層。
裂隙影響煤層的供氧條件,它們的存在可以增大煤氧接觸面積, 從而導致煤層自燃初期的低溫氧化階段順利進行。
4.2 孔隙對煤層自燃的影響的因素
煤層中的孔隙主要是原生孔隙和次生孔隙。
(1)原生孔隙:煤層在沉積時,沉積物顆粒之間生成粒間孔和植物各組織內部的胞腔, 共同組成煤層的原生孔隙。
(2)次生孔隙:煤層在煤化作用過程中,原生礦物結晶溶蝕而形成的孔隙,因淋濾、溶蝕等作用形成的粒間孔隙,以及煤化作用過程中因甲烷等氣體的逸出而留下的孔隙等,共同組成煤層的次生孔隙。
地質構造對煤層自燃的影響很大。裂隙、孔隙、褶皺和斷層的數量、規模影響煤層的供氧條件,它們的存在可以增大煤氧接觸面積,從而導致煤層自燃初期的低溫氧化階段順利進行;裂隙和斷層也是煤火燃燒過程中物質和能量的噴出通道;斷層的性質可決定煤火是否繼續向煤層深部發展;褶皺可控制煤低溫氧化釋放出的熱量聚集,如果背斜核部有封閉性好、導熱性差的煤層頂板,那么此處是煤層聚熱增溫的良好場所,也是易于自燃的地方。
4.3 褶皺對煤層自燃的影響的因素
褶皺通過控制煤層氧化釋放出的熱量的運移方向和聚集狀況來影響煤層的自燃。在背斜位置,煤層低溫氧化釋放出的熱量就會運移到背斜的核部,如果核部的煤層頂板是滲透性較差的泥巖、頁巖,那么核部處就會集聚大量的熱量,從而使煤體溫度升高,繼而發生自燃。
4.4 斷層對煤層自燃的影響的因素
在沒有受到采動影響的煤層中,斷層的數量、規模、性質和走向對煤層通氣供氧影響很大,直接影響到煤層的自燃。煤層自燃后,火焰蔓延的方向受斷層的性質和斷距大小的影響。在正斷層位置,煤層被斷開,阻止了火焰向煤層深部蔓延。當火焰蔓延到正斷層處時,由于煤層已經被斷層切斷,火焰在此結束蔓延趨勢。當正斷層完全切斷煤層時,斷層位置成為天然的防火墻。在逆斷層附近,一旦斷距較小,就會使煤層發生重復,煤層厚度增大,而厚度又是煤層自燃的一個必不可少的條件,所以煤層自燃會在逆斷層處發展和蔓延。當有多個煤層且間距較小時,斷層的存在則會引起不同煤層之間的煤火相互貫通,燃燒煤層可導致不同層的煤燃燒。
4.5 構造應力對礦區采動損害影響的因素
由于構造應力的作用,可以改變采動影響下的巖層移動方向和移動量的大小,同時也影響井下巷道的變形破壞模式。如果煤礦區處于擠壓構造應力場中,在煤層未開采之前,側向擠壓應力早己存在,它使煤層覆巖有向上彎曲的趨勢;在煤層被采出后,覆巖重力首先克服側向力造成的向上的彎矩,剩余的垂向力才引起煤層頂板向下彎曲變形。同時,由于側向擠壓構造應力的存在,使巖體所受圍壓升高,必將使巖體的力學強度增加,從而減小煤層開采對覆巖的損害。
另一方面,由于巖石的抗拉強度最低,在受拉張應力作用后,很容易產生張節理,使巖層的連續性遭到破壞,失去內聚力;拉張應力的作用可以抵消一部分因重力作用在巖層中產生的水平關聯應力,從而使巖塊受到的側向夾持力減小甚至消失,很容易在重力作用下失穩沉降,即使拉張應力不足以使巖層破斷,也會使巖體的圍壓降低,從而導致巖體強度的下降。為了保護煤礦區地質環境,煤炭資源開發活動必須要有一個度,要把開采強度限制在煤礦區地質環境可以承受的范圍之內。
5 結論
綜上所述,地質構造對煤礦安全生產分析,一是對煤與瓦斯突出影響的定量化分析;二是對煤層自燃的定量化分析;二是對礦區采動損害的定量化分析,認真研究分析這些地質因素,找出規律,制定有效的防治措施,才能確保煤礦安全生產。
參考文獻:
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[關鍵詞]煤礦礦山;地質測量;空間信息;相關技術
中圖分類號: 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2013)06-0029-01
一、煤礦礦山地質測量空間信息系統開發
隨著科學技術的不斷發展與進步,煤礦礦山地質測量也逐漸通過多樣化的測量技術,提升了地質測量的質量與效率。煤礦礦山地質測量的主要研究內容為地質構造規律、發育特征等,通過地質測量,能夠令煤礦的安全生產得到一定的保障。我國由于煤礦地質條件相對復雜,存在著一些斷層、巖漿巖侵入、褶曲等現象,嚴重影響到了煤礦的安全生產。因此,有必要對現代化的煤礦礦山地質測量技術與系統進行研究。相關資料表明,信息技術活躍程度高的、動態的煤礦礦山地質信息能夠有效保證煤礦的安全、高效生產,因此煤礦礦山地質測量空間信息系統應運而生。傳統人工去收集、整理煤礦礦山地質測量信息已經無法滿足煤礦生產的實際需求,也無法適應煤礦生產的發展要求了,特別是對于在煤礦中發生的重大事故來講,傳統人工手段無法及時為經營管理者提供決策依據。因此,利用信息網絡技術,來實現對煤礦礦山的地質測量與分析,實現井下突發事件的快速分析與處理是十分必要的。就煤礦礦山地質測量系統的開發來講,主要包括兩種途徑實現。
第一,通過繪圖系統或是通用GIS系統平臺實現二次開發應用。目前采用的繪圖系統多為AutoCAD、Micro Station。AutoCAD是美國在1982年開發設計的計算機輔助設計軟件,能夠用來進行二維繪圖、繪制、設計文檔以及一些比較基本的三維設計,是目前較為流行的一種繪圖工具,但是此軟件操作起來較為復雜,并且適用范圍十分廣泛,可以用在各個行業當中,對于煤礦礦山地質測量來講,針對性與適用性相對較差。Micro Station是與AutoCAD齊名的一種設計軟件,DGN為專用格式,同時兼容AutoCAD和DWG、DXF等多種格式,但是此軟件也存在著一些明顯的不足之處,例如在選擇符號時較為麻煩、預制庫中的符號量較小、地圖符號不具備通用性等。GlS技術憑借著超強的通用性與開發性受到了普遍的喜愛,在煤礦礦山地質測量過程中,也能夠通過GIS系統實現地質測量,同時還能夠對各種資源環境信息進行有效的整理與管理,還能夠通過快速與重復性的分析測試,實現對資源環境和實踐模式的管理,通過動態監測和比較分析,能夠令工作效率與效益得到很大程度的提升。但是與此同時,由于煤礦礦山地震本身就具有一定的復雜性與多解性,因此在實際應用過程中,此軟件依然無法滿足工作者與地質學家的使用需求。
第二,通過自主版權的煤礦專用GIS系統平臺實現開發應用。煤礦礦山專用的GIS系統平臺,能夠結合實際煤礦生產情況與特點,對生產的全過程進行跟蹤,很好的解決了在煤礦生產、開采過程中可能會出現新地質情況的問題,并且還能夠加強對儲量的管理水平,提升了資源的回收率與使用率。自主版權的煤礦專用GIS系統在實際使用過程中難度較大,此系統的首選語言為c++,通過Oracle7、Sybase、Dd2、SQLSever等實現屬性數據的管理。在煤礦礦山地質測量GISX[~臺的設計中,層次結構的圖形數據結構設計是一種十分理想的選擇,不僅描述十分方便,同時管理也十分科學、簡單。并且作為一個專業的圖形數據庫,必須要對其專業特征進行充分考慮。首先,此系統有獨特的點型、線型、符號等,其次能夠按照低層時代的順序進行,再次在各個地層、地層和構造、各個構造之間都是空間拓撲關系,最后能夠使空間關系逐漸明朗,具備動態特征。基于上述,自主版權的煤礦專用GIS系統平臺開發應用是具備穩定性、可操作性、科學性和合理性的。
二、煤礦礦山空間信息系統相關技術
煤礦礦山地質測量空間信息系統可以說是目前信息技術飛速發展與廣泛應用的必然產物。上文主要針對煤礦礦山空間信息系統的開發進行闡述,那么在此基礎之上,有必要對空間信息系統的關鍵技術進行分析。
(一)煤礦礦山地質測量空間信息數據的采集
在空間信息數據的采集過程中,主要是通過遙感器來實現信息與資源的探測,并通過數字攝影技術與全球定位系統實現傳遞和定位,通過測量手段實現數據的匯總和分析。煤礦資源在探測過程中,同時土質和地質資源的分析,制定出施工技術與手段,煤礦礦山采掘和生產過程的活躍程度與動態特征十分明顯,因此為了保證生產的安全性與有序性,必須要進行煤礦礦山的地質測量。通過數據庫能夠實現對各項資料、信息、數據的統一管理和分析。數據庫中主要包括煤礦地質、水文地質、測量、采掘、儲量等各種基本信息,數據庫的功能必須要能夠滿足不同使用者對這些信息、數據的查詢、錄入、修改、統計、整理等需求,同時還要為計算機的成圖提供數據接口。通常來講,一些已經經過多年開采時間的煤礦礦山都擁有大量的資料數據和圖紙,因此在地質測量過程中,不僅僅要通過高科技的信息技術手段進行,同時還要結合現有的開發方式、探查手段等進行。
(二)GIS平臺的設計
通過前文分析可知,GIS平臺是比較適合煤礦礦山地質測量的一種系統。首先,用通過面向對象的軟件開發方法OMT,對需要解決的問題進行抽象,并建立起簡化的模型,以便能夠全方位、多層次的捕捉問題空間的信息,具有層次結構的圖形數據結構是十分理想的選擇。通過面向對象技術與wlndows驅動結構能夠令GIS平臺以及相應軟件的開發有質的飛躍。同時,對象的可封裝性與繼承性,使得軟件的模塊化、可操作性等都有了很大程度的提升。
(三)煤礦礦山地質測量空間信息系統的發展展望
[關鍵詞]地溫 熱風壓 防治措施
[中圖分類號] X752 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-2-332-1
1礦井概況
(1)邵武煤業公司曬口煤礦是福建省唯一的單一中厚煤層開采礦井,井田開拓方式為(平峒―斜井)聯合開拓,+186m主斜井、+193m副斜井、新副井都至-200m水平,礦井分四個水平開采(+190m、-40m、-200m、-400m),目前已經開拓到-400m水平,主平硐地面標高+190m,采煤方法為井下采煤―采用壁式冒落采煤法與殘柱式采煤法相結合。采煤工藝為煤電鉆鉆眼,爆破落煤,V型鏈板機或溜槽出煤,單體液壓支柱、型鋼或木點柱支護,回柱提升機回柱,跨落法管理頂板。區段石門采用蓄電池電機車牽引串礦車運煤,大巷運輸采用ZK7-6/250型架線電機車牽引串車運輸,新副井負責提矸和礦井下人、下料,箕斗井用箕斗車負責+190以下水平的煤炭提升。
(2)曬口煤礦礦井通風方式為中央分列式,即中央邊界式。通風方法為抽出式通風。礦井進風有新副井、新進風井、箕斗井、二號井風井和九渡坑風井五個風井進風,礦井回風由+190主平峒和鷹山風井兩風井回風。
(3)曬口煤礦當前開采深度近600米。按正常地溫梯度計算,采礦向深部發展,溫度越來越高,礦井氣象條件逐漸惡化,礦井-400m氣溫高達30~33℃,直接危害工人健康和勞動生產率的提高。當前地溫問題已成為曬口煤礦安全生產中的一個重要問題。 根據目前掌握的地溫分布狀況,分析影響地溫升高的地質因素,提出采取經濟合理的降溫措施。
(4)礦區年平均氣溫17.93℃,一般于7、8、9月份氣溫較高,最高溫度達到40℃;恒溫帶深度在320m,恒溫帶溫度為20.6℃,地溫梯度為0.6~3.2℃/100m,一般小于3℃/100m。歷年回風流最高溫度為30℃,今年以來采掘工作面,回風流最高溫度達31℃,惡化了井下勞動條件,而且隨著礦井向深部延深,熱害問題將日益突出。
2地溫的危害
(1)形成熱風壓:地溫升高紊亂礦井通風系統,出現局部風流滯或循環風。如曬口煤礦Ⅴ采區三片、四片,Ⅵ采區四片、五片和Ⅶ采區四片,都存在由于地溫作用,形成熱風壓,造成-200m以下采掘工作面通風系統紊亂。
(2)職工勞動效率降低,人身事故概率增大。由于高溫的影響,作業人員勞動能力下降,疲勞程度加速,中樞神經興奮減弱,作業過程中易發生安全事故。
(3)作業人員生理反映不適。在高溫高濕井下環境中作業,人員出汗多,人體失水嚴重,體內電解質失衡,出現體溫升高,心率加快、主觀感覺不適,熱感頭痛、心悸無力、抵抗力下降等癥狀;易患感冒、紅眼病等疾病,據不完全統計,高溫區作業人員特別容易生病尤其是患感冒率高達30%。如2011年10月Ⅴ采區四片工作面采煤工人出現胸悶、胸痛等現象,嚴重影響了職工身體健康。
3井下氣溫的影響因素
(1)地溫的影響。在恒溫帶以下,隨著深度增加,地溫逐漸升高,根據地質報告分析,我礦在-400m水平的原巖溫度可達30℃~33℃,它是影響井下氣溫的主要因素。
(2)地面氣溫的影響。一般夏季井下-400m處的溫度比冬季溫度高2~3℃。
(3)空氣的壓縮熱。在井筒中,空氣受重力作用,被壓縮產生熱量,且隨著深度增加而變化。
(4)采空區的貯熱。隨著采煤工作面的開采,采空區漏風,容易把采空區的貯熱帶到采掘作業點。
(5)電器設備散熱。由于井下電氣設備的使用數量越來越多,如Ⅴ5S2采煤工作面設備有局扇1臺電機功率11kw,鏈板機7~8臺,功率52.5~60kw,電煤鉆1臺,電機功率2.2kw,總功率達到65.7~73.2kw,以上設備運行后,電機產生的溫度達50℃以上。經實測機械散熱可使采煤工作面提高2℃左右。
(6)采掘工作面由于通風方式的不同,其溫度變化比較大,一般情況下全負壓供風的采煤工作面比靠局部通風機通風的掘進工作面氣溫低2~3℃,其原因一是掘進工作面風筒出口風量少,二是局部通風機對吸入風量壓縮而產生熱量。
4熱害的防治措施
(1)選擇合理的巷道布置形式和設計方案,盡量縮短獨頭巷道距離,及時形成延深通風系統。
(2)推廣應用錨噴、“U”型鋼等支護技術,擴大巷道斷面,減少巷道變形。
(3)使用大風機、大風筒,加大供風量。
(4)通風系統合理,盡量避免串聯通風。在進風巷道中,可設置集中噴霧裝置,灑水降溫。如:曬口煤礦在Ⅶ采區進風巷道中設置多道噴霧水幕效果良好。
(5)進行煤體注水和采空區灌水,提高煤層含水率和導熱條件,減少原巖溫度。
(6)對錨噴巷道進行灑水養護,曬口煤礦在-400主運巷中設多道噴霧裝置,每間隔20m安裝一處噴霧進行灑水降溫。
(7)積極應用新技術、新裝備,如選用空調器、渦流器等裝備,對局部高溫點進行直接降溫。
(8)加強醫療保健工作和保證高溫作業人員的休息。礦區職工醫院定期對井下高溫作業人員進行體檢和保健咨詢服務,礦班中餐供應高能含鹽食品,改白開水為富含K+、Na+等離子電解質飲料或鹽水,以改善人體的耐熱能力。采用輪換作業或“四六”工作制度等方法,確保高溫作業人員的休息時間,從而提高工人勞動能力和工效,確保安全生產。
參考文獻
[1] 楊孟達. 煤礦地質學 煤炭工業出版社出版 2000年.
[2]《煤礦安全規程》,煤炭工業出版社印刷廠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.
關鍵詞: 煤田水文地質;中國;規律;特征
Key words: coalfield hydrogeology;China;law;characteristics
中圖分類號:P641.4+61 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)23-0323-02
0 引言
中國煤炭資源總量位居世界第二,產量位居世界第一,在我國一次性能源消費比例中,煤炭占70%以上。研究和掌握中國煤田水文地質特征和規律,對于科學有效的預測和防治煤礦突水,保證礦井安全生產促進礦井的可持續發展具有非常重要的意義。
1 地質發展歷史
1.1 晚古生代 中國重要的成煤地層始于晚古生代。晚古生代自4億年前的泥盆紀至2.3億年前的二疊紀末,延續了1.7億年。其中石炭紀、二疊紀是地史上重要的成煤期。晚古生代古地理面貌發生了巨大的變化,沉積類型復雜多樣。華北地區自奧陶紀中期海水退去以后,上升為陸地。經過中奧陶世、志留紀、泥盆紀和早石炭紀的長期風化剝蝕,至晚石炭紀才重新下降接收沉積。晚石炭紀整個華北地區地殼升降頻繁,引起海水多次進退。當海水退去時,陸地沼澤廣布、植物繁茂,形成有利于成煤的環境;當地殼下降時,發生大面積海侵,形成海陸交互相的石灰巖、砂頁巖及煤層組成的煤系地層。二疊紀初期,氣候潮濕植物繁茂,為成煤提供了豐富的原始物質,形成了重要的含煤地層下二疊統山西組。早二疊世晚期至晚二疊世末,氣候變得干燥,在盆地中普遍沉積了紅色的砂頁巖。
華南地區晚古生代古地理面貌較為復雜。加里東運動導致揚子地塊與東南地區連為一體,形成了地史上的華南地塊,并且大部露出海面。泥盆紀早期,僅在黔貴滇及粵北、湘中和湘南一帶形成粗碎屑沉積,其它地方均遭受風化剝蝕。中泥盆世以后發生大規模海侵,沉積以碳酸鹽巖為主的地層,超覆在不同時期的地層上。這次海侵一直延續到早二疊世末期。華南地區晚古生代成煤期包括早石炭世、早二疊世和晚二疊世三個時期,前兩個時期只有個別地方有煤生成,煤層薄,煤質差,多為無煙煤;晚二疊世煤系幾乎在華南都有分布,經濟價值大,為開采的主要煤層。
1.2 中生代 中生代從2.3億年前開始,延續至0.7億年前,歷時1.6億年。中生代初期,華北地區早已成為陸地,而華南仍大部分為淺海。至三疊紀末,由于印支運動,華南大部分成為陸地。在中生代,我國境內的氣候大致經歷了干旱到潮濕再到干旱的變化。從晚三疊世開始,氣候逐漸轉為潮濕,有利于植物生長和煤的聚集。形成了中國另一個重要的聚煤時期—晚三疊世和侏羅紀。我國中生代含煤地層西南及華南多為晚三疊世—早侏羅世,華北為中侏羅世,東北多屬晚侏羅世—早白堊世,有較明顯的西南到東北漸變的趨勢。這反應了中生代的潮濕氣候帶最先分布在西南,隨時間的推移,逐漸向東北方向遷移。
1.3 新生代 新生代從0.7億年前延續至今,是地殼演化歷史上最新的一個階段。新生代大規模的地殼運動(喜馬拉雅運動)發生在新近紀中晚期。新生代后期,中國的海陸分布大致已與現代相近,僅在東部沿海邊緣地區曾發生過海侵。新近紀氣候比較溫暖,有利于植物大量繁殖,因此成為地史上一個重要的聚煤期。由于當時中國常受干旱氣候影響,所以新近紀含煤地層在中國分布不多。但這一時期的個別煤層仍有很大的經濟價值,其中常賦存厚度超過百米的特厚煤層。如遼寧撫順和云南昭通是最著名的代表。
2 中國煤田地質分區
2.1 華北區 本區北以陰山—燕山—沈陽—輝南—和龍一線與東北區相接,南以秦嶺—大別山—張八嶺一線與華南區分界,東瀕黃海,西以賀蘭山—六盤山一線與西北區為鄰。本區的主要聚煤期為石炭二疊紀,次為早、中侏羅世,還有個別的晚第三紀煤田(黃縣煤田)。
2.1.1 含煤巖系基底的水文地質環境 華北晚古生代石炭二疊紀含煤巖系的基底在華北大部分地區是奧陶紀碳酸鹽巖,僅在賀蘭山、桌子山一帶是前震旦亞界或震旦亞界,豫西的宜陽、平頂山等地是寒武紀碳酸鹽巖。
2.1.2 含煤巖系內部的水文地質環境 ①上石炭統太原組含煤巖系的組合特征。上石炭統太原組的巖相局部為陸相,其余皆為海陸交替沉積,主要為砂巖、粉砂巖、泥巖、灰巖、煤層和少量礫巖。②下二疊統山西組含煤巖系的組合特征。下二疊統山西組的巖相以陸相為主,可分為三種類型:1)以陸相為主的山前沖擊平原型。分布于陰山古陸南緣、秦嶺古陸北緣以及西部桌子山、賀蘭山等地,以陸相沉積為主。2)以陸相為主的濱海沖擊平原及濱海平原型。分布于華北廣大的中部地區,包括渭北、晉中南、太行山東麓,豫北、冀北、冀東及山東等煤田。3)以陸相為主的瀉湖海灣型。分布于秦嶺以南,包括豫西、皖北及蘇西北等煤田。以陸相沉積為主,并有過渡相為特征。③下二疊統下石盒子組含煤巖系的巖性特征。下石盒子組厚度為30~270m。總的變化趨勢是南北厚,中間薄。組成下石盒子組的巖石主要為粗碎屑巖、粉砂巖、泥巖和煤等。④上二疊統上石盒子組含煤巖系的巖性特征。上石盒子組地層沉積厚度300~500m,最小120m,最后可達700m。巖性主要為礫巖和各種粒度的砂巖泥巖。聚煤作用主要發生在華北的南部地區。
2.1.3 含煤巖系蓋層的水文地質環境 在山西、陜西、太行山東南麓和山東、江蘇、淮南的中低山區和丘陵地區,石炭二疊紀煤系之上的第四系蓋層很薄。有的地表,山麓斜坡地帶多數為沖洪積和坡積沉積,滲水性好,基巖風化裂隙發育。這些地區礦井充水水源是風化帶裂隙水、薄層松散層孔隙水、大氣降水和地表水。在河北、河南、山東、江蘇和安徽黃淮平原的一些地區,煤系之上覆蓋有50~200m厚的第四系松散層,一般由2~4層的孔隙含水層,含水性強弱視其成因類型和巖性組合而定。對礦井充水有直接影響的是第四系底部附近的松散層含水巖組,其中巖性粗的砂礫巖層含水豐富,對礦井開采有影響。而砂礫巖中含泥質多的松散層含水性弱,甚至為隔水層。在第四系厚度超過200m的地區,構造上往往是斷塊構造。這類地區的第四系松散層內的孔隙水對煤礦開采沒有影響。
2.2 華南區 本區是指我國秦嶺—大別山—張八嶺以南、西昌—昆明一線以東的地區。本區的主要聚煤時代為晚二疊世,次為晚三疊世。
2.2.1 含煤巖系基底的水文地質環境 華南晚古生代上二疊統龍潭組是華南的主要含煤地層,它沉積在上二疊統茅口組、童子巖組和官山段等地層之上。早二疊世棲霞期淺海碳酸鹽巖沉積遍布華南地區。茅口期早期,華南大部分地區仍為淺海碳酸鹽巖及硅質巖沉積,只有在華夏古陸的西北側。茅口期中期,在華夏古陸西側的閩西南、贛東北、粵中一帶發育了童子巖組的下部含煤段,而遠離古陸的地帶則為淺海碎屑巖沉積。
2.2.2 含煤巖系內部的水文地質環境 華南晚二疊世早期的聚煤環境呈現多樣化的特色,可分為以下幾類:①濱海沖擊平原型。此類型可分為東部和西部兩個亞型。東部主要分布于古懷玉山、武夷山、萬洋山及云開山的東南側,包括浙西、贛東北、贛南、閩、粵東南等地區。西部主要分布在川滇古陸東側,近古陸地區為粗碎屑沉積。②濱海平原型。此類型分布于蘇北、蘇南、皖東南、浙北、贛中、川南、滇東、黔中等地。巖性主要為粉砂巖、泥巖、細砂巖,局部地區含有薄層石灰巖。含水性中等稍弱,礦井沖水以砂巖裂隙水為主。③濱海三角洲型。此類型分布于武夷山古陸南段西側湘中、湘南、粵北以及川滇古陸東側滇東、黔西等地。巖性為粉砂巖、泥巖、細砂巖及薄層石灰巖,含水性中等稍弱。④濱海淺海碳酸鹽巖型。此類型分布于雪峰山、江南古陸西北側及淮陽古陸以南的鄂西、湘西北、湘中、川東、黔東、桂中、桂西等地區。按巖性組合特征可分為兩種類型:一類為可采煤層的直接頂板為隔水的泥質或鋁土質巖層;另一類為可采煤層的直接頂板和底板均為含水性強的灰巖,主要分布于桂中、桂西等地,稱為合山組。一般厚度150~200m,巖性主要為碳酸鹽巖,是中國南方晚二疊世含煤巖系中含水性最強的地層。此地區礦井充水以巖溶水、地表水和大氣降水為主。
2.2.3 含煤巖系蓋層的水文地質環境 華南地區主要含煤巖系多數賦存于低山丘陵或中高山地區,第四系松散層很薄,多為基巖原地風化后堆積形成,巖性粗,滲水性大,但儲水性小。這些地區的第四系蓋層起導水作用,是大氣降水和地表水下滲的良好通道,無阻水作用。
2.3 東北區 本區是指陰山—燕山—沈陽—輝南—和龍一線以北,內蒙狼山以東,我國國境以內的地區。本區主要成煤時代為晚侏羅—早白堊世,其次為新近紀。東北屬溫帶季風氣候,年降水量400~600mm。按煤系形成條件和含煤沉積特征可分四個類型:①以阜新、鐵嶺為代表的斷陷盆地。早期為山間盆地,晚期演化為山間谷地。煤系基底為義縣組巖漿巖系,含水性一般較弱。主要含煤巖系是阜新組,是河床相沉積的砂巖,含水性中等;煤系上部常為新生界的松散層覆蓋,淺部煤系受山間谷地的河溪地表水和第四系松散層地下水影響。②以元寶山、勝利為代表的斷陷盆地。煤系基底為興安嶺巖漿巖系,含水性弱,主要含煤系是上侏羅統九佛堂組和白堊系阜新組。九佛堂組一般為山麓沖擊相的粗碎屑砂礫砂巖,含水性中等;地表水和松散層的地下水常為礦井充水的主要水源。③以營城、遼源為代表的坳陷陸相盆地。煤系基底為晚侏羅世早期的火石嶺組中基性巖漿巖系,含水性弱;主要含煤巖系為沙河組,由含湖相泥巖、粉砂巖、薄層細砂巖和煤層組成,含水性弱,煤礦水文地質條件簡單。④三江—穆棱河近海環境下的坳陷盆地。該區位于黑龍江北部三江(黑龍江、松花江、烏蘇里江)范圍內,包括雞西、勃利、雙樺、雙鴨山、集賢等煤田。下部為滴道組中性、酸性巖漿巖和火山碎屑巖,含水性弱;含煤盆地兩端巖石組合以中粗粒砂巖為主,含水性中等;煤系基底為震旦系變質巖,含水性弱,煤礦水文地質環境簡單。
2.4 西北區 本區包括賀蘭山—六盤山以西,昆侖山以北,包括中國西部和西北部的新疆、青海、甘肅、寧夏、陜西北部和內蒙古西南部廣大地區,包括有準格爾煤、伊寧、塔里木、柴達木、青海大通河、甘肅靖遠會寧。本區主要聚煤期為早、中侏羅世,其次為晚三疊世及晚石炭世。
早、中侏羅世和晚三疊世含煤地層均為陸相沉積,晚石炭世含煤地層中雖有少量薄層石灰巖,也不含巖溶水,均以裂隙水為主。本區絕大部分為干旱氣候,年降水量不足100mm,只有河西走廊、伊寧等局部地區年降水量可達300~400mm,地下水非常貧乏,補給條件差、礦化度高。本區地表和地下均嚴重缺水,生活和工業用水困難,水源問題成為本區煤田開發的主要問題。僅少部分地區有地表水和老窯水造成的水害。
參考文獻:
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