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矿井地质学 序论 一、矿井地质工作的慨念和意义 煤炭开发大体经历远景规划、矿区总体设计、矿井设计、矿井建设和矿井生产等阶段。煤田普查工作成果是远景规划的地质依据。 矿区详查工作成果是矿区总体设计地质依据。 井田精查工作成果是矿井设计地质依据。 第一章 采前地质评价 第一节 综采地质条件评价 影响综采的地质条件主要有煤层厚度、煤层结构、煤层顶底板、地质构造、煤层冲刷带、岩溶陷落柱、煤与瓦斯突出、水文地质及工程地质。其中最基本和最重要的是煤层厚度变化和小型断层破坏。 第二章 生产地质研究 第一节 矿井地质构造 1．大型断层 落差大于30M。 中型断层 落差小于30M大于煤厚。 小型断层 落差小于煤厚。 2．地层层序的对称重复和岩层产状的规则变化是识别皱褶的两大标志。凡是在穿层巷道中，一旦出现地层层序对称性重复时，其间必然存在褶皱构造。 3．一般情况下，运输巷道应尽量沿向斜枢纽布置，回风巷道要力争沿背斜枢纽据进。 4．断层出现前的可能征兆 （1） 煤、岩层产状发生显著变化，伴生、派生褶皱发育。 （2） 煤层顶、底板出现不平行现象。 （3） 煤层出现厚度变化、揉皱和破碎现象。 （4） 煤层及顶、底板中节理显著增加。 （5） 瓦斯涌出量明显增加。 （6） 巷道出现滴水、淋水和涌水现象。 5．井巷中识别断层主要依据是根据地层和构造两大标志。 地层标志 凡是在巷道中出现地层层序顺序性重复、或地层层位缺失时，一般预示着断层的存在。 构造标志 凡是在巷道中出现煤、岩层错断，产状剧烈变化和断层的伴生、派生构造时，则预示着断层的存在。 6．断失翼煤层寻找经验层位对比最可靠，行迹分析供参考，规律类推靠总结，作图推连不可少，综合分析再决断，不清还需手段找。L 7．设计阶段处理构造的基本要点是大中型构造作边界，井筒要避开断层带，回风巷沿着背斜走，运输巷跟着向斜行。 第二节 煤层厚度变化 目前，探查煤层厚度变化的技术手段有钻探、矿井物探和巷探。 第三章 井巷工程地质 1岩体工程地质分类分为稳定Ⅰ（Rb60Mpa）；稳定性较好Ⅱ（Rb30Mpa）；中等稳定ⅢRb30Mpa；稳定性较差ⅣRb30Mpa；不稳定ⅤRb30Mpa。 2 按顶板岩层的强度大小和冒落难易，煤层顶板划分为五类 1） 易冒落的松软顶板 直接顶厚，岩性为泥（页）岩，裂隙发育或含水的粉砂岩、已风化的砂岩。 2） 中等冒落的顶板 直接顶为泥（页）岩，砂质泥岩、粉砂岩。老顶为砂岩、砾岩、石灰岩等。 3） 难冒落的坚硬顶板 老顶为中等硬度的中粒砂岩、粗砂岩、砂砾岩，坚硬的粉砂岩、砾岩和石灰岩等。 4） 极难冒落的坚硬顶板 老顶为细砂岩、坚硬的中粒砂岩、粗砂岩、砂砾岩，整体性石灰岩等。 5） 塑性弯曲的顶板 由薄层石灰岩组成。 2．采场上覆岩层的移动 1） 冒落带 H1M/（K1）COSA K碎胀系数，为1.11.4。M----煤层厚度；A---煤层倾角。 2）裂隙带 H2（23）H1。 2） 弯曲下沉带 第四章 煤矿安全地质 第一节 瓦斯地质 1、瓦斯爆炸范围516 在矿井总回风流中,沼气浓度应小于0.75;在采掘工作面回风流中,沼气浓度应小于1. 在矿井总回风流中二氧化碳浓度应小于0.75;在采掘工作面回风流中,二氧化碳浓度应小于1. 2、煤内瓦斯存在状态有游离和吸附两种. 3、随着煤的变质程度增高,吨煤总产气量也增大. 煤种 褐煤 长烟煤 气煤 肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤 方/吨 3868 68138 182212 199230 240270 257287 295330 346422 4、矿井瓦斯涌出量分绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量. 绝对瓦斯涌出量 指矿井在单位时间内涌出的瓦斯数量,单位为方/分. 相对瓦斯涌出量 指矿井在正常生产的条件下，月平均日产量1吨煤的瓦斯涌出量。 5、按平均日产1吨煤涌出瓦斯量和瓦斯涌出形式，矿井瓦斯等级划分为三类。 1）低沼气矿井 2）高沼气矿井 3）煤与瓦斯突出矿井。 6、煤与瓦斯突出 按突出发生的基本能源可分为突出、压出和倾出。按突出强度可划分为小型突出小于25吨；中型突出等于2599吨；大型突出等于100999吨；特大型突出大于1000吨。按突出危险程度分无突出危险的煤层或区域 ；疑突出危险煤层或区域 ；一般突出危险煤层或区域 7、瓦斯压力与煤层埋藏深度大体上成线性关系，我国几个矿区的经验公式如下 六枝四角田 P（H-100）X0.153.5 北票矿区 P 0.1154H-12.24 湖南红卫煤矿 P0.07H3.14 式中p煤层瓦斯压力， kgf/cm2;一般认为P0.196MPA（2AT）时，无突出危险；P0.1960.98MPA（210）AT时，可能有突出危险；P0.98MPA（10AT）时，有突出危险。 8、煤与瓦斯突出的一般规律 1）深度660米 2）煤层厚度 3）围岩封闭条件 4）瓦斯压力一般要在0.71.0MPA以上 5）顶板不透气 6）煤质酥 7）倾角大 8）应力集中 9）外来引发源 10）石门揭穿 9、 煤与瓦斯突出的一般先兆 在地压显现方面有煤炮声、支架声响、煤岩开裂、掉渣、底鼓、岩煤自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔顶钻、夹钻杆、钻机过负荷等；在瓦斯涌出方面有瓦斯涌出异常、瓦斯浓度忽大忽小、煤尘增大、气温异常、气味异常、打钻喷瓦斯、喷煤、哨声、风声、蜂鸣声等；在煤层结构构造方面有层理紊乱、煤强度松软或不均、煤暗淡无光泽、煤厚增大，倾角变陡、挤压褶皱、波状隆起、煤体干燥、顶底板阶梯状凸起、断层等。 第三节 煤尘 一、 影响煤尘爆炸性的因素 1、 煤尘的成分煤尘的爆炸性与它的可燃体挥发分含量有狠大的关系。当Vr3540时，煤尘逐渐的爆炸性逐渐减弱。当水分含量达到4050时，煤尘几乎丧失爆炸性；当灰分含量大于15时，煤尘的爆炸性逐渐减弱。 2、 煤尘的粒度 参与爆炸的煤尘直径小于0.751mm, 3、 巷道空气中煤尘浓度与瓦斯浓度 煤尘爆炸性时空气中的浓度为30g/m3400g/m3。 4、 开采深度 5、 引爆火源温度为700800度。 二、 煤尘爆炸性的指数 煤尘爆炸性的指数挥发分/（挥发分固定碳），当指数大于10时，煤尘具有爆炸性危险。 第五章 矿井地质图 地质立面图、煤层底板等高线图和开采水平切面图在煤矿中应用最广，作用最大，合称为地质三大基本图件。 第八章 矿井地质管理 第一节 矿井储量管理 一、矿井储量的分类1、矿井总储量，2、能利用储量，3、暂不能利用的储量，4、工业储量，5、远景储量， 6、可采储量（工业储量永久煤柱损失）*（1地质及水文地质损失系数）*采区回采率。7、设计损失 二、 回采率的计算 回采率（动用储量损失量）*100/动用储量采出量*100/动用储量 采区回采率薄煤层不低于85，中厚煤层不低于80，厚煤层不低于75，水力采煤不低于70；工作面回采率薄煤层不低于97，中厚煤层不低于95，厚煤层不低于93。 第二节 矿井三量管理 一、开拓煤量是指在矿井工业储量范围内，已完成设计规定的主井、副井、井底车场、主要石门、集中运输大巷、集中下山、主要溜煤眼和必要的总回风等开拓巷道后，所圈定的可采储量。 二、 准备煤量指在开拓煤量的范围内，按设计完成了采区布置所必须的采区运输巷、采区回风巷及采区上山等准备巷道后，所圈定的可采储量。 三、 回采煤量指在准备煤量的范围内，按设计完成了工作面回采前所必需的工作面运输巷、回风巷、开切眼等回采巷道后，所圈定的可采储量。 纳雍得科煤矿 1、 矿井开拓方式斜井开拓，以二个走向长壁工作面，一个炮采工作面设计能力15万吨/年（长100米，年推进度760米），一个机采工作面设计能力30万吨（长150米，年推进度1120米），总共45万吨。全部垮落法管理顶板，矿区分三个水平，十二个采区布置，一水平为1300，二水平为1050，三水平为800。首采一、三采区，斜井开拓。一采区煤层倾角35度左右，三采区煤层倾角22度左右，1.5吨矿车运输。 2、 主要技术经济指标 （1） 设计生产能力45万吨/年 （2） 井巷该工程量移交时15650米（其中煤巷为14682米，岩巷为968米）。 （3） 项目总投资10314万元，吨煤投资229.2元。（其中井巷2541万元，土建1534万元，设备及安装4707万元，其他费用1374万元，流动资金158万元。） （4） 建设总共工期30个月 （5） 投资回收期7.91年 （6） 投资利润率 14.34 （7） 投资利税率 21.13 （8） 经估算，矿井投产后正常生产年份总成本费用为3419万元，单位总成本75。98元/吨；综合售价125元/吨，年销售收入为5625万元。 3、 矿井境界 深部以800标高为界，北西以NF25断层与王家营煤矿为界，东南以12号勘探线为界。走向长7.5公里，倾斜宽1.5公里，面积11.25平方公里。 4、 地质构造及煤层特征 （1） 地层 由老到新有 二迭系上统峨眉山玄武岩组（P2B），平均厚115米龙潭组（P2L），平均厚318米，长兴大隆组（P2C-D）平均厚39米，三迭系下统飞仙关组（T1F）平均厚595米，第四系（Q）厚020米。 （2） 地质构造 煤层倾角1545度，区内主要有断层F25和F113，并以加嘎背斜轴为井田边界，地质条件良好。 （3） 煤层 含煤约1020。可采层6层，分别为3、5、6、8、13、31。主要可采层分别为6、8、13、31煤，煤厚分别为1.31、1.26、1.42、1.01。煤层平均间距为6--8（23米）、8--13（26米）、13--31（215米）。煤层较稳定，无夹矸。 （4） 煤质 煤层以中灰、低中硫为主、发热量高的无烟煤。 水分 Mad 灰分 Aad 挥发分 Vad 固定碳 Fcad 全硫 St.ad 发热量 Qb.daf MJ/kg 2.082.47 14.2924.35 5.67.23 7584 0.364.13 24.4427.72 （5） 开采技术条件 井田内煤层顶板为细砂岩，底板为泥岩，顶底板条件一般。本矿井属高瓦斯矿井，煤尘有爆炸性危险，煤层有自然发火倾向。 （6） 水文地质特征 含水层主要是二迭系龙潭组，为裂隙弱含水层。 5、 地质储量及可采储量 6、 本井田地质储量195870千吨，可采储量103885千吨。服务年限154年。 纳雍佐家寨煤矿 1、 井开拓方式斜井开拓，以一个走向长壁工作面，达到设计能力45万吨/年（长120米，年推进度1200米），全部垮落法管理顶板，矿区分二个水平，八个采区布置，一水平为1200，二水平为800。首采一采区，斜井开拓。煤层倾角21度左右， 1.5吨矿车运输。 2、 主要技术经济指标 a 设计生产能力45万吨/年 b 井巷该工程量移交时5192米（其中煤巷为4901米，岩巷为291米）。 c 项目总投资10297万元，吨煤投资228.82元。（其中井巷2057万元，土建1305万元，设备及安装4879万元，其他费用1537万元，流动资金519万元。） d 建设总共工期16个月 e 投资回收期6.73年 f 投资利润率 15.22 g 投资利税率 20.24 h 经估算，矿井投产后正常生产年份总成本费用为3548万元，单位总成本78.84元/吨；综合售价125元/吨，年销售收入为5625万元。 3、 矿井境界 深部以800标高为界，北西以NF14断层为界，走向长6.5公里，倾斜宽1.8公里，面积11.7平方公里。 4、 地质构造及煤层特征 a 地层由老到新有 二迭系上统峨眉山玄武岩组（P2B），平均厚115米，龙潭组（P2L），平均厚321米，长兴大隆组（P2C-D）平均厚37米，三迭系下统飞仙关组（T1F）平均厚611米，第四系（Q）厚020米。 b 地质构造煤层倾角21度，区内主要有断层NF10、NF11、NF12、NF13、和NF14，地质条件良好。 c 煤层含煤约1420。可采层10层，分别为3、5、6、8、10、13、16、27、31、34。主要可采层分别为6、8、13、31煤，煤厚分别为2.13、2.03、1.77、1.22。煤层平均间距为36（29.7米）、68（16.7米）、8--31（157.3米）。煤层较稳定，无夹矸。 d 煤质 煤层以中灰、低中硫为主、发热量高的无烟煤。 水分 Mad 灰分 Aad 挥发分 Vad 固定碳 Fcad 全硫 St.ad 发热量 Qb.daf MJ/kg 1.722.83 18.8327.33 7.7811.69 68.62 0.63.95 34.9235.58 e 开采技术条件 井田内煤层顶板为细砂岩，底板为泥岩，顶底板条件一般。本矿井属高瓦斯矿井，煤尘有爆炸性危险，煤层有自然发火倾向。 f 水文地质特征 含水层主要是二迭系龙潭组，为裂隙弱含水层。 5、 地质储量及可采储量 6、 本井田地质储量262521千吨，可采储量78756千吨。服务年限117年。 金能公司佐家寨煤矿筹备方案 核心提示筹备工作原则机构精简，机制创新,人员少、素质高,优质高效。主要依托外来施工力量，强化监督管理职能。在生产发展中逐渐递增队伍，以少的投入取得效益最大化。 一、 办矿方针 安全第一、预防为主、优质高效、节支降耗、加快发展。 二、 办矿原则 广纳贤才、机制创新、机构精简、勤政廉洁、减少支出，把佐家寨矿建成高产高效的“双高”新型矿井。 三、 机构设置 一）基建时期 本时期包括项目批准、施工队伍进场至首采工作面正式移交。内容进场公路、工业广场三通一平及土建工程；主副井、风井、井底车场、水仓、中央变电所、井底煤仓等开拓巷道，首采工作面准备巷道等。 1、机构设置 采用渐进式进行机构设置。施工队伍土建、矿建、安装队伍均采用招标方式，财务、供应均由金能公司本部负责。 Ⅰ 阶段（施工队伍未进场阶段） 设矿长1名，副矿长1名，总工程师1名，共3人的简易机构。 职责尽快熟悉掌握本矿井基本情况，重点是开采方案设计及图纸，矿井地质说明书等；协助公司修路、工业广场三通一平、征地拆迁等工作；参与选择施工队伍、安装队伍和土建施工队伍；作好施工队伍进场前的准备工作。 Ⅱ 阶段（施工队伍进场） 设矿长1名，副矿长1名（安全、生产），总工程师1名。机构设置办公室2人，生产技术科4人，财资科2人（金能公司委派兼）组成，人数9人。其它人员如食堂、司机、保安、电工等采取临时聘用制。 矿长在金能公司领导下，对全矿的生产、安全、后勤、经营负总责。 副矿长在矿长直接领导下，主要负责全矿的生产、安全。负责组织编制生产计划，监督施工队伍施工。重点抓好工程进度和工程排队；认真抓好安全管理工作，确保安全生产。协助矿长抓好其他工作。 总工程师 负责矿井技术管理工作，督导施工队伍按设计要求施工，并达到工程质量要求。组织审批施工队伍各项安全技术措施，检查落实贯彻执行情况。组织收集相关地质资料，填绘相关图纸，上报各类技术资料及交换图。负责组织每月一次的工程量验收，协助公司搞好每月一次的工程质量标准等级评定。 办公室负责各种文件资料的上传下达及相关文字工作，整理收集资料库建档。负责本单位（矿部）劳资工作，协助矿领导处理好正常的工农关系。 生产技术科负责全矿生产、技术、地质测量及安全管理。 2、管理职能 佐家寨煤矿管理机构 纳雍金能公司 佐家寨煤矿 煤矿（同左） 办公室 经营管理（金能公司兼） 生产安全技术管理 财务劳资 材料、设备供应 生产部门管理 施工队伍 （根据生产进度增设运销人员） （1）佐家寨煤矿在未正式移交前，原则上只设矿级管理层加主要科室等少数人员构成。财务、供应、运销等经营管理由金能公司兼管。管理层主要监督、协调管理各施工队伍，重大技术、安全隐患等问题，需更改设计和重大方案调整，由能发公司集体组织攻关，更改。 （2）各种生产、安全施工技术措施，均由施工队伍负责编制上报，金能公司会审批复下文，予以实施。 （3）各种材料、设备采购、生产用材料原则上由各施工队伍自行负责，但矿级负责把好质量关。大型专项设备、永久设备、材料由金能公司负责。 （4）施工进度、质量与矿级管理层挂勾，实行超欠奖罚制度。 （5）不设矿级财务、劳资。矿级管理工资由矿考核上报金能公司统一造册发放。各施工队伍工程款由矿组织验收工程量，金能公司验收评定等级后由金能公司拨付。 （6） 各种特殊工种持证上岗，由各施工队伍自行培训，矿统一管理。 （7）招待费、差旅费由金能公司制定标准，严格执行审批制度。 二）生产时期 矿级管理层矿长1名，安全副矿长1名，生产副矿长1名，总工程师1名，副总工程师（机电）1名，共5人。 下设机构 （1） 生产技术科科长1人，采煤、掘进、计划、地质、测 量各1人，其中测工2人，共8人。 （2） 通风安监科科长1人，安监员4人；瓦斯监测、测风、瓦斯检查员等10人。 （3） 机电科科长1人，各类电工、钳工共15人。 （4） 调度室主任1人，科员4人，共5人。 （5） 经营办科长1人，财务、企管、运销共6人。 （6） 物资部主任1人，科员3人，共4人。 （7） 综合办主任1人，秘书、挡案、文书、治安，共6人。 以上共计54人（其中包括矿领导班子） （8） 综采队至少培养50名骨干技术力量。 （9） 综掘队可采用招标方式，依靠外来力量。 （10）巷修队据实际情况定。 （11）运输队据实际情况定。 3.职工队伍 （1）管理人员采取对外公开招聘方式。 （2）掘进队伍施工基建期间和生产期间的掘进巷道和安装工作，依靠外来力量，采用招标方式。 （3）采煤技工骨干在纳雍及周边地区公开招收50名初中以上文化程度，年龄25岁以下，身体素质好的农民工进行脱产培训，培训采用理论和实践相结合的方式，培训时间3个月，其中1个月为理论学习，2个月生产实践（要求跟班劳动）。在矿井移交时正式上岗。 （4）特殊工种矿长、安检员、瓦检员、绞车司机、电钳工等由公司逐渐送出去培训，取得资格。 纳雍金能公司筹备组 二00三年六月十日