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浅议煤矿煤层的开采技术摘要：由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。关键词：开发技术 煤炭工艺 煤炭一、煤炭开采的主要形式（一）井下采煤井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。（二）露天采煤移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。主要优缺点优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的1/30左右。主要缺点是占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。二、采煤方法与工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业 条件，提高单产和机械化水平。（一）开采技术开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以 提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下 的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过 程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。（二）解决难题开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力 压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本 顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压 注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制， 又有利于放顶煤的新型液压支架，合理确定后部输送机能力。 两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤 时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚 杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机 的应用，促进工作面的高产高效。（三）缓倾斜薄煤层长壁开采主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机 、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。（四）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采应进一步加强完善支架结构及强度，加 强 支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。（五）各种综采高产高效综采设备保障系统要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架—围岩”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油 —磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。三、主要的开采技术（一）深矿井开采技术深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。（二）“三下”采煤技术提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。（三）优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。实行全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统要减化，同时实现中采与中掘同走发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井，开拓部署与巷道布置系统的优化，减化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有利措施，又减化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。
安全专篇是指在煤矿初步设计的基础上对煤矿安全设施和条件的设计，包括煤矿初步设计安全专篇说明书和附图两部分。3 基本规定 矿井初步设计安全专篇必须在以下资料基础上编制：a） 经国土资源部门评审备案的相应级别的井田勘查地质报告；b） 省级及以上政府有关主管部门项目核准（审批）的批复文件；c） 国土资源部门划定井田范围批复文件或颁发的采矿许可证；d） 安全预评价报告。 矿井初步设计安全专篇编制必须符合《煤炭产业政策》、《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿安全规程》等政策、法规、标准要求。 矿井初步设计安全专篇必须在初步设计的基础上进行编制，矿井初步设计及其安全专篇应由同一个设计单位进行编制，编制单位必须具有相应设计资质。4 编制内容 概况 矿区开发情况。包括矿区总体规划，现有生产、在建矿井的分布和开采情况，小窑分布及开采情况；属于非新建项目的，要介绍其建设、安全生产情况。 项目设计依据。包括建设单位提出的要求和目标、提供的主要技术资料与审批文件，设计编制的主要原则和指导思想，国家有关安全法律法规、规范和标准等。 建设单位基本情况。项目建设单位的组成、主营业务、煤炭建设与生产业绩、近年安全生产状况。 设计概况 地理概况。矿区、矿井所在地理位置、交通情况、地形地貌、水系河流、气象与地震、环境状况等情况。附：交通位置图。 主要自然灾害。井田所在区域洪水、泥石流、滑坡、岩崩、不良工程地质、灾害性天气等方面。 工程建设性质，新建、改建、扩建。 井田开拓与开采。井田境界、储量、设计能力及服务年限；井田开拓方式、采区布置、采煤工艺及主要设备，建设工期等。附：井筒特征表。附插图：开拓方式平、剖面图。 提升、排水、压缩空气系统。主要设备型号和主要技术参数。 井上下主要运输设备。地面铁路、公路及其它运输方式，井下主要、辅助运输方式及设备。 供电及通讯。供电电源、电压、电力负荷、送变电方式、地面供配电、井下供配电、安全监控与计算机管理，通讯及铁路信号等。 地面辅助生产系统。包括原煤进仓装车、洗选加工、矸石排放，以及供排水、污水处理、井口降温采暖等系统。 地面设施。工业场地及周边用于生产生活的重要建筑物与构筑物。附：工业场地总平面布置图。 技术经济。劳动定员汇总表，主要技术经济指标。 矿井开拓与开采 煤层埋藏及开采条件 地质构造及特征。地层、煤系地层及含煤性。煤系地层走向、倾向、倾角及其变化规律；断层、褶曲、陷落柱、剥蚀带发育情况及其分布规律；火成岩侵入情况及对煤层和煤层顶底板的影响；构造类型。附表：主要断层特征表 煤层及煤质。煤层赋存情况（包括可采煤层层数、厚度、倾角、结构、节理、层理发育情况等）、煤层顶底板岩性特征、物理力学性质、结构及变化规律；煤层露头（含隐露头）及风化带情况；煤质及煤种。附：可采煤层特征表。煤质特征表。附：煤层柱状图。 矿井主要灾害因素及安全条件。煤层瓦斯赋存及规律，煤层瓦斯含量、压力，矿井瓦斯等级，矿井煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性，其它有毒有害气体情况；各煤层煤尘爆炸指数及爆炸危险性；煤层自燃发火期和自燃倾向性；煤层顶、底板情况；冲击地压危险性；地温情况。邻近矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、煤与瓦斯突出、地温等实际情况及鉴定研究成果。 矿井开拓系统 井筒井筒的设置及功能。井筒和工业场地工程地质条件、防洪设计标准、保护煤柱的留设等；进、回风井口的安全性。 采区（或盘区、下同）划分、采区及煤层开采顺序、采区接替关系，划分依据及其合理性分析；煤层下行开采的顺序确定；煤层上行开采的分析论证。 主要巷道主要巷道布置层位、安全煤柱、安全间隙、支护方式、安全风速、其它安全措施等。插图：井筒、开拓、采区主要巷道断面图。附：开拓方式平、剖面图。 竣工投产应具备标准条件，采区包括盘区大巷应贯穿整个采（盘）区。 采煤方法及采区巷道布置 采煤方法的合理性分析。应对综合机械化采煤、放顶煤采煤法、水文地质条件复杂、煤层自燃、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯突出矿井、冲击地压矿井、薄煤层、大倾角煤层和特厚煤层等难采煤层的适应性和安全性进行分析。 采掘设备的安全性液压支架的支护强度、防倒、防滑措施；倾斜和急倾斜煤层开采时的防飞矸措施等。 采区巷道布置。采区上、下山、采煤工作面顺槽等巷道布置方式。对有冲击地压、煤层自燃和煤与瓦斯突出等条件下巷道层位的选择与分析。高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险矿井采区和开采容易自燃煤层的采区以及低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，其专用回风巷的设置情况。采区及工作面加强支护的要求等。附：采（盘）区巷道布置及机械配备平、剖面图；井下运输系统图。 顶板管理及冲击地压 顶板灾害防治及装备影响矿山压力显现基本因素分析：煤层顶板岩性、顶底板类别、物理力学性质对可能产生顶板事故的影响分析；断层与褶曲、挤压带与破碎带、冲刷、节理、裂隙、煤层倾角、开采深度、采高、控顶距对矿山压力显现的影响。一般顶板冒落灾害的防治措施及装备：回采工作面顶板管理方式的选择，回采工作面支架的选择论证，采区顺槽巷道支护的选择论证；沿空掘（留）巷的安全措施。掘进工作面支护选择论证、交叉点支护的选择论证。矿山压力观测设备：综采工作面、高档普采工作面、其它采煤工作面及掘进工作面各种矿山压力观测设备。坚硬顶板跨落灾害的防治措施：顶板岩石特性、物理力学性质、顶板岩层厚度、临近矿井顶板冒落情况等。预防措施及装备：顶板高压注水、强制放顶等措施分析。岩石钻机、高压注水泵、矿山压力观测设备（如：微震仪、地音仪、超声波地层应力仪等）。 冲击地压矿区或邻近矿井或本矿冲击地压发生的历史资料；影响本矿冲击地压发生的因素分析（地质因素、开拓开采因素）；冲击地压预测（冲击地压预测方法、预测仪器仪表和设备选型）；冲击地压防治措施（设计原则、防治措施等）。附：上下煤层对照图、冲击地压的预测和防治工程图（必要时附）。 井下主要硐室井下架线式电机车修理间及变流室、井下蓄电池式电机车修理间及充电变流室、井下防爆柴油机车修理间及加油(水)站、井下换装硐室、井下消防材料库、防水闸门硐室、井下急救站、避灾硐室、井下降温系统硐室等的规格、要求（装备）、服务范围、层位位置选择、支护形式、通风方式等。 井上、下爆炸材料库位置、库房型式、支护、通风、照明、通讯；距主要井巷（建构筑物）距离；爆炸材料库采取的安全防范措施。 安全出口矿井、采区、工作面安全出口设置及保证措施。 矿山压力及地质测量类仪表、设备配置 瓦斯灾害防治 瓦斯灾害因素分析 瓦斯赋存状况瓦斯成分、瓦斯参数（瓦斯风化带、瓦斯压力、各煤层瓦斯含量及梯度等）、煤层逶气性系数、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性、其它有毒有害气体情况。 瓦斯涌出量预测及变化规律分析根据不同水平的瓦斯参数预测矿井不同水平或开采区域的瓦斯涌出量、矿井瓦斯等级，从不同区域不同埋深分析研究矿井瓦斯涌出的变化规律等。 瓦斯灾害治理措施选择研究确定降低矿井瓦斯浓度的可能途径，对风排、抽排比例关系进行定性、定量分析。 防爆措施 防止瓦斯积存的措施。健全稳定、合理、可靠的通风系统；保证工作面有充足的风量和合理的风速；确定瓦斯异常区装备、管理标准。 控制和消除引爆火源。防止爆破引燃瓦斯；防治自燃措施；电气防爆措施；防止撞击产生火花的措施；防止产生引燃（爆）火源（明火）的措施。 地面储、装、运等辅助生产系统防爆措施 隔爆措施（见） 瓦斯抽采 矿井瓦斯储量瓦斯储量、可抽量及瓦斯涌出量计算。 抽采系统和方法瓦斯抽采系统的选择及合理性分析；地面集中抽采（预抽）的预抽量、预抽时间、预抽效果分析。本煤层瓦斯抽采方法；临近层抽采方法；采空区抽采方法；抽采巷道的选择和布置；钻场布置和钻孔参数。 抽采管路及其设备抽放系统的主、干、支管管径、材质、连接方式，主管路的趟数；抽放管路的布设和敷设方式，安全间距；管路的附属设施（如阀门、计量装置、放水器、除渣装置、管路瓦斯参数测定孔等）及其布设原则；井下管路的阻燃性和防砸、防静电、防腐、防漏气、防下滑措施，地面管路的防冻和防雷电、静电措施；矿井不同时期的抽放流量、负压及时间界限；瓦斯储存、利用方式及所需正压，抽放设备选型及工况点（应考虑抽放设备实际工况与标准工况的换算），设备富裕能力（≮15%）校验，设备工作及备用台数；瓦斯抽放站的辅助设施（起重、冷却、采暖、通风、测量及计量）、安全设施（防爆器、防回火装置、放空管、避雷、灭火器具），安装布置方式，防火间距，机房安全出口；抽放设备及设施选型合理性和运行安全、可靠性分析；附：抽放管路系统图、抽放泵特性曲线图。 安全保障措施抽放系统及抽放泵站安全措施：抽放站场、钻孔施工防治瓦斯措施；管路及抽放瓦斯站防雷电、防火灾、防洪涝、防冻措施；抽放瓦斯浓度规定；安全管理措施。监测监控子系统的组成、功能及设置。 防突措施 煤与瓦斯突出的危险性分析煤层赋存、顶底板等情况；瓦斯特征；煤层的物理力学性质；矿井或邻近矿井煤与瓦斯突出情况；各煤层瓦斯突出危险性鉴定结果。 综合防突措施（开拓方式和开采顺序；采煤方法和巷道布置；采区巷道和顶板管理；通风等）。 煤层注水防突（煤层注水的布孔形式、位置、长度、注水量等参数结合防尘、防突等因素综合考虑，详见）。 开采保护层：保护层的确定；保护层作用有效范围的圈定；开采保护层的几个技术问题—主要巷道布置、井巷揭突出煤层地点的选择、预抽被保护层的瓦斯、保护层的有效保护范围及有关参数确定、保护层的回采工作面与被保护层的掘进工作面超前距离的确定、防止应力集中的影响、留煤柱时采取的措施、掘进通风和局部扇风的选择、井巷揭煤前通风系统和通风设施及采区上山布置方式、其它应注意的问题。 预抽煤层瓦斯；石门和井巷揭煤的防突措施；煤巷掘进防突措施；回采工作面防突措施。 预测预报措施，煤与瓦斯突出预测仪器。 安全防护措施井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘作业时的安全防护措施；压风自救系统（压风自救硐室；压风自救点；自救系统需风量校验，管路设施）；个人防护措施等。附：压风自救系统图。 矿井瓦斯及其它气体检测仪器、设备配置 矿井通风 通风系统矿井通风方式和通风方法。矿井初、后期进回风井数目及位置、功能、服务的范围及时间；改扩建矿井增加和弃用的井筒情况。附插图：通风系统图（初、后期）、通风网络图（初、后期）。 矿井风量、风压及等积孔矿井不同时期的需风量计算及风量分配、风压、等积孔计算及通风难易程度评价，应考虑自然风压及海拔高度影响。附表：初、后期风压计算表。 掘进通风掘进通风方法、通风设备、防止产生循环风的安全措施。 硐室通风井下独立通风硐室的通风系统及安全措施，采用扩散通风的硐室及通风要求。 井下通风设施及构筑物井下各种风门、挡风墙、风帘和风桥、调节风门、测风站的设置及技术要求。 矿井主通风机及矿井反风矿井通风设备选型及正常、反风工况点（应考虑自然风压影响及海拔高度对特性曲线的修正），通风设备的余量及电机功率（包括反风功率）校验；工况调节方式，辅助设施（防爆门、风硐、风门、起重、润滑、液压、冷却散热、消音、测压、灭火器具），安装布置方式，机房安全出口，风门防冻措施，性能测试方式；反风方式、反风系统及设施；多风机联合运转时的性能匹配及工况点稳定性；通风设备及设施选型合理性和运行安全、可靠性分析。多风井实施反风的技术措施和方法。附：初、后期风机工作和反风特性曲线图。 井筒防冻井筒防冻方式、计算参数、设备选型及相应的安全措施。 降温措施及设备选型 矿井致热因素热害种类、热害程度及致热因素分析。 矿井地热、热水分布状况及岩石热物理性质可采煤层上下主要层段岩石热物理性质及参数；热水型矿井的热水形成、运移、水温及水量等主要参数；地热型矿井的原始岩温、干湿球温度等主要参数。 矿井热源散热量计算地温情况及热害对职工的影响；风温预测计算及采取的降温措施。 降温措施及设备选型开拓、采掘布置措施；通风系统及通风管理措施；地热及热水型矿井封堵、疏干措施；人工制冷、降温等措施；降温设备选型；采用各种措施的经济技术比较；降温措施及预期效果。 矿井通风检测类设备配置 粉尘灾害防治 粉尘危害及防尘措施 粉尘种类和危害程度分析粉尘的种类、游离二氧化硅含量、煤尘的爆炸性、粉（煤）尘的危害性等。 防尘措施的确定各采掘工作面、装载点、卸载点、运输、仓储．．．．．．等产生粉尘的尘源地点，采用的降尘、除尘、捕尘以及对沉淀在巷道中的煤尘所采取的综合防尘措施。回采、掘进工作面除尘。 煤层注水 煤层注水设计依据煤层的物理特性、煤层顶底板的物理特性、煤层的结构特征等；论述煤层注水的必要性。 注水工艺、参数及设备注水方式的选择、注水参数及水质的确定；注水系统的选择、注水设备和仪表的选择。 井下消防、洒水（给水）系统井下消防洒水系统：水源及水处理、水量、水压、水质、给水系统（系统选择、水池、蓄水仓、加压、减压、管网）、用水点装置（灭火装置、给水栓、喷雾装置）、管道、加压泵站、自动控制。 粉尘监测及个体防护设备 粉尘检测主要检测方法及频率，粉尘传感器布置及检测仪表。 个体防护设备个体防护设备的选择及配置。 防爆措施（有煤尘爆炸危险矿井）防尘降尘措施、电气设备及保护、撒布岩粉、防止火源引起煤尘爆炸的措施等。 隔爆措施（有煤尘爆炸危险或有瓦斯涌出矿井）防止爆炸由局部扩大为全矿性的灾难所采取的措施。 隔爆水棚（水槽、水袋）水棚的结构、选型、计算与布置以及水棚给水系统。 隔爆岩粉棚粉棚的结构、布置、计算，对岩粉的要求与岩粉原料。附：隔爆水棚、岩粉棚布置图。 矿井地面生产系统防尘地面生产系统防尘；排矸系统防尘；喷雾洒水除尘措施及装备。 矿井总粉尘、呼吸性粉尘检查、检测类仪器仪表配置 防灭火 煤层自然发火危险性及防灭火措施 煤层自然发火危险性煤层自燃发火危险性参数及矿井的火灾特点。邻近矿井煤层自燃发火的特点和规律、煤层的发火期。 煤的自燃分析预测从煤的化学成分及变质程度、孔隙率、地质构造和内生裂隙、水分、炭化程度、煤岩组分、硫磷含量、瓦斯含量、吸氧速度、温度及开拓方式、采煤方法、通风方式等等方面分析。 煤层的自燃预防措施应根据矿井煤层自然发火的特点、开拓开采方式、先进适用的科技成果，选择适宜的开拓开采和通风方式，确定预测预报自然发火的方法，火灾监测系统设置等。 防灭火方法 灌浆防灭火：设计依据及主要技术资料、灌浆系统的选择、灌浆方法的选择、灌浆参数的计算及选择、灌浆材料的选择、泥浆制备、注浆管道和泥浆泵选择。附：灌浆系统图。 氮气防灭火：设计依据及主要技术要求、注氮工艺系统及设备、注氮参数。附：注氮工艺系统图。 阻化剂防灭火：设计依据、阻化剂的选择、喷洒压注工艺系统、参数计算、喷洒压注设备。 凝胶防灭火：主料、基料及促凝剂的选择、参数计算、压注、喷洒设备选择等。 其它防灭火方法：泡沫灭火技术、均压通风等。 井下外因火灾防治 电气事故引发的火灾防治措施井下机电设备硐室防火措施、井下电气设备的防火措施、井下电缆、井下电气设备的各种保护。 带式输送机着火的防治措施井下阻燃输送带选择、巷道照明、驱动轮防滑保护、烟雾保护、温度保护和堆煤保护装置，自动洒水装置和防胶带跑偏装置，机头机尾硐室自动灭火系统、火灾报警装置以及监测监控装置。 其它火灾的防治措施防止地面明火引发井下火灾的措施；防止地面雷电波及井下、防止井下爆破引发火灾的措施；空压机的防火与防爆措施；防止机械摩擦、撞击等引燃可燃物的措施等。 井下防火构筑物井下防火门硐室、消防材料库、防火墙、采区和工作面密闭等。 矿井防治水 矿井水文地质 水文地质情况井田水文地质条件，主要含（隔）水层类型，矿井水文地质条件、水文地质类型；井田临近矿井和小（古）窑涌水及积水情况以及地表水体、废弃的矿井、小窑老塘积水情况、地质构造的导水性；第四系含（隔）水层特征及积水情况；封闭不良钻孔情况；矿井主要含水层或积水区与主要开采煤层之间的关系；矿井正常涌水量和最大涌水量。 矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计。 矿井防治水措施的确定 矿井开拓开采所采取的安全保证措施。矿井开拓工程位置及层位选择、采掘工程所采取的防治水措施。 防治水煤（岩）柱的留设。防治水煤（岩）柱的种类、防治水煤（岩）柱的留设原则、计算依据、方法与结果。 区域、局部探放水措施及设备。探放水原则、探放水方法的确定、探放水设备的选择、探放水时的安全措施。 疏水降压。根据矿井具体水文地质条件确定：疏水降压地点、方法和降低水头值的确定，疏水工程设计，疏水降压设备选择。 防水闸门。分析设置防水闸门的必要性，防水闸门规格，防水闸门硐室位置及设计计算结果，施工及管理要求。 井下排水。矿井不同时期井下正常、最大涌水量；排高及时间界限，地面所需附加扬程，排水方式；排水设备选型及管路淤积前、后的工况点（应考虑海拔高度对参数进行修正，以及并联运行）；排水泵的工作、备用、检修台数，预留预设情况，排水能力校验，电机功率和吸上真空高度校验，泵与管路的运行组合，水泵的充水方式和起动、调节方式；排水管路管径、材质、连接方式和壁厚校验，阀门，管路趟数及敷设井巷和方式；水质pH＜5时的防酸措施，管路的防腐，排水系统防水力冲击措施，管路预留位置；泵房附属设施[引水、起重、运输、配水井/阀及硐室，大功率泵房的通风散热和降噪措施；配水井、联轴器的安全防护；排水设备及设施选型合理性和运行安全、稳定性分析。水泵房位置及通道，水仓布置及容量。附：水泵特性曲线图、排水系统图。 地表水防治。设计依据、地面水防治、地面水防治工程及装备。 小窑、老窑水防治。小窑、老窑分布范围、积水情况，与矿井的开拓开采之间的关系、影响程度，提出其积水区域实现安全开采的防治水技术途径和安全技术措施。 电气安全 提升、运输、空气压缩设备 矿井监控系统 矿井救护、应急救援与保健 安全管理机构与安全定员、培训 待解决的主要问题及建议施工图阶段和施工中应注意和解决的问题。对于改扩建矿井，改扩建期间的安全措施和新老系统转换的说明。对需要进行专项安全设计的说明。
第十四条 煤与瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井必须建立地面固定抽采瓦斯系统，其他应当抽采瓦斯的矿井可以建立井下临时抽采瓦斯系统；同时具有煤层瓦斯预抽和采空区瓦斯抽采方式的矿井，根据需要分别建立高、低负压抽采瓦斯系统。第十五条 泵站的装机能力和管网能力应当满足瓦斯抽采达标的要求。备用泵能力不得小于运行泵中最大一台单泵的能力；运行泵的装机能力不得小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍，即：第十六条 瓦斯抽采矿井应当配备瓦斯抽采监控系统，实时监控管网瓦斯浓度、压力或压差、流量、温度参数及设备的开停状态等。抽采瓦斯计量仪器应当符合相关计量标准要求；计量测点布置应当满足瓦斯抽采达标评价的需要，在泵站、主管、干管、支管及需要单独评价的区域分支、钻场等布置测点。第十七条 瓦斯抽采管网中应当安装足够数量的放水器，确保及时排除管路中的积水，必要时应设置除渣装置，防止煤泥堵塞管路断面。每个抽采钻孔的接抽管上应留设钻孔抽采负压和瓦斯浓度（必要时还应观测一氧化碳浓度）的观测孔。煤矿应当加强瓦斯抽采现场管理，确保瓦斯抽采系统的正常运转和瓦斯抽采钻孔的效用，钻孔抽采效果不好或者有发火迹象的，应当及时处理。
平顶山一矿瓦斯地质规律
平顶山一矿井田位于矿区中部，北西、南东向展布的郭庄背斜、牛庄向斜、牛庄逆断层，由十矿跨入该矿井田东部的二水平和三水平，与位于其下方的竹园逆断层、张家逆断层构成北西、南东向展布的构造带，控制着一矿井田东部和深部，以压(扭)作用为主的构造形态(图)。
表 平顶山矿区瓦斯地质特征表
图 平顶山一矿构造纲要图(比例尺1∶50000)
一矿井田构造特征，概括起来可以划分为三部分:二水平及其以上，大致以30勘探线为界可划分为东、西两部分;三水平及其深部。
(1)东部，与十矿一起，主要是受北西、南东向展布的牛庄向斜、牛庄逆断层作用的控制，煤层构造以压性、压(扭)性作用为主，兼具有张(扭)作用，煤层受到强烈的挤压、剪切破坏，煤层中的小揉皱，剪切滑动很普遍，“构造煤”特别发育，戊8－10煤层中的“构造煤”厚度一般在1～以上。该部构造比较复杂，为了区分，可以简称“东部构造复杂区”。
(2)西部，在30勘探线以西至四矿井田边界，构造特征与四矿相似。并且与四矿、六矿一起位于锅底山断裂的东北盘，构造比较简单，构成了整个平顶山矿区相对的构造简单区。以北东、北北东向正断层比较发育为主要特征，并在喜马拉雅期近北东向右旋力偶作用时，表现为张(扭)性活动。煤层中的“构造煤”远不如东部发育，～左右，一般都在以下。
(3)三水平及其以深，主要受北西、南东向展布的郭庄背斜的倾伏端、竹园逆断层、张家逆断层的控制，构造特征主要是挤压剪切应力为主。郭庄背斜的倾伏端，煤层的倾向、倾角和走向都发生急剧的变化，这种变化会使煤层遭受强烈的挤压和剪切破坏;竹园逆断层和张家逆断层连成带状，控制了三水平及其以深的大半部;仅井田深部边界的西北端构造稍简单。
受矿区构造的控制，井田东部和三水平及其以深主要受北西、南东向展布褶皱和逆断层的控制，构造复杂，煤层受挤压、剪切强烈，煤层破坏严重，构造煤发育，有利于瓦斯的储集，开采时瓦斯涌出和煤与瓦斯突出危险性大;西部主要以北东、北北东正断层比较发育，有利于瓦斯的释放，开采时瓦斯涌出和煤与瓦斯突出危险性较小。
平顶山五矿瓦斯地质规律
井田位于李口向斜的西南翼，总体为一走向北西、南东、倾向北东的单斜构造，井田内褶皱较发育，主要有山庄向斜和诸葛店背斜，背、向斜仅发育在己煤段和庚煤段地层中。断裂构造极为发育，以走向北西西的锅底山正断层为主导(落差100～200m)，伴生和派生的压性(压扭性)和张性(张扭性)中、小构造并存的复杂构造格局，并显示距锅底山断层愈近，中、小构造愈发育的特点，断层破碎带较宽，受强烈挤压破碎，扭转成“麻花状”(图)。
图 平顶山五矿矿井构造纲要图
锅底山正断层为平顶山矿区五矿最大的断裂构造，呈北西、南东向展布，西起十一矿，贯穿整个五矿井田，向东南延伸至七矿。锅底山正断层为矿井的主要控气构造，控制着整个井田的瓦斯赋存分布规律。此断层虽宽度较大，但断层带被灰白色铝土质胶结物夹砂砾岩等充填，致使其成为阻水隔气断层，在开采过程中，断层两侧瓦斯涌出量较大。在锅底山断层的上盘，由于旁生断层较多，地质构造复杂，煤与瓦斯突出较严重，发生9次煤与瓦斯突出中8次发生在该区。受锅底山断层影响，下盘区域构造相对简单，发育有背斜构造，轴部瓦斯涌出量较两翼小，瓦斯涌出量变化不稳定。远离锅底山断层和背斜构造，瓦斯涌出变化渐趋稳定，与埋藏深度更加密切。同时，小断层数量增加，尤其是逆断层的存在，增加了煤与瓦斯突出危险性。
平顶山八矿瓦斯地质规律
平顶山八矿位于李口向斜轴的南东转折仰起端，井田西侧与十矿、十二矿井田内分布的北西向展布的牛庄向斜、郭庄背斜以及原十一矿逆断层的末端相邻，并受其控制;而井田东侧靠近北东向展布的洛岗大断裂。该井田既受北西向构造的控制，又受北东向构造的控制，处于区域北西向构造与北东向构造的交汇部位，井田内既有北西向展布的任庄断裂、张湾断裂，又有北东向展布的辛店断裂，既有北东向展布的前聂背斜，又有北西向与北东向构造复合作用控制的焦赞背斜，且又有北西向构造与北东向构造联合作用控制的盆形构造任庄向斜。该井田构造极为复杂(图)，煤层破坏强烈，构造煤极其发育，煤与瓦斯突出非常严重。
图 平顶山八矿构造纲要图
发育顺煤层滑动断层的地带是构造煤发育的地带，多为Ⅳ、Ⅴ类构造煤，也是煤与瓦斯突出危险地带;北西向展布的小断层附近构造煤普遍比北东向展布的小断层要发育，也是煤与瓦斯突出的危险地带;八矿井田背斜向斜构造较发育，小褶皱引起煤层增厚，易于形成煤与瓦斯突出危险。无论是戊组煤层还是己组煤层都存在煤厚分叉合并现象，在煤层合并区域，煤层瓦斯含量和瓦斯压力会急剧变大，导致瓦斯涌出量明显增大，也是煤与瓦斯突出危险性大的地段。
平顶山十矿瓦斯地质规律
平顶山十矿井田总体为一由南西向北东倾斜的单斜构造，位于李口向斜西南翼的中偏东部，与八矿相邻，整个井田被北西西向展布的郭庄背斜、十矿向斜、牛庄逆断层、原十一矿逆断层和赵庄逆断层等一系列压扭性构造带所贯穿，是属于平顶山矿区的构造复杂区。受北西西向展布的十矿向斜、牛庄逆断层、原十一矿逆断层、郭庄背斜等一系列压扭性构造带的控制，将井田分成十矿向斜区、位于十矿向斜和郭庄背斜间而由牛庄逆断层和原十一矿逆断层共同作用形成的地垒区和郭庄背斜北翼区(图)。
图 平顶山十矿井田构造纲要图
(1) 十矿向斜区十矿向斜是一个宽缓的向斜，煤层倾角5°～10°，又是位于靠近煤层露头方向的井田浅部。对于丁组煤和戊组煤大部分都处在始突深度以上，戊9－10煤层始突深度420m，丁6煤层始突深度580m。但是对于己组煤层在位于向斜倾伏端靠近向斜轴部的煤层就具有煤与瓦斯突出危险性。
(2) 地垒区由于牛庄逆断层靠近十矿向斜北翼、原十一矿逆断层靠近郭庄背斜的南翼，这两者实际上是一个共用翼，地垒区是由两个逆断层的上盘共同作用控制的隆起区，这本来是一个构造作用强烈的复杂区，如在戊五采区构造煤厚一般都在2m以上。但是由于戊组煤和丁组煤大部分都处在始突深度以上，所以目前还没有发生过煤与瓦斯突出。但是对于己组煤层埋藏深，在靠近两个逆断层附近的深部煤层就具有煤与瓦斯突出危险性。
(3) 郭庄背斜北翼区郭庄背斜是一个在井田中部强烈突起的褶皱构造，它在南东端仰起、北西端倾伏，由东到西贯穿整个井田。由背斜轴部向北翼，煤层倾角由5°增大至27°。这说明它是一个构造作用强烈的紧闭褶皱构造。煤层倾角的急剧变化是构造挤压变形作用的结果，戊组煤、丁组煤、己组煤已发生的40余次煤与瓦斯突出均位于煤层倾角急剧变化的该区。
(4) 小型断裂构造实践证明，煤与瓦斯突出往往发生在小断层附近，尤其是压扭性小构造。十矿统计了1553条断层，落差小于2m的断层占总数的85%。十矿小断层北西西向是以压扭作用为主的次级断裂(曾经也发生过张扭作用);北北东向是以张扭作用为主的次级断裂(曾经也发生过压扭作用);北西向和北东东向分别是来自南西向北东推挤的主应力作用产生的共轭断裂，是以剪切作用为主的。
煤矿安全管理摘要：煤矿安全生产是一项长期而艰巨的工作，必须建立和落实长效机制，才能彻底扭转安全上的不利局面。关键词：煤矿安全生产长效机制事故是一个可怕的黑洞，一旦发生就会影响生产甚至造成全面停产，形成巨大的损失，而且它吞噬生命，损害健康，给人留下一生的遗憾和心灵上的创伤。党和国家本着为人民群众生命财产负责任的精神，正确地提出了“安全第一、预防为主”的安全生产方针，明确了安全的地位和安全工作的根本方法。又提出了“管理、装备、培训并重”的原则，进一步为安全生产工作指明了方向。但是在实际执行过程中，由于受各种因素的影响，安全生产方针和原则不能长期得到贯彻执行，存在时张时弛的现象。造成了安全生产中的漏洞，使事故屡屡发生。笔者认为必须建立安全生产的长效机制，制约企业和有关部门的各项活动，以保证安全生产方针和原则真正意义上的贯彻和落实。具体包括以下几个长效机制：一、建立健全责任制约机制1、理顺管理体制宏观体制国家监督首先要确立国家在安全生产管理中的地位和作用，国家监督体现了国家对安全生产工作的重视和负责精神，国家强制力是安全监督实施的保障，保证安全监督能够顺利进行，并从根本上影响企业和个人对安全管理的思想和行为对安全的关注。国家煤矿安全监察局是国家对煤矿行使安全监察的职能部门，自从2001年建立以后，全国煤矿安全生产形势已逐年好转。从近几年私挖乱采和越界开采及不具备安全生产基本条件的小煤矿的治理情况来看,落实地方人民政府的煤矿安全监督管理职责是至关重要的措施。在建立地方人民政府领导分工联系本地区煤矿安全生产工作制度的基础上，认真落实煤矿安全生产许可证制度，促进煤矿安全法制、安全责任、安全科技、安全投入、安全文化等各项要素到位。行业管理安全工作范围广泛，各个区域又有其各种不同的特点，所以有必要在国家统一领导下分行业进行管理，以保证安全管理的专业性。我国的行业管理已经比较完善。企业负责在市场经济条件下，企业是生产经营的基本单位，企业的一切工作都由企业决定和实施，安全管理也不例外，所以企业也是安全管理的基本单元。只要企业重视安全、安全投入充实，安全管理到位，全国的安全生产才有保障。《安全生产法》规定企业的法定代表人是安全第一责任人，进一步把企业的安全责任落实到个人。企业内部体制安全生产管理机构安全管理职能需要相应的机构和人员，而且一定要设置专门机构和专职工作人员，机构和人员一旦兼职必然使安全管理职能削弱，甚至名存实亡。现实的情况往往是，发生重大事故之后的单位管理机构健全，而未发生事故单位的管理机构就要薄弱得多。在这方面，一定要坚持预防为主的方针，消除因事故而设机构的不正常现象。管生产必须管安全的原则各级生产或行政管理人员，必须对自己负责区域的安全工作负责。分级管理原则在正确设立管理机构的基础上，一定要坚持分级管理的原则，按现场作业人员——班组——区队（车间）——井——矿的顺序，按职能分级进行安全管理，能由下级管理的尽量由下级负责，让上级集中精力来抓更重要的工作，处理更重大的问题。2、建立安全生产责任制明确国家机关、国家工作人员和各企业、企业内部各部门、各岗位的安全生产责任制，使每个人的权利清楚，责任明确，权责一致。形成一个包涵国家机关、国家工作人员、企业负责人、企业内部各岗位的真正意义上的健全的责任体系。3、责任体系落实责任联系和制约各个责任制之间并不是独立的，它们之间存在着紧密联系。在企业内部有上级对下级的管理，也有下级对上级的监督，还有职能部门的指导和监管。在宏观上，还有企业与企业及煤矿安全监察局、国土资源局和煤炭行业管理部门相互之间的责任联系。所以必须以系统的观点来看待责任落实问题。责任体系落实保障健全与责任制相配套的法律法规，规章制度落实责任制必须要有相应的考核和奖罚措施，严格考核，才能保障落实。否则责任制就成了一纸空文。国家机关责任必须首先落实现在我矿周围小窑越界引起的重大安全隐患长期得不到解决，首先就是煤矿安全监察局、国土资源局、地方政府等国家机关责任不明、监管不力的问题。二、教育培训机制1、教育培训的意义作用人是安全工作最活跃、最关键的因素,在安全生产中处于主导地位。为了贯彻以人为本原则，充分发挥人在安全生产中的积极作用，必须做好安全教育培训工作。教育和培训的基础地位是由以下几个方面决定的。安全教育培训是认识安全重要性的最基本手段安全教育培训可以使人们在较短时间内比较系统地获得对安全的基本认识。尤其对新工人的安全培训更为重要，使他们在工作之前先了解安全和认识安全。在工作之前先树立安全意识。安全教育和培训是获得安全知识和掌握安全技能的最基本手段通过安全教育和培训，使人了解怎样安全怎样危险，什么是企业提倡的，什么是企业反对的，严格执行规章制度。在认识安全的基础上，掌握安全生产的基本操作和技术，从个体上消除人的不安全因素。事故案例教育从反面激励人们引以为戒以往事故的严重后果和惨痛教训能引起人们心灵深处的强大振憾，自觉地支持和维护安全生产的良好局面，增强与不安全行为作斗争的勇气。现场急救培训是减少事故伤亡的重要方法一旦发生了事故,人的生命相对来说是脆弱的。专业医护人员的救助往往显得时间过于漫长,可望而不可及。现场人员在第一时间的自救和互救往往生死悠关。
5. 2. 2. 1 演马庄矿井瓦斯地质规律
焦作矿区中部韩王—演马—九里山等三井田组成三角形断块，南部以东西向凤凰岭断层为界、北以北北东向九里山断层为界、东以北西向方庄断层为界。演马庄井田位于焦作矿区中部三井田三角状断块内，地层走向北 50° ～70°东，倾向南东，倾角 4° ～14°，一般9°左右，为宽缓的背斜构造。区内断层发育，褶皱不发育，偶有宽缓褶曲或波状起伏现象出现，主要有北东—北北东、北北东、北东东向三组断裂，控制了该井田张裂隙延展方向总体为北东向，对瓦斯释放有利，如图 5. 3。
图 5. 3 焦作演马庄井田构造纲要图
演马庄井田靠近凤凰岭断层，井田内马坊泉断层走向北东 35°，北北东向展布，延展长度大于 3000 m，是井田中的一个分划性断层。断层以北，主要发育北东—北北东向断裂，主要发育北东—北北东向断裂，燕山期表现的挤压作用，四川期又反转为拉张作用。断层以南，主要发育北东东向断层，主要是受控于印支期作用，相比之下，构造比较简单。马坊泉断层以南煤层瓦斯含量普遍较高，最高达 31. 8 m3/ t。研究表明，自西向东，煤层瓦斯含量有增大的趋势，由南向北，煤层瓦斯含量呈减小的趋势; 马坊泉断层以北主要发育北东—北北东向断裂，小断层比较发育，断层导水性强，靠近小断层的工作面瓦斯含量很小; 马坊泉断层以南主要发育北东东向断裂，相比之下，构造比较简单，地下水径流弱，同时沿着煤层的倾向，井田内煤层埋深由北向南逐渐增大，瓦斯含量逐渐增大( 图 5. 4) 。
5. 2. 2. 2 九里山矿井瓦斯地质规律
井田内发育有北东向、北西向和近东西向 3 组高角度正断层，大、中型断层主要是北东向和北西向，无近东西向。整体为一走向北 40°东，倾向南东的单斜构造，地层倾角平缓，10° ～15°。井田构造以断裂为主，褶曲不发育，局部受断裂影响，形成宽缓的褶曲( 图 5. 5) 。
图 5. 4 煤层标高与瓦斯含量关系图
图 5. 5 九里山构造纲要图
煤层瓦斯与断层的类型、落差大小有密切关系，落差大的开放性断层，若使煤层与富水性或透气性较好的太原组、奥陶系地层与上覆砂岩段对接，从而有利于瓦斯的逸散而出现瓦斯含量低值区，开放性马坊泉断层、西仓上断层、方庄断层，煤层瓦斯含量并不随深度的增加而增加，反而具有明显的降低趋势，由此可知，大、中型断层对煤层瓦斯具有释放作用。如在井田东部，由于受北西向方庄断层 ( 落差 100 ～210 m) 的影响，瓦斯含量降低，含量等值线沿煤层倾向延展。在断层影响带 100 m 区域内，煤层瓦斯含量小于
九里山矿井褶皱构造比较微弱，但对瓦斯的控制还是比较明显。东部一一采区为向斜区，应力比较集中，小断层成组发育，实测瓦斯含量达到20m3/t，回采过程中发生很多次的突出，瓦斯涌出量较大。一二采区东翼背斜构造明显，实测瓦斯含量，回采过程中仅发生一次小型突出。马坊泉断层上盘牵引形成的向斜构造对瓦斯保存作用比较明显，瓦斯含量达。
九里山井田的二1煤层甲烷含量为～，平均，瓦斯分布以马坊泉断层为界，西北盘瓦斯含量小，东南盘瓦斯含量大。西北盘瓦斯又分为西部低东部高，东南盘瓦斯含量中部高，靠近马坊泉断层、西仓上断层瓦斯含量有所降低。研究表明，在同一瓦斯地质单元内，瓦斯含量具有随埋深增加而增大的整体趋势。
古汉山矿井瓦斯地质规律
古汉山矿井位于焦作煤田的东北部，夹持于古汉山断层和油房蒋断层之间，其基本构造轮廓为一向南东缓倾的单斜构造，地层产状大致走向为北东40°，倾角为12°～17°。井田内构造形式以断裂为主，局部出现小的挠曲，主要断层为北东东或北东向，总体构造简单(图)。
图 古汉山矿井构造纲要图
就整个井田而言，自东向西，含气量有增大的趋势，而由南向北，含气量呈现减少的趋势，深部断块的含气量高于浅部(图)。井田内的断层是造成煤层瓦斯含量分布不均衡的主要原因，在断层附近，特别是大断层，煤层瓦斯含量普遍降低。在井田西部，由于受北西向界碑断层(落差100～210m)的影响，瓦斯含量降低，含量等值线沿煤层倾向延展。在断层影响带100m区域内，煤层瓦斯含量小于15m3/t。
在井田中部，由于受团相断层的影响，煤层瓦斯含量呈现有规律的变化。在煤层底板等高线－600m以深，断层沿煤层倾向延展，落差达到150～200m，断层所处的方位有利于煤层瓦斯由深部向浅部运移，断层两侧形成宽约800m的瓦斯释放带，瓦斯含量小于15m3/t。在煤层底板等高线－600m以浅，断层走向转为北东向，与煤层走向趋于一致，断层落差逐渐变小直至尖灭。瓦斯由深部向浅部运移过程中，由于受到对盘岩层的阻挡，在断层两侧形成了宽约200m的高瓦斯带，瓦斯含量在20m3/t以上。
在井田南部，由于受油坊蒋村断层、团相断层(落差为250～300m)的影响，在距断层400m范围内，瓦斯含量为20～25m3/t。该断层对瓦斯的释放能力较前述两条断层明显降低，其原因与煤层埋深有关，因为此区域内煤层上覆地层厚度在1000m以上，煤层中的瓦斯难以通过如此巨厚的岩层逸散。
中马村矿井瓦斯地质规律
中马村矿位于焦作煤田中部，西南部及南部处于九里山断层(F14)下降盘，西部紧依凤凰岭断层，本井田构造格局受上述两条大断裂影响和控制。矿井总体构造形态为一缓倾斜的单斜构造，以近东西和北东向断层为主，均为高角度正断层，局部发育北西向正断层。井田西部断层较多，东部断层较少，全区构造复杂程度属中等(图)。
图 煤层瓦斯含量与煤层底板标高散点图
图 中马村矿井构造纲要图
北西向断层以张扭作用为主，对瓦斯释放有利。近东西向断层印支期以压扭作用为主，燕山期以张扭作用为主，四川期以压扭作用为主，现代构造应力场表现为张扭活动，对瓦斯释放和导水有利。北东、北北东向构造喜马拉雅期以压扭作用为主，四川期反转为正断层，现代构造应力场以压扭活动为主，对煤与瓦斯突出起控制作用。矿井瓦斯含量含量总体具有中部较高，东、西部较低，而且具随煤层埋深的增大而升高的变化趋势(图)。
位村矿井瓦斯地质规律
位村矿井位于焦作煤田的东北部，魏村断层和北碑村断层之间，其基本构造轮廓总体呈一单斜构造，走向北35°～42°南，倾向南东，走向长，倾向长，井田总面积，煤层倾角13°～21°，平均16°。井田内构造形式以断裂为主，局部出现小的挠曲，主要断层为北东向、北北东、北东东、北西向3组，总体构造简单。如图。
图 中马村矿瓦斯含量与煤层底板标高关系图(标高取正值)
图 位村矿井构造纲要图
图 瓦斯含量与标高回归趋势线
井田内普遍发育的正断层是造成煤层瓦斯含量分布不均衡的主要原因，在断层附近，特别是大断层，煤层瓦斯含量普遍降低。在井田西部，由于受北西向界碑断层 ( 落差 100 ～210 m) 的影响，瓦斯含量降低，含量等值线沿煤层倾向延展。就整个井田总体而言，瓦斯含量具有随埋深增加而增大的整体趋势 ( 图 5. 11) 。
浅议煤矿煤层的开采技术摘要：由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。关键词：开发技术 煤炭工艺 煤炭一、煤炭开采的主要形式（一）井下采煤井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。（二）露天采煤移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。主要优缺点优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的1/30左右。主要缺点是占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。二、采煤方法与工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业 条件，提高单产和机械化水平。（一）开采技术开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以 提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下 的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过 程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。（二）解决难题开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力 压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本 顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压 注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制， 又有利于放顶煤的新型液压支架，合理确定后部输送机能力。 两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤 时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚 杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机 的应用，促进工作面的高产高效。（三）缓倾斜薄煤层长壁开采主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机 、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。（四）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采应进一步加强完善支架结构及强度，加 强 支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。（五）各种综采高产高效综采设备保障系统要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架—围岩”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油 —磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。三、主要的开采技术（一）深矿井开采技术深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。（二）“三下”采煤技术提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。（三）优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。实行全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统要减化，同时实现中采与中掘同走发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井，开拓部署与巷道布置系统的优化，减化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有利措施，又减化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。
哦。这个你有具体资料吗？点对点的材料啊。可以帮
井开拓平面图；2、采区巷道布置及设备配置图；
采矿工程毕业设计论文
采矿工程是一个国家的重要产业,采矿工程直接关系到国家资源、能源的正常供应和使用安全。以下是专门为你收集整理的采矿工程毕业设计论文，供参考阅读！
采矿工程方法优化研究
【摘要】采矿工程中的许多方法都是可以优化的，比如采矿工程中的开拓系统和采矿方法。这些方法优化问题，由于决策变量众多，并且不同情况的所起的作用不同，导致多数问题都是复杂的非线性化问题，不仅如此变量之间的联系有时很难用确切的数学模型或者数学表达式表达出来。因此我们考虑到可以利用计算机技术和人工智能的技术来实现采矿工程中方法的优化问题，比如遗传算法，神经网络等，本文从上述几种技术角度，结合实际例子探讨了采矿工程方法的优化问题。
【关键词】采矿工程;优化;采矿方法
采矿工程中的许多问题的决策和方法的优化，都是多决策变量问题。以往对这种问题的处理方式都是采用单一变量法，即采用固定其他变量使其值保持不变，通过变化某一变量来探索这一变量对目标函数或目标问题结果的影响，从而找出最优解。虽然这种方式大大简化了这种多变量问题的求解方式，但是它忽略了各个变量之间的相互关系，以及他们之间的相互作用对最终结果的影响，因此所得的结果并不是真正的最优值。为了求得真正的最优解，需要同时改变各决策变量，探索他们在这种情况下和目标的关系以及的对目标结果的影响，从而找出综合最优值。
1、优化方法
遗传算法的定义
遗传算法是一种自适应优化的方法。这种方法基于生物进化的原理，它模拟了生物进化的步骤，将繁殖、杂交、变异、竞争和选择等概念引入到算法中。[1]通过对一组可行解的维持和重新组合，在多决策变量共同作用的条件下，改进可行解的移动轨迹曲线，最终使它趋向最优解。这种方式是模拟生物适应外界环境的遗传变异机理，克服了传统的单决策变量法容易导致的局部极值的缺点，是一种全局优化算法。
神经网络的定义
人脑思维方式的一大特点就是：通过多个神经元之间的同时的相互作用来动态完成信息的处理。人工神经网络就是模拟人脑思维的这种方式，通过计算机来完成一个非线性的动力学系统，可以实现信息的分布式存储和并行协同处理。
遗传算法与神经网络协同优化
由于采矿工程的问题很难用一个显式来表示，所以我们可以利用人工神经网络强大的非线性映射能力建立决策变量和目标函数的关系，实现对问题的显式化，然后用遗传算法对这个目标函数的决策变量进行搜索和寻优，搜索到后就输入之前已经建模好的神经网络，网络将自动进行学习和匹配，从而我们可以计算出目标函数对该组决策变量的适应性，然后根据适应性进行遗传变异操作，反复多次后即可寻得最优解。
2、优化实例
遗传算法在矿石品位优化中的应用
遗传算法是由原始数据，模拟优胜劣汰的方式通过反复迭代获得最优解，在这里实质上是随机生成一组矿石品位，利用自适应的技术调整品位，经过反复迭代计算，逐步逼近最优解。
(1)编码：用定长字符代表遗传中的基因，在这里表示某种特定品位，编码顺序依次为边界品位、最小工业品位、原矿品位和精矿品位。[2]
(2)初始群体：每次迭代的初始群体由上一次迭代生成，第一次的初始群体随机生成，每个群体包含的个体数确定。
(3)适应度：自然界中的适应度是生物个体对自然界的适应程度，适应度大，那么它存活下来的可能性就大。类似的这里的适应度是衡量个体优劣的指标，可以驱动遗传算法的优化，本例中的适应度取不同品位的矿石所能取得的净现值。
(4)复制和交换：根据达尔文进化论，适应性强的个体容易生存下来，那么他们的有利性征就被保留了，同样的不利性征就被淘汰了，适应性强的个体他们的后代跟他们的相似度会比较高，在遗传算法中可以用复制来代表这一部分;交换就是指上一代多个个体的部分基因相互置换产生新个体。
(5)突变：遗传算法中产生新个体的又一手段，通过求补运算完成。
(6)终止条件：遗传算法是迭代运算，在迭代到符合某一要求时停止，一般都是当群体的平均适应度或最大适应度变化平稳时，迭代终止。
采矿工程优化实例
本处选择山东莱芜铁矿施工时的填充材料刚度与采场结构参数的优化问题来说明一下神经网络和遗传算法的具体应用。
山东莱芜铁矿谷家台矿区矿体赋存于大理岩与闪长岩的.接触带中，上部为第四系和第三系所覆盖，全部为隐伏矿体，矿脉地理结构十分复杂。[3]上部有河流流过，虽然河流和矿带之间有第三系的红板岩，但是由于局部天窗的分布，导致水层和第四系砂砾石层和灰岩层接触，隔水效果不好。由于灰岩层的含水性，导致这部分成为承压含水层。复杂的地质背景给开矿带来了巨大的难度，为了实现不改河、不疏干、不搬迁、不塌陷、不还水的“五不”方针，最终决定的开矿方案是采用矿体近顶板大理岩注浆补漏堵水措施与阶段空场嗣后胶结充填采矿方法相结合的综合治水方案。制约这一方案顺利实施的两个重要因素就是充填材料刚度与采场结构参数的优选问题。
设矿房宽度为Bf，填充体刚度为EC，бt为上盘出现的最大拉应力。推测得出：从安全性角度考虑，矿房宽度Bf越小，填充体刚度EC越大，则上盘出现的拉应力越小，施工越可靠;从经济型角度考虑，矿房宽度越大，填充刚度越小越经济，可以看出两者是相对的，我们要在这之间找一个最佳匹配值。使得上盘出现的拉应力小于但又接近于大理岩的抗拉强度。
先通过神经网络建立决策量Bf、EC和目标бt的映射关系，然后用遗传算法搜索最佳匹配，得到结果Bf=，EC=，бt=，最后进行的结果的合理性验证，表明这个结果是令人满意的。
3、结论
作为现阶段比较先进的计算智能和人工智能技术，遗传算法和神经网络着重于通过迭代算法和非线性映射来求得问题的最优解。由于绝大多数矿场的复杂条件导致采矿工程中的许多问题和方法的决策存在众多的决策变量，并且多数变量和目标量的关系都是非线性的，这些特点使得遗传算法和神经网络等现代先进智能技术能很好的运用到采矿工程的优化中去，通过文章研究和实例证明，对于采矿工程的方法优化，遗传算法和神经网络能起到很好的效果，随着这些技术的进步，他们将会为采矿工程的优化方面提供更有力的帮助。
参考文献
[1]李云，刘霁.神经网络与主元分析在采矿工程中的应用[J].中南林业科技大学学报，2010，30(6)：140-146.
[2]张磊，柴海福.浅谈人工神经网络在采矿工程中的应用[J].学术探讨，2008，(6)：172.
[3]刘加东，陆文，路洪斌.浅谈采矿方法的优化选择[J].IM&P化工矿物与加工，2009，(1)：25：27.
煤矿安全管理摘要：煤矿安全生产是一项长期而艰巨的工作，必须建立和落实长效机制，才能彻底扭转安全上的不利局面。关键词：煤矿安全生产长效机制事故是一个可怕的黑洞，一旦发生就会影响生产甚至造成全面停产，形成巨大的损失，而且它吞噬生命，损害健康，给人留下一生的遗憾和心灵上的创伤。党和国家本着为人民群众生命财产负责任的精神，正确地提出了“安全第一、预防为主”的安全生产方针，明确了安全的地位和安全工作的根本方法。又提出了“管理、装备、培训并重”的原则，进一步为安全生产工作指明了方向。但是在实际执行过程中，由于受各种因素的影响，安全生产方针和原则不能长期得到贯彻执行，存在时张时弛的现象。造成了安全生产中的漏洞，使事故屡屡发生。笔者认为必须建立安全生产的长效机制，制约企业和有关部门的各项活动，以保证安全生产方针和原则真正意义上的贯彻和落实。具体包括以下几个长效机制：一、建立健全责任制约机制1、理顺管理体制宏观体制国家监督首先要确立国家在安全生产管理中的地位和作用，国家监督体现了国家对安全生产工作的重视和负责精神，国家强制力是安全监督实施的保障，保证安全监督能够顺利进行，并从根本上影响企业和个人对安全管理的思想和行为对安全的关注。国家煤矿安全监察局是国家对煤矿行使安全监察的职能部门，自从2001年建立以后，全国煤矿安全生产形势已逐年好转。从近几年私挖乱采和越界开采及不具备安全生产基本条件的小煤矿的治理情况来看,落实地方人民政府的煤矿安全监督管理职责是至关重要的措施。在建立地方人民政府领导分工联系本地区煤矿安全生产工作制度的基础上，认真落实煤矿安全生产许可证制度，促进煤矿安全法制、安全责任、安全科技、安全投入、安全文化等各项要素到位。行业管理安全工作范围广泛，各个区域又有其各种不同的特点，所以有必要在国家统一领导下分行业进行管理，以保证安全管理的专业性。我国的行业管理已经比较完善。企业负责在市场经济条件下，企业是生产经营的基本单位，企业的一切工作都由企业决定和实施，安全管理也不例外，所以企业也是安全管理的基本单元。只要企业重视安全、安全投入充实，安全管理到位，全国的安全生产才有保障。《安全生产法》规定企业的法定代表人是安全第一责任人，进一步把企业的安全责任落实到个人。企业内部体制安全生产管理机构安全管理职能需要相应的机构和人员，而且一定要设置专门机构和专职工作人员，机构和人员一旦兼职必然使安全管理职能削弱，甚至名存实亡。现实的情况往往是，发生重大事故之后的单位管理机构健全，而未发生事故单位的管理机构就要薄弱得多。在这方面，一定要坚持预防为主的方针，消除因事故而设机构的不正常现象。管生产必须管安全的原则各级生产或行政管理人员，必须对自己负责区域的安全工作负责。分级管理原则在正确设立管理机构的基础上，一定要坚持分级管理的原则，按现场作业人员——班组——区队（车间）——井——矿的顺序，按职能分级进行安全管理，能由下级管理的尽量由下级负责，让上级集中精力来抓更重要的工作，处理更重大的问题。2、建立安全生产责任制明确国家机关、国家工作人员和各企业、企业内部各部门、各岗位的安全生产责任制，使每个人的权利清楚，责任明确，权责一致。形成一个包涵国家机关、国家工作人员、企业负责人、企业内部各岗位的真正意义上的健全的责任体系。3、责任体系落实责任联系和制约各个责任制之间并不是独立的，它们之间存在着紧密联系。在企业内部有上级对下级的管理，也有下级对上级的监督，还有职能部门的指导和监管。在宏观上，还有企业与企业及煤矿安全监察局、国土资源局和煤炭行业管理部门相互之间的责任联系。所以必须以系统的观点来看待责任落实问题。责任体系落实保障健全与责任制相配套的法律法规，规章制度落实责任制必须要有相应的考核和奖罚措施，严格考核，才能保障落实。否则责任制就成了一纸空文。国家机关责任必须首先落实现在我矿周围小窑越界引起的重大安全隐患长期得不到解决，首先就是煤矿安全监察局、国土资源局、地方政府等国家机关责任不明、监管不力的问题。二、教育培训机制1、教育培训的意义作用人是安全工作最活跃、最关键的因素,在安全生产中处于主导地位。为了贯彻以人为本原则，充分发挥人在安全生产中的积极作用，必须做好安全教育培训工作。教育和培训的基础地位是由以下几个方面决定的。安全教育培训是认识安全重要性的最基本手段安全教育培训可以使人们在较短时间内比较系统地获得对安全的基本认识。尤其对新工人的安全培训更为重要，使他们在工作之前先了解安全和认识安全。在工作之前先树立安全意识。安全教育和培训是获得安全知识和掌握安全技能的最基本手段通过安全教育和培训，使人了解怎样安全怎样危险，什么是企业提倡的，什么是企业反对的，严格执行规章制度。在认识安全的基础上，掌握安全生产的基本操作和技术，从个体上消除人的不安全因素。事故案例教育从反面激励人们引以为戒以往事故的严重后果和惨痛教训能引起人们心灵深处的强大振憾，自觉地支持和维护安全生产的良好局面，增强与不安全行为作斗争的勇气。现场急救培训是减少事故伤亡的重要方法一旦发生了事故,人的生命相对来说是脆弱的。专业医护人员的救助往往显得时间过于漫长,可望而不可及。现场人员在第一时间的自救和互救往往生死悠关。
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浅析煤矿安全心理的科学应用 10-23 我国矿山救护现状 05-13 影响煤矿救护队救灾效果的因素与救灾效果评价 05-13 对救护队自身伤亡事故的探讨 05-13 对煤矿灾害事故初期救灾工作的探讨 05-13 解决小煤矿矿山救护工作的实践与思考 05-13 安林煤矿瓦斯地质规律探讨 05-13 “数字煤矿安全”广域网络系统在地方煤矿安全生产中的应用浅析 05-13 工作面老顶初次垮落机理的探讨 05-13 煤矿生产安全评价系统在安全管理中的应用 05-13 浅析煤矿安全心理的科学应用 05-13 国外非煤矿山粉尘危害控制技术的发展趋势 05-13 论冒顶事故原因与对策 05-13 现代化矿井采掘防尘技术的研究与应用 05-13 矿压显现对工作面瓦斯涌出规律影响分析 05-13 浅谈处理瓦斯爆炸事故时的技术要点的难点 05-13 当前煤矿安全监察中存在问题的探讨 05-13 浅谈煤矿井下粉尘的治理 05-13 煤矿企业事故应急救援预案的编制与应用 05-13 浅论事故预防的侧重点
第一部分 矿井概括1 矿区自然地质环境地理位置及交通情况晒口煤矿位于福建省邵武市城东的晒口街道办境内。矿区位于邵武市城区方位121度、直距公里，即晒溪桥—新铺一带。地理坐标：东经117°33′～117°36′、北纬27°16′～27°19′。闽江三大支流之一的富屯溪，316国道和鹰厦铁路东西中横贯矿区，矿区与周边主要城市的铁路里程分别为：南平154公里、福州320公里、厦门535公里、鹰潭159公里。矿区往南部36公里与京福高速公路相接，交通十分便利（详见交通位置图）。交通位置图、地形地貌矿区地貌系属起伏不平的中至低山区，主要山脉走向呈北北东—南南西、一般海拔标高为200～350m，最高点云屏山，海拔标高为；矿区最低侵蚀基准面富屯溪河床，其海拔标高约178m。区内由于不同时代的岩性差异，风化侵蚀后呈不同的自然地貌景观，中—下侏罗统漳平组及梨山组的砂、砾岩层分布区、基岩裸露，山脊狭窄陡峻，多为单面山，沟谷发育陡直；晚三叠统焦坑组的粉砂岩和前震旦纪的变质岩群及花岗岩等分布区，则为低缓的山丘。区内第四系冲积平地较少，主要分布于富屯溪和晒溪两岸。 水系区内地表水流颇为发育，主要水系有富屯溪、晒溪及6条常年性山间小溪。富屯溪为矿区的主要水体，自西北向东南横贯矿区中部，为焦坑井田和晒口井田地表天然的分界线，河床宽50～150m。根据邵武水文站历年（1963至1972；1976至1980；1990至1996）资料表明：年平均流量，最大流量6400m3/s（1967年6月22日），最小流量（1979年10月）。洪水期一般出现在4～6月份，最大洪水发生在1998年6月22日（流量未测得），矿区东部新铺村一带，洪水位标高；矿区西部的晒口村一带，洪水位标高，与晒口大桥桥面相差。晒溪为富屯溪的一级支流，发源于罗峰山，自北向南流经下沙新村、洒溪桥，于晒口村西注入富屯溪，年平均流量28m3/s，最大流量（1967年6月22日），最小流量（1961年1月15日），洪水期一般与富屯溪同时出现。1998年6月22日，出现最高洪水位（流量未测得），标高为。枯水季节最低水位标高为。新铺溪流量为～，其它6条常年性小溪流量约为～10L/s。气象及地震情况矿区气象属亚热带潮湿性气候，据邵武气象站历年来（1963年至2005年）气象观测资料阐明如下：气温：平均温度℃，一般于7、8、9月份气温较高；最高温度可达℃（分别出现在1971年7月31日、2003年7月16日及31日）；而于12、1、2月份气温较低，最低温度可降到℃，一般甚少下雪。降水量：历年平均年降水量，最大可达。降水一般多集中在4、5、6月份，占全年总降雨量约40-50%；但在个别年份雨季提前于3月开始或推迟到7月止。日最大降雨量（出现在1970年6月26日），连续降雨最长可达25天（1966年）。 蒸发量：年平均总蒸发量 mm；一般在7月份或8月份为最大，占全年总蒸发量约30～40%，最大月蒸发量达。潮湿度：1964年～2005年潮湿系数在～间，平均为。 历年绝对湿度平均值毫巴，以6～8月最高；月平均值达毫巴以上；最大可达毫巴，最小达毫巴，年平均相对湿度为81%。风向及风速：在9月份至次年12月，晴天早晨多雾，一般须到十点左右方可消散，风向多为西北，历年平均风速，6～8月份东风和南风较多。根据《中国地震参数区划图》(GB18306―2001)，本区抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度为。2 地质特征地层矿区在大地构造中的位置属于南华后加里东准地台华夏台隆遂（昌）建（瓯）台拱的南部，在区域地质构造中的笔架山—香林铺中生代复式向斜内的虎庵山—同青桥背斜的东南翼，呈一大致向东倾伏缓波状的单斜，延深至东部被F1逆断层切割，断层上盘的前震旦系地层出露于地表。矿区出露地层有：前震旦纪变质岩群、上三迭统焦坑组、下侏罗统梨山组，中侏罗统漳平组和第四系。焦坑组为煤系地层。⑴前震旦纪变质岩群AnZ主要出露于矿区的西部、东部及北部，为上三迭统焦坑组煤系地层沉积的基底，岩性主要为千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩等组成。⑵上三迭统焦坑组T3j主要出露于矿区的西部，而东部及北部仅零星出露，属含煤地层，以第一标志层底部为界，分上、下段。地层厚度由南向北（沿走向）逐渐增大，自0～372米；自西向东（沿倾向）逐渐变薄自218～60米。焦坑组下段为主要含煤段，岩性复杂，岩相变化频繁，厚度变化较大，中下部以厚层状砂砾岩为主，上部为粉砂岩及较稳定的中厚煤层（DE煤层）。焦坑组上段以湖泊相的粉砂岩为主，分布较普遍，岩性变化不甚明显，为良好的隔水层。⑶下侏罗统梨山组本组地层分布较普遍，为煤系地层的盖层。岩性变化不大，以河床相的长石、石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩，为矿区的主要含水层。表1-2-1 各地层关系表系 统 组 段 层厚m 岩性特征 接触关系第四系（Q） 0～56 为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，河床冲积砾石层及河漫滩砂土层 角度不整合侏罗系 中统 漳平组 上段 240 砾石成份复杂的砾岩或砂砾岩 假整合 下段 角度不整合 下统 梨山组 上段 240 河床相的长石石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩 假整合 下段 240 三迭系 上统 焦坑组 上段 288 湖泊相粉砂岩为主，夹细---中粒砂岩和少量透镜状含砾砂岩 角度不整合 下段 82 中下部以厚层状砂砾岩为主，夹有透镜状砂岩、粉砂岩，并夹凝灰质砂岩，火山角砾岩与凝灰质泥岩。上部为粉砂岩及较稳定的中厚煤层（DE煤层） 前震旦纪变质岩群 不详 千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩 ⑷中侏罗统漳平组主要分布在矿区的东部和北部，为砾石成份复杂的砾岩或砂砾岩，分为上下两段。⑸第四系（厚度0～56米，一般厚度12米）为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，常为耕作区，河床冲积砾石层及河漫滩砂土层等。、构造矿区构造的复杂程度中等，为一向东倾伏缓波状的单斜构造，倾角为20～30度，以断层构造为主，褶曲构造也十分发育。矿区内较大的断层均在矿区边缘；井内落差～10米的北东向及南东向中、小断层密布，并往往与褶曲共生，断褶并存导致矿区内倾向及走向地层起伏变化。⑴断层矿区内较大的断层大致有17条，按其性质和延伸展布方向，大致可分为二组：一组，近于南北及北东向的逆断层为主，如F1、F4、F6、F8(北端)及F9；正断层有F2、F16及F20。另一组，近于东西向的正断层为主，如F3、F5、F14及F21，逆断层有F8（西端）及F10。上述断层主要分布在矿区的西部、东部及北部的边缘，而矿区内比较稀少。各主要断层分述如下：F1逆断层：位于矿区的东部边缘，全长约6000米以上，倾向约80°～90°，倾角40°～50°，斜断距大于1000米，为矿井的东部边界。F4逆断层：位于焦坑井田东南部，全长约1850米，倾向110°～ 140°，倾角40°～50°，斜断距小于40米。F16正断层：位于晒口井田中部，全长约1400米，倾角72°，斜断距约50米。F20正断层：位于焦坑及晒口井田中部，全长约350米，向南北两端即消失。倾向110°，倾角80°，斜断距较小而往深部消失。故对煤层没影响。F10平推逆断层（外围原F13）：位于矿区北部边缘，为矿井北部边界，全长约5000米以上，断导走向近东南，倾向往北，地表倾角偏陡约60°～ 70°，斜断距不详。但据矿井巷道揭露，井下小断层甚为发育。晒口井田常见岩、煤层挤压褶曲，且伴随着小断层产生。焦坑井田常见倾向及斜交小断层。⑵褶曲矿区为一往东倾伏的单斜构造，沿走向、倾向呈现次一级褶皱。煤系地层产状变化不大，一般倾向70°～120°，浅部的倾角20°～30°，向深部变缓为10°～25°。主要次级褶曲分述如下：轴向北东褶曲：发育于焦坑组下段角砾岩中，分布在1至6勘探线的西部，两翼宽约150米，幅度20～25米。轴向近东西:分布矿区西部，宽为70～80米，两翼倾角10°～ 25°向东倾伏，延伸约100米。据矿井巷道揭露，煤层沿走向出现向、背斜相间褶曲形态，往深处幅度相对减少，轴向为西偏北，向东倾伏。更次级的小型褶曲一般轴向延深数十米左右，幅度几十公分至十余米，往往与小断层相伴生，两者在成因上具有关联。但这些构造不破坏煤层的连续性。⑶岩浆岩矿区岩浆岩分布广泛，岩种繁多，侵入时代主要有早至中三叠世的印支期，晚三叠世至侏罗纪的燕山早期。主要分布在矿区的西部和南部的边缘，次为东部的F1断层上盘地层之中。前印支期中、酸性岩中主要有白云母花岗岩及石英闪长岩侵入于变质岩中，共同构成煤系地层的基底。燕山期中酸性岩浆岩侵入岩及喷出岩，主要有安山凝灰岩（成煤之前）、石英斑岩、安山斑岩、火山角砾岩及少量辉绿岩等，尤以石英斑岩及安山斑岩对煤层影响较大，呈小型岩墙及岩脉岩沿断层或褶曲走向侵入，造成煤层变薄，尖灭，给开采带来极大的困难。总之，矿井构造类别属中等复杂型。煤层及煤质煤层矿井主要可采煤层为焦坑组下段的DE煤层，属较稳定的简单～较复杂类型可采煤层。顶板岩性为黑色的砂质泥岩，含植物化石碎片，可见黄铁矿条带或结核，局部为粗砂岩，个别直接顶夹～的炭质泥岩伪顶。底板为灰黑色角砾岩或砂砾岩，常相变为含砾砂岩。主要可采煤层特征见表1-2-2：主要煤层特征表表1-2-2煤层编号 煤层厚度(m)最小—最大平均（点数）结构 稳定性 顶板岩性特征 底板岩性特征DE 焦坑井田 —简单至较复杂 不稳定 煤层顶板为细粉砂岩，局部为粗粉砂岩、细砂岩，少数地段夹～厚的炭质泥岩伪顶。一般顶板节理裂隙不发育。煤层直接顶板厚度变化较大，一般由东向西变薄，而个别点至尖灭。 底板主要为角砾岩或砂砾岩，也有见深灰色的细砂岩或粗粉砂岩，岩石一般坚硬而碎，不易产生形变且煤层底板一般含承压水较微弱，具有岩质疏松等特点。 晒口井田 — 煤质： 以亮～半亮型的粉～粉块～块状煤为主，煤质化验结果见表1-2-3。煤质化验结果一览表 表1-2-3煤层编号 工业分析 全硫Sd,t(%) 磷Pb(%) 容重ARD 发热量Qv,d(MJ/kg) Mad(%) Ad(%) Vdaf(%) DE 由上表结果表明：DE煤层为中灰、中硫、低磷、中高发热量的无烟煤。可作为动力、化肥、发电、水泥用煤、民用生活煤等。 矿井开采技术条件 岩石工程地质特征煤层顶板常见灰黑色，薄至中厚层状的细粉砂岩，局部为粗粉砂岩或细砂岩，但个别地方煤层与直接顶间夹一层～米厚的炭质泥岩伪顶，往往在炮采时与煤层一起采出，而影响煤质。底板主要为灰黑色角砾岩或砂砾岩，岩相变为含砾砂岩，也有见深灰色的细砂岩或粗粉砂岩，质硬，不易产生变形且煤层下伏地层（底板）一般含承压水较微弱，对煤层开采影响不大。但由于矿区内构造较发育，局部地段受断层、褶曲和岩浆岩脉的影响，岩石节理裂隙发育，岩石较破碎，局部岩体质量较差，同时局部地段存在较弱夹层，建议在这些地段开拓过程中，应加强维护，防止冒顶事故的发生。 瓦斯、煤尘和煤的自燃根据历年瓦斯鉴定确认该矿为低瓦斯矿井。焦坑井田瓦斯含量为－，瓦斯主要成份是：CH4约，CO2约，晒口井田瓦斯含量为－，瓦斯主要成份是：CH4约，CO2约。但随着开采深度的增加，在独头上山或独头长巷、通风不良处易造成CO、CH4等有害气体聚集，在今后矿井生产过程中应加强矿井通风管理，经常进行瓦斯监测，做好生产过程中防尘、防爆、防自燃工作，以防意外事故发生。矿区的无烟煤的挥发分为3%左右，无煤尘爆炸危险，建矿至今从未发生过粉尘爆炸事故。煤矿无烟煤燃点较高，不易发生自燃，但在矿井井田局部块段的顶层煤，由于顶层煤中含硫量突然变高，在此煤层开采揭露后硫化物迅速氧化放热，若通风不良，散热不及导致煤层氧化放热聚集，最终发生煤层自燃。晒口煤矿煤层自燃现象仅局部块段会发生，采用跟底进尺，后退回采的开采方法，采用工作面煤壁洒水等措施可以防止煤层自燃现象的发生。水文地质山区地形，地表排泄条件好。地表水系发达，主要水源是河流及降雨。降水丰富、集中在4－7月，年平均降雨1200－1300mm/年，降水量1700－1800mm，是矿坑充水的主要来源。岩性单一，以碎屑岩为主，含水性质单一，均为基岩裂隙水，由于含水层受构造裂隙控制，具有穿层性和和相互分隔的特点，各个含水带之间联通性差。晒口煤矿大部分煤层位于河流侵蚀面以下，虽然富屯溪、洒溪流经矿区，因留设了有效的保护煤岩柱，河水下渗微弱，对矿区充水影响不大。矿井的主要充水方式有三种基本类型：Ⅰ类：大气降水、地表水、潜水 → 矿区浅部采动裂隙及构造裂隙 →采空区新生含水层 → 采掘工作面涌出。Ⅱ类：大气降水、地表水、潜水 → 承压含水层 → 构造裂隙 → 采掘工作面涌出。Ⅲ类：承压含水层 → 覆岩冒落带、裂隙带两带 → 采掘工作面涌出。井田的水文地质条件属基岩裂隙类简单型。根据福煤（邵武）煤业有限公司晒口煤矿提供的矿井涌水量数据，-200m～-600m水平平均涌水量，最大涌水量，其中，-200m～-400m水平平均涌水量，最大涌水量。地温根据福建省煤炭工业（集团）有限责任公司于2006年5月18日提交的《福建省邵武市邵武煤矿资源/储量核实报告（焦坑及晒口井田）》和矿方提供的技术资料，晒口煤矿平均地温梯度G＝℃/100m，介于℃/100m和3℃/100m，属于中常温类矿井。根据地质报告，预计在矿井-400～-600水平，地温将达到27℃～30℃。矿区开采情况晒口煤矿范围原为邵武煤矿开采，其煤炭开采历史悠久，早自清朝光绪二十三年至民国元年，由盐商陈远复主办开采；民国元年至三十六年，由义记公司开采，主要采焦坑井田浅部（即云坪寺之北至焦坑村北东一带）露头煤，均为私人小煤窑土法开采。1958年—1963年，开始有计划地进行建井开采工作，但仍以小煤窑开采为主。重点开采焦坑井田的浅部煤层，日产约500吨，几年总产量约万吨。1960年起由省燃料局正式接收为省属企业，正式命名为邵武煤矿，并于1959年开始由省燃料局设计院对矿井进行总体规划设计，设计矿井服务年限为45年。焦坑井田一号井主平峒1959年6月动工兴建，1964年6月投产，以平硐—暗斜井方式开拓，设计生产能力为21万吨/年。晒口井田二号井于1960年开始兴建，1961年1月正式投产，以片盘斜井方式开拓，设计生产能力为15万吨/年。随着开采水平的延深，原有的生产系统满足不了矿井生产能力需要，为实现焦坑—晒口井田联合集中生产，扩大矿井生产能力，1972年由省煤炭工业设计院对矿井进行技改扩建设计，1973年4月至1974年5月新建一对箕斗斜井至-40水平，将一、二号井-40水平运输大巷贯通，构成统一的运输提升系统，箕斗主斜井负责提煤，副井负责供电、排水，技改扩建后矿井生产能力增至45万吨/年。为了开采-200和-400水平煤炭资源，从1981年开始由省煤炭工业设计院对第三、四水平开拓延伸进行设计，在二号井副井旁新掘一条908m长的新副井至-200水平，箕斗主斜井往下延伸至-200水平，形成-200水平生产系统。该系统于1993年建成投入使用。随着资源逐渐枯竭，1995年重新核定矿井生产能力为21万吨/年。第二部分 1． 矿井自然环境和地质概括矿区地貌系属起伏不平的中至低山区，主要山脉走向呈北北东—南南西、一般海拔标高为200—350米，最高点云屏山，海拔标高为米；而长年性地表水流发育的富屯溪，则为本矿区最低侵蚀基准面，其海拔标高约178米。本地表水系主要为富屯溪，最大流量为6500m3/s，最小流量为，平均流量为，洪水期水位最高标高达+，枯水期河流最低标高+170m，流量随季节性变化。其次为晒溪，河床最低标高+，最高洪水位+米,洪水期最大流量为，最小流量为，流量随季节性变化。本区属亚热带潮湿性气候，据邵武市气象局资料，每年4~6月为雨季，11月至次年1月为旱季，历年平均降水量为，气候温和，雨水充沛。2．地层含水性矿区出露地层有前震旦纪变质岩群、上三迭统焦坑组、下侏罗统梨山组，中侏罗统漳平组和第四系。现对各地层的富水性简述如下：⑴、前震旦系变质岩群主要出露于矿区的西部、东部及北部，为上三迭焦坑组煤系地层沉积的老基底，岩性主要为千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩等组成。⑵、三叠系上统焦坑组主要出露于矿区的西部，而东部及北部仅零星出露，属含煤地层，系山麓堆积相---冲积相的角砾岩、砂砾岩及砂岩，湖泊相的粉砂岩、细砂岩或透镜状砂岩、砾岩和煤层等。地层厚度由南向北（沿走向）逐渐增大，自0---372米；自西向东（沿倾向）逐渐变薄自218---60米。焦坑组上段风化带为弱含水层，单位涌水量、渗透系数为。焦坑组上段以湖泊相的粉砂岩为主，夹细---中粒砂岩和少量透镜状含砾砂岩等组成，中厚层状、层理发育，含植物化石碎片偶见少量瓣鳃类动物化石，本地层分布较普遍，岩性变化不甚明显，为良好的隔水层。⑶、侏罗系下统梨山组本组地层分布较普遍，系为煤系地层的盖层。岩性一般纵横变化不大，以河床相的长石、石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩，为矿区的主要含水层。由于基岩裂隙发育不均一，该含水层可分为相互分隔的三个含水带，其中中带即第二含水带中等含水、单位涌水量、渗透系数为，其他两个带均为弱含水带。⑷、第四系残坡积层和冲洪积层为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，常为耕作区，河床冲积砾岩石层及河漫滩砂土层等。主要分布于富屯溪，晒溪两岸及矿区西部山脚一带，河岸以冲积层砂、砾石为主，山脚一带以坡积含砂土为主，渗透系数。3.构造含水性和导水性晒口煤矿主要构造以断层为主，分别为近于南北及北东向的逆断层为主以及近于东西向的正断层为主。大断层都在矿区边缘，井内落差米的北东向及南东向中小断层密布，断层导水性弱或基本不导水。4矿井充水条件充水水源分析⑴大气降水大气降水是矿区的主要补给水源，它通过地表潜水层及采空区塌陷裂隙补给深部裂隙承压含水层中，成为矿坑的直接补给来源。⑵裂隙含水岩层水主要赋存于三叠系上统焦坑组（T3j）砂岩、砂砾岩、含砾砂岩的裂隙中。含水层呈透镜体分布，浅部富水性中等~弱；深部富水性弱～极弱。主要表现为顶板的滴水和渗水，通过调查分析煤层底板的涌水量极小，底板突水的可能性极小。充水通道分析矿井充水的水源主要是大气降水，其次是地表水和潜水。主要充水通道是煤层采动时上覆岩层被破坏造成“两带”沟通引起的山体基岩和表土裂隙，塌陷区域，以及采动使断褶构造活化而形成的断褶导水带。5矿井涌水量、水害预测及其评估-40m水平涌水量由一采区、二采区、三采区涌水量构成，-200m水平涌水量由五采区、六采区、七采区涌水量构成。矿井排水主要是通过-200m水平中央水泵抽水至-40m水平中央水泵，再由－40中央泵房经箕斗井两趟管路排至地面后流入富屯溪。-200m～-600m水平平均涌水量，最大涌水量，其中，-200m～-400m水平平均涌水量，最大涌水量。通过矿区水文地质特征及充水分析，矿井主要充水因素为大气降水、地表水、线状断层带、基岩裂隙水。通过开展矿区水患现状调查，分析矿井水害现状，矿井目前无大的水害威胁。通过对矿井实际涌水量观测，矿井目前实际观测的最大涌水量为880m3/h，平均涌水量为580m3/h。近些年本矿开采老空区已封闭，留有排水口，存在小部分积水基本能通过排水口排出，对下部的开采影响较小。晒口煤矿目前的排水能力满足生产要求，但仍要做好季节防治水工作。6.矿井防水害措施矿井主要充水因素为大气降水、含水岩层和采空区积水。矿井地表水体为沟谷水，含水岩层富水性弱，断层导水性弱，地表水和地下水对开采影响不大，但为了做到预防为主，确保矿井正常生产，对于强降雨后，对采空区的补给，在矿井生产过程中必须做好以下防治水措施：1、煤矿企业必须在雨季来临前，派专门人员对防治水工作进行全面检查。2、矿井生产时，应做好水文地质调查工作，在矿井范围内进行水患分析预报；加强职工防治水知识教育，特别是透水预兆、应急措施知识的普及教育；坚持“有疑先停、有疑必探、先探后采（掘）”的原则，配备探放水设备。3、各矿井在开采下山水平时，要对各矿井主平硐及以上水平的矿井水采取“堵、截、引”等措施排出地面，留设足够隔水煤柱，严防上水平的通过钻孔裂隙带直接馈入下水平，造成额外排水负担。4、在各个生产水平开采过程中，必须留设足够的隔水煤柱、采空区煤柱、护巷煤柱、断层隔离煤（岩）柱、矿井边界煤柱等保安煤柱，确保矿井安全生产。5、矿井在开采过程中必须做好水文观测工作，应根据实际涌水量情况，及时扩大水仓容量和更换相应型号、功率的水泵。同时做好水泵及其供电线路维护工作，保持井下排水设备完好和正常运转，确保有足够的排水能力。6、断层为弱导水或局部弱导水，对矿井充水一般无威胁。但矿区中褶皱构造发育，一般在背斜轴部由于张性裂隙的发育，会形成较大面积的含水层，且含水量较大。对此断裂带、构造带应加强矿山地质及水文地质工作，密切注意井巷围岩、断层破碎带、掘进面等涌水特征，发现顶板淋水加大，顶板来压等透水预兆时，应立即停止作业，采取防范措施。
一、我国石油和石油化工装备制造业已具有坚实基础 石油、石油化工工业是我国的支柱产业之一，在国民经济中占有重要地位，2001年，全国生产原油亿吨；原油加工量亿吨；生产乙烯万吨；生产化肥万吨；生产合成材料万吨，主要经济指标居全国工业各行业之首。石油、石油化工工业的发展带动了为其提供装备的石油、石油化工设备制造业的发展。建国五十多年以来，特别是改革开放20多年来，通过研制、开发、合作生产、引进技术，使我国石油、石油化工设备制造业，从无到有、从小到大，建立起一个比较完整的制造体系。据统计，2001年行业中的石油和石油化工专用设备405家规模以上企业，工业总产值（现价）达134亿元，利润总额亿元，从业人员万人。 （1）石油钻采设备制造体系已经形成 石油钻采设备制造业是为陆地、沙漠、浅滩和海上石油、天然气的勘探、开发提供装备。建国初期，石油基本依赖进口，而石油和石油化工设备制造业更谈不上，全国只有几家小厂生产一些石油设备零配件。经过五十年来的努力，已建成几个比较集中的制造基地：以宝鸡、兰州、南阳等为主的钻井设备基地；以上海、江苏为主的石油工具基地；以江汉、四川为主的石油钻头基地；以西安为主的地球物理勘探设备基地；以济南为主的石油钻机专用柴油机制造基地。采油设备的制造分散在全国各地，东北地区较为集中。 全世界具有生产成套石油钻机能力的国家不多，只有英国、俄罗斯、罗马尼亚、英国、挪威等国家。我国是发展中国家唯一能生产成套石油钻机的国家，且已具备年生产1000-9000米系列成套钻机120套左右能力。目前，生产成套石油钻机企业已发展到八家。其中，国企四家：宝鸡石油机械厂、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂、胜利油田动力机厂；中外合资企业二家：兰石国民油井石油工程有限公司、上海三高石油设备有限公司；民营企业二家：成都瑜宏石化工程有限责任公司、川油广汉机械有限公司。2001年共生产销售石油钻机106台，无论在数量和质量上均是历来最好水平。 采油采气井口装置已是我国的成熟产品，单油管采油井口装置最高压力可达105mpa，双油管采油井口装置最高压力可达70mpa；机械采油设备已达到国际水平；生产适用于井筒直径51/2〃-7〃，温度为50℃-150℃，压力为10mpa及以上各种规格成套电动潜油泵；钩载60-120吨、修井深度为3600-7200米修井机；江汉石油钻头股份有限公司是亚洲最大的石油钻头生产企业，其能力为年产108个品种、23万只钻头。 国内制造的油气集输设备规格齐全、质量过硬，如流量为750-3000米3/时、扬程90-550米的ks型离心输油泵，pcl长输管线压缩机，800-1100mm口径、4-10mpa球阀，直径325-1420mm、壁厚6-16mm油气集输钢管生产能力达上百万吨，以及生产制造海洋油气集输单点系泊系统、浮式生产贮油船、穿梭油轮海底管道输送系统和加压设备等。 （2）石油化工设备制造业有了历史性突破 五十年来，我国石油炼制工业一直走自主发展的道路，因而，带动了炼油技术装备的发展。目前，已可以制造500万吨/年以上炼油厂成套设备、800万吨/年常减压蒸馏装置、200万吨/年以上重油催化裂化装置、150万吨/年加氢裂化装置、200万吨/年渣油加氢脱硫装置、100万吨/年延迟焦化装置等。一些高难度设备，如加氢裂化和加氢精制装置用的加氢反应器、高压换热器、高压空冷器；加氢和重整装置用的离心式循环氢压缩机、50及80吨活塞力的往复式新氢压缩机；催化裂化和延迟焦化装置用的主风机、富氧压缩机、高效旋风分离器、外取热器、烟机以及重要的流程泵等都能制造。 曾几何时，我国制造的小型化肥、中型化肥设备遍布全国各地，解决了当时对化肥的急需。这些化肥设备，由于其技术经济指标已落后，逐渐被大型化肥设备淘汰。以30万吨/年合成氨、52万吨/年尿素为代表的大型化肥装置的设备，包括关键设备：直径米的快活素合成塔、co2汽提塔、原料气压缩机、氨压缩机、合成气压缩机、co2压缩机等都已研制成功。 因此，我国的石油和石油化工装备行业从满足国内市场为主，到走出国门、融入国际市场，进入发展新阶段的条件已经成熟，一定会大有可为。
深水石油钻井技术现状及发展趋势*摘要:随着世界深水油气资源不断发现,近几年来深水钻探工作量越来越大。随着水深的增加和复杂的海况环境条件,对钻井工程提出了更高的挑战,钻井技术的难度越来越大。从目前国内外深水钻井实践出发,对深水的钻井设备、定位系统、井身结构设计、双梯度钻井技术、喷射下导管技术、动态压井钻井技术、随钻环空压力监测、钻井液和固井工艺技术和钻井隔水管及防喷器系统等关键技术进行了阐述,对深水的钻井设计和施工进一步向深水钻井领域发展具有重要导向作用。关键词:深水钻井;钻井设备;关键技术全世界未发现的海上油气储量有90%潜伏在水深超过1000 m以下的地层,所以深水钻井技术水平关系着深海油气勘探开发的步伐。对于海洋深水钻井工程而言,钻井环境条件随水深的增加变得更加复杂,容易出现常规的钻井工程难以克服的技术难题,因此深水钻井技术的发展是影响未来石油发展的重要因素。1国内外深水油气勘探形势全球海洋油气资源丰富。据估计,海洋石油资源量约占全球石油资源总量的34%,累计获探明储量约400×108,t探明率30%左右,尚处于勘探早期阶段。据美国地质调查局(USGS)评估,世界(不含美国)海洋待发现石油资源量(含凝析油)548×108,t待发现天然气资源量7815×1012m3,分别占世界待发现资源量的47%和46%。因此,全球海洋油气资源潜力巨大,勘探前景良好,为今后世界油气勘探开发的重要领域。随着海洋钻探和开发工程技术的不断进步,深水的概念和范围不断扩大。目前,大于500 m为深水,大于1500 m则为超深水。据估计,世界海上44%的油气资源位于300 m以下的水域,其中,墨西哥湾深水油气资源量高达(400~500)×108桶油当量,约占墨西哥湾大陆架油气资源量的40%以上,而巴西东部海域深水油气比例高达90%左右。20世纪90年代以来,由于发现油气田储量大,产量高,深水油气倍受跨国石油公司青睐,发展迅速。据估计,近年来,深水油气勘探开发投资年均增长30. 4%, 2004年增加到220亿美元。1999年作业水深已达2000 m, 2002年达3000 m。90年代以来,全球获近百个深水油气发现,其中亿吨级储量规模的超过30%。2000年,深水油气储量占海洋油气储量的12. 3%,比10年前增长约8%。2004年,全球海洋油气勘探获20个重大深水发现(储量大于110×108桶)。1998-2002年有68个深水项目,约15×108t油当量投产; 2003-2005年则增至144个深水项目,约4216×108t油当量投产, 2004年深水石油产量210×108,t约占世界石油产量的5%。2目前深水油气开发模式深水油气开发设施与浅水油气开发设施不同,其结构大多从固定式转换成浮式,因此开发方式和方法也发生了变化。国外深水油气开发中常用的工程设施有张力腿(TLP)平台、半潜式(SEMIOFPS)平台、深吃水立柱式(SPAR)平台、浮式生产储油装置(FPSO)以及它们的组合。3深水钻井关键技术深水钻井设备适用于深水钻井的主要是半潜式钻井平台和钻井船2种浮式钻井装置。. 1深水钻井船钻井船是移动式钻井装置中机动性最好的一种。其移动灵活,停泊简单,适用水深范围大,特别适于深海水域的钻井作业。钻井船主要由船体和定位设备2部分组成。船体用于安装钻井和航行动力设备,并为工作人员提供工作和生活场所。在钻井船上设有升沉补偿装置、减摇设备、自动动力定位系统等多种措施来保持船体定位。自动动力定位是目前较先进的一种保持船位的方法,可直接采用推进器及时调整船位。全球现有38艘钻井船,其中额定作业水深超过500 m的深水钻井船有33艘,占总数的87%。在这33艘深水钻井船中,有26艘正在钻井,有5艘正在升级改造。在现有的深水钻井船中, 20世纪70年代建造的有10艘, 80年代和90年代建造的各有7艘,其余9艘是2000-2001年建造的。其中2000年建成的钻井船最多,有8艘;其次是1999年,有4艘。目前在建的7艘钻井船中,均是为3000多米水深建造的, 2007年将建成1艘, 2008年和2009年将各建成3艘。钻井船主要活跃在巴西海域、美国墨西哥湾和西非海域。2006年7月初,正在钻井的26艘深水钻井船分布在8个国家。其中巴西8艘,占1/3;其次是美国,有6艘;安哥拉、印度和尼日利亚分别有4艘、3艘和2艘;中国、马来西亚和挪威各1艘。. 2半潜式钻井平台半潜式钻井平台上部为工作甲板,下部为2个下船体,用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线面积小,波浪影响小,稳定性好、支持力强、工作水深大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,到本世纪初,工作水深可达3000 m,同时勘探深度也相应提高到9000~12 000 m。据Rigzone网站截至2006年7月初的统计,全球现有165座半潜式钻井平台,其中额定作业水深超过500 m的深水半潜式钻井平台有103座,占总数的62%。在这103座深水半潜式钻井平台中,有89座正在钻井,有11座正在升级改造。其中31座是20世纪70年代建造的,最长的已经服役30多年; 40座是20世纪80年代建造的; 13座是90年代建造的; 19座是2000 -2005年建造的。此外,还有24座深水半潜式钻井平台正在建造。深水半潜式钻井平台主要活跃在美国墨西哥湾、巴西、北海、西非、澳大利亚和墨西哥海域。2006年7月初,处于钻井中的89座深水半潜式钻井平台分布在18个国家,其中美国最多, 24座,占总数的27%;巴西17座,挪威10座,英国6座,澳大利亚、墨西哥和尼日利亚各5座,其余国家各有1~3座。深水定位系统半潜式钻井平台、钻井船等浮式钻井装置在海中处于飘浮状态,受风、浪、流的影响会发生纵摇、横摇运动,必须采用可靠的方法对其进行定位。动力定位是深水钻井船的主流方式。在现有的深水钻井船中,只有6艘采用常规锚链定位(额定作业水深不足1000 m),其余27艘都采用动力定位(额定作业水深超过1000 m)。1000 m以上水深的钻井船采用的都是动力定位,在建的钻井船全部采用动力定位。动力定位系统一般采用DGPS定位和声纳定位2种系统。声纳定位系统的优点: (1)精确度高(1% ~2% )、水深(最大适用水深为2500 m); (2)信号无线传输(不需要电缆); (3)基本不受天气条件的影响(GPS系统受天气条件的影响); (4)独立,不需要依靠其他系统提供的信号。声纳定位系统的缺点: (1)易受噪声的影响,如环境噪声、推进器噪声、测试MWD等; (2)折射和阴影区; (3)信号传输时间; (4)易受其他声纳系统的干扰,如多条船在同一地方工作的情况。大位移井和分支水平井钻井技术海上钻井新技术发展较快,主要包括大位移井、长距离水平钻井及分支水平井钻井技术。这些先进技术在装备方面主要包括可控马达及与之配套的近钻头定向地层传感器。在钻头向地层钻进时,近钻头传感器可及时检测井斜与地层性质,从而使司钻能够在维持最佳井眼轨迹方面及时做出决定。由于水平井产量高,所以在国外海上油气田的开发中已经得到了广泛的应用。目前,国外单井总水平位移最大已经达11 000m。分支水平井钻井技术是国际上海洋油气田开发广泛使用的技术,近年来发展很快。利用分支井主要是为了适应海上需要,减少开发油藏所需平台数量及平台尺寸(有时平台成本占开发成本一半还多)。具体做法是从一个平台(基础)钻一口主干井,然后从主干井上急剧拐弯钻一些分支井,以期控制较大的泄油面积,或者钻达多个油气层。深水双梯度钻井技术与陆地和浅海钻井相比,深海钻井环境更复杂,容易出现常规钻井装备和方法难以克服的技术难题:锚泊钻机本身必须承受锚泊系统的重量,给钻机稳定性增加了难度;隔水管除了承受自身重量,还承受严重的机械载荷,防止隔水管脱扣是一个关键问题;地层孔隙压力和破裂压力之间安全钻井液密度窗口窄,很难控制钻井液密度安全钻过地层;海底泥线处高压、低温环境影响钻井液性能产生特殊的难题;海底的不稳定性、浅层水流动、天然气水合物可能引起的钻井风险等。国外20世纪60年代提出并在90年代得到大力发展的双梯度钻井(DualGradi-entDrilling,简称DGD)技术很好地解决了这些问题。双梯度钻井技术的主要思想是:隔水管内充满海水(或不使用隔水管),采用海底泵和小直径回流管线旁路回输钻井液;或在隔水管中注入低密度介质(空心微球、低密度流体、气体),降低隔水管环空内返回流体的密度,使之与海水相当,在整个钻井液返回回路中保持双密度钻井液体系,有效控制井眼环空压力、井底压力,克服深水钻井中遇到的问题,实现安全、经济的钻井。喷射下导管技术海上浅水区的表层套管作业通常采用钻孔、下套管然后固井的作业方式。在深水区,由于海底浅部地层比较松软,常规的钻孔/下套管/固井方式常常比较困难,作业时间较长,对于日费高昂的深水钻井作业显然不合适。目前国外深水导管钻井作业通常采用“Jetting in”的方式。常规做法是在导管柱(Φ914. 4 mm或Φ762 mm)内下入钻具,利用导管柱和钻具(钻铤)的重量,边开泵冲洗边下入导管。3. 6动态压井钻井技术(DKD)DKD(Dynamic killDrilling)技术是深水表层建井工艺中的关键技术。该技术是一种在未建立正常循环的深水浅层井段,以压井方式控制深水钻井作业中的浅层气井涌及浅层水涌动等复杂情况的钻井技术。其工作原理与固井作业中的自动混浆原理相似,它是根据作业需要,可随时将预先配好的高密度压井液与正常钻进时的低密度钻井液,通过一台可自动控制密度的混浆装置,自动调解到所需密度的钻井液,可直接供泥浆泵向井内连续不断地泵送。在钻进作业期间,只要PWD和ROV监测到井下有地层异常高压,就可通过人为输入工作指令,该装置立即就可泵送出所需要的高密度钻井液,不需要循环和等待配制高密度钻井液,真正意义上地实现边作业边加重的动态压井钻井作业。3. 7随钻环空压力监测(APWD)由于深水海域的特殊性,与浅水和陆地钻井相比,部分的上覆岩层被水代替,相同井深上覆岩层压力降低,使得地层孔隙压力和破裂压力之间的压力窗口变得很窄,随着水深的增加,钻井越来越困难。据统计,在墨西哥湾深水钻井中,出现的一系列问题,如井控事故、大量漏失、卡钻等都与环空压力监测有关。随钻环空压力测量原理是主要靠压力传感器进行环空压力测量,可实时监测井下压力参数的变化。它可以向工程师发出环空压力增加的危险报警,在不破坏地层的情况下,提供预防措施使井眼保持清洁。主要应用于实时井涌监测和ECD监控、井眼净化状况监控、钻井液性能调整等,是深水钻井作业过程中不可缺少的数据采集工具。3. 8随钻测井技术(LWD /MWD /SWD)深水测井技术主要是指钻井作业过程中的有关井筒及地层参数测量技术,包括LWD、MWD和SWD测井技术。由于深水钻井作业受到高作业风险及昂贵的钻机日租费的影响,迫使作业者对钻井测量技术提出了多参数、高采集频率和精度及至少同时采用2套不同数据采集方式的现场实时数据采集和测量系统,并且具有专家智能分析判断功能的高标准要求。目前最常用的定向测量方式是MWD数据测量方式,这种方式通常只能测量井眼轨迹的有关参数,如井斜角、方位角、工具面。LWD是在MWD基础上发展起来的具有地层数据采集的随钻测量系统,较常规的MWD增加了用于地层评价的电阻率、自然伽马、中子密度等地层参数。具有地质导向功能的LWD系统可通过近钻头伽马射线确定井眼上下2侧的地层岩性变化情况,以判断井眼轨迹在储层中的相对位置;利用近钻头电阻率确定钻头处地层的岩性及地层流体特性以及利用近钻头井斜参数预测井眼轨迹的发展趋势,以便及时做出调整,避免钻入底水、顶部盖层或断裂带地层。随钻地震(SWD)技术是在传统的地面地震勘探方法和现有的垂直地震剖面(VSP———VerticalSeismic Profiling)的基础上结合钻井工程发展起来的一项交叉学科的新技术。其原理是利用钻进过程中旋转钻头的振动作为井下震源,在钻杆的顶部、井眼附近的海床埋置检波器,分别接收经钻杆、地层传输的钻头振动的信号。利用互相关技术将钻杆信号和地面检波器信号进行互相关处理,得到逆VSP的井眼地震波信息。也就是说,在牙轮钻头连续钻进过程中,能够连续采集得到直达波和反射波信息。深水钻井液和固井工艺随着水深度的加大,钻井环境的温度也将越来越低,温度降低将会给钻井以及采油作业带来很多问题。比如说在低温情况下,钻井液的流变性会发生较大变化,具体表现在黏、切力大幅度上升,而且还可能出现显著的胶凝现象,再有就是增加形成天然气水合物的可能性。目前主要是在管汇外加绝缘层。这样可以在停止生产期间保持生产设备的热度,从而防止因温度降低而形成水合物。表层套管固井是深水固井的难点和关键点。海底的低温影响是最主要的因素。另外由于低的破裂压力梯度,常常要求使用低密度水泥浆。深水钻井的昂贵日费又要求水泥浆能在较短的时间内具有较高的强度。深水钻井隔水管及防喷器系统深水钻井的隔水管主要指从海底防喷器到月池一段的管柱,主要功能是隔离海水、引导钻具、循环钻井液、起下海底防喷器组、系附压井、放喷、增压管线等作用。在深水钻井当中,隔水管柱上通常配有伸缩、柔性连接接头和悬挂张力器。在深水中,比较有代表性的是Φ533. 4 mm钻井隔水管,平均每根长度为15. 2~27. 4 m。为减小由于钻井隔水管结构需要和自身重量对钻井船所造成的负荷,在钻井隔水管外部还装有浮力块。这种浮力块是用塑料和类似塑料材料制成的,内部充以空气。在钻井隔水管外部,还有直径处于50~100 mm范围的多根附属管线。在深水钻井作业过程中,位于泥线以上的主要工作构件从下向上分别是:井口装置、防喷器组、隔水管底部组件、隔水管柱、伸缩短节、转喷器及钻井装置,井口装置通常由作业者提供。4结论深水石油钻井是一项具有高科技含量、高投入和高风险的工作,其中喷射下导管技术、动态压井钻井技术、随钻环空压力监测、随钻测井技术、ECD控制等技术是深水钻井作业成功的关键。钻井船、隔水管和水下防喷器等设备的合理选择也是深水钻井作业成功的重要因素。另外,强有力的后勤支持和科学的作业组织管理是钻井高效和安全的重要保障。参考文献:[1]潘继平,张大伟,岳来群,等.全球海洋油气勘探开发状况与发展趋势[J].中国矿业, 2006, 15(11): 1-4.[2]刘杰鸣,王世圣,冯玮,等.深水油气开发工程模式及其在我国南海的适应性探讨[ J].中国海上油气,2006, 18(6): 413-418.[3]谢彬,张爱霞,段梦兰.中国南海深水油气田开发工程模式及平台选型[ J].石油学报, 2007, 28(1): 115-118.[4]李芬,邹早建.浮式海洋结构物研究现状及发展趋势[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版, 2003, 27(5): 682-686.[5]杨金华.全球深水钻井装置发展及市场现状[J].国际石油经济, 2006, 14(11): 42-45.[6]赵政璋,赵贤正,李景明,等.国外海洋深水油气勘探发展趋势及启示[J].中国石油勘探, 2005, 10(6): 71-76.[7]陈国明,殷志明,许亮斌等.深水双梯度钻井技术研究进展[J].石油勘探与开发, 2007, 18(2): 246-250.
你要的是人类的发展史,还只是我们国家的.