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導語:在煤礦地質學的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優秀范文,愿這些內容能夠啟發您的創作靈感,引領您探索更多的創作可能。

一、傳統教學手段
傳統教學,是以教師為中心,以書本為載體,主要以教師講解為主。在整個教學過程中,教師憑借一本教材、一本參考書、一支粉筆、一塊黑板、一張嘴,完成整個教學任務。完成任務后,學生對知識的獲取主要依賴于教師的傳授和點撥。
在傳統教學中,經常使用的教學手段主要包括:板書、模型、掛圖、實物等。針對目前的教學現狀來說,傳統教學手段依然是必不可少的。傳統教學手段在教學過程中的優點:
首先,被大部分教師所接受,課堂教學中都能夠熟練運用,可隨機應變,應對各種突發型事件。其次,傳統教學手段相對電子化教學更能臨場發揮,在教學過程中教師在與學生互動時往往聯系到相關的其他知識點,使知識點融合,產生意想不到的教學效果。最后,傳統教學手段是以教師為中心,教師在教學過程中,能夠憑借自己的人格、語言魅力,通過聲情并茂、繪聲繪色的講解,能夠使學生身臨其境,產生豐富的想象,從而優化教學效果。
二、現代化教學手段
隨著科學技術的不斷發展,構建現代化教育體系的不斷推進,現代化教學手段的發展與應用已與我們中職教育息息相關?,F代化教學手段彌補了傳統教學手段的不足,我們應該在實際教學過程中與時俱進,認真學習各項現代化教學手段,豐富課堂,激發學生的學習興趣,培養學生獨立思考和自主創新的能力。
目前在教學過程中應用比較廣泛的現代化教學手段就是多媒體教學。根據教學目標和教學對象的特點,通過教學設計,合理選擇和運用現代教學媒體,并與傳統教學手段有機組合,共同參與教學全過程,以多種媒體信息作用于學生,形成合理的教學過程結構,達到最優化的教學效果。相對于傳統教學手段,多媒體教學自身突出的很多優點:
一是多媒體教學內容比較豐富。通常情況下多媒體教學以教材為基礎,在制作電子課件中可加入大量的圖片、視頻、動畫等。
圖片可以配合教材中的文字,充分說明教材中文字所要表達的含義。在講礦物巖石學時,由于礦物巖石標本有限,可以通過圖片形式展示,可以使學生直接觀察,提高主觀判斷能力。視頻可以調動學生學習的積極性,吸引學生的注意力,提升學生的學習興趣,使學生從多角度、多方面掌握教材內容,同時在視頻播放過程中往往涉及相關知識,教師可以在播放過程中對其進行解釋,可以增加學生的知識面,使學生走出教材,學到更多知識。在講火山運動過程中,可以通過簡短的視頻展示整個火山活動過程,生動直觀,并且更能表達火山的形成過程。動畫可以表達課本當中通過大量文字表述的各種過程,在地質學中,課本內容講解“斷層的形成”可能需要幾百字的內容,同時使課堂更加活潑生動,讓學生參與到課堂中,提高學生的學習興趣。
二是多媒體教學對普通實驗、實訓具有良好的擴充性。授課過程中以教材講解為基礎,配合視頻和動畫演示實驗、實訓的詳細過程,突出實驗、實訓的重點難點。通過多媒體教學可增加教師與學生的溝通,使學生能夠及時發現問題處理問題,改善學生以往的被動學習,變被動為主動,更有利于提高學生獨立思考和自主創新的意識。
三是多媒體在教學過程中具有可重復性。多媒體教學依托于電子教案和電子課件,教案和課件中集合文字、圖片、動畫、視頻等多種教學元素,展示內容豐富生動,圖文聲像并茂。在講解地球水循環的時候,多媒體課件保留著課堂每一個環節,包括文字、圖片、視頻、動畫等,學生課后復習出現疑問時可以通過多媒體課件多次重復學習,效果明顯。
多媒體教學優勢明顯,但是也存在一定弊端。要想制作質量較高的多媒體課件,必須要掌握多種電腦軟件,涉及領域寬,學習內容多,學習過程長。多媒體課件制作所需信息量大,搜集所需時間長,同時在信息搜集過程中應取正確合適的內容,取舍不當反而會影響教學效果。
【關鍵詞】 地質構造 安全生產 影響
據近幾年我國煤礦事故數據統計,在各類煤礦安全事故中,大約占60%~70%為頂板、瓦斯及突水等惡性事故,而這些類型的事故基本都與煤礦地質構造有著密切的關聯。
1 煤礦地質構造與頂板事故的關系
1.1 褶皺構造與頂板事故
褶皺構造是巖(煤)層因在構造運動的作用下而變形,形成的一系列連續彎曲。褶皺構造中的每一個彎曲稱為褶曲,它是褶皺構造的基本單位。褶皺構造中巖層的連續完整性未遭到破壞,是巖石塑性變形的表現。從褶皺成因分析,褶皺一般是由縱彎褶皺作用、橫彎褶皺作用和剪切褶皺作用形成。其中受順層擠壓應力作用導致巖層彎曲而形成褶皺的作用稱縱彎褶皺作用;巖層受到與巖層面垂直的外力作用而發生彎曲形成褶皺的過程稱為橫彎褶皺作用;由于切層或順層剪切而導致褶皺形成的作用為剪切褶皺作用。在構造應力作用下,巖(煤)層要發生塑性流動或滑動,使得不同部位產生一系列的裂隙、小斷層、節理等內部小構造。在褶曲的核部裂隙、節理更加發育,巖層極其破碎,易冒落,巖(煤)層軸部產狀急劇變化,煤層厚度發生急劇擠厚壓薄現象,采掘過程中不易支護,必須加強支護,否則很容易發生片幫及冒頂事故,給頂板管理帶來困難。
1.2 斷裂構造與頂板事故
斷裂構造是指巖石因受地殼內的動力,沿著一定方向產生機械破裂,失去其連續性和整體性的一種現象。斷裂構造包括節理和斷層,其中斷層使巖(煤)層兩側發生明顯的位移。斷層在不同的構造環境中發育很廣泛,類型很多,特別是地質構造復雜的礦區,斷層大小不一、規模不等,小的不足一米,大到數十、上百米,其斷距、破碎帶大小不一,對圍巖破壞的程度也不相同,在破碎帶極易產生頂板事故;另外,在斷層兩側還會出現牽引褶曲、揉皺、擠壓和破碎等現象,同時煤層和頂、底板巖層中裂隙也顯著增加,還會導致煤層厚度突增、壓薄或尖滅,采掘過程中該處煤(巖)層暴露后也容易產生冒頂事故;還有一些斷底不斷頂或斷頂不斷底的小斷層以及層間滑動構造部位,由于受到構造應力的作用,圍巖易脫落,且脫落面積較大,沒有預兆,采掘時也易發生頂板事故。
1.3 巖漿侵入與頂板事故
巖漿侵入不但破壞了煤層的連續性和完整性,而且巖漿侵入煤層所形成的巖體,其邊緣極不規則,在侵入體前緣的煤(巖)層中往往出現特殊的揉皺現象,煤理紊亂,具有旋窩狀褶曲等小構造,如果沒有掌握巖漿侵入體分布的特征和接觸變質的規律,如果支護不當,容易發生局部冒頂現象。
1.4 煤巖組合與頂板事故
由于煤系地層受到地質應力及后期構造變動影響,煤巖層均已產生形變,導致圍巖破碎,頂板多變不平整,煤層形態多變。經實踐證實,在煤層偽頂完整性差,強度低,如果支護沒有及時跟上,或支護手段、方式沒有適應煤層頂板變化;巖層膠結物以泥質、粘土質為主的;以沼澤相、泥炭沼澤相為主的煤巖組合,在原始沉積時部分沉積物的表層可能發生風化,形成土壤層,高嶺土化作用顯著;煤巖結構復雜的煤層中往往含有多層夾矸層,開采中易發生夾矸至上分層脫落的煤巖組合情況下極易產生頂板滑移和冒頂事故。
2 煤礦地質構造與瓦斯事故的關系
2.1 煤與瓦斯突出
煤與瓦斯突出是指煤礦井下采掘過程中,在煤和地應力的作用下,在很短時間從煤巖體內噴出大量的煤巖與瓦斯的動力現象。突出與地質構造的關系密切,多發生在地質構造帶內,如斷層、褶曲和火成巖侵入區附近,可造成設施破壞和人員傷亡事故。
2.2 瓦斯風華帶
在地質構造復雜、煤層結構被破壞時均可能影響瓦斯風華帶的發育程度。如采掘工程在瓦斯風華帶內,當通風不良或停風時,不但會有CO2引起窒息的危險,還有發生瓦斯爆炸的危險。
3 煤礦地質構造與突水事故的關系
礦井突水是指在采掘過程中當巷道揭穿導水斷裂、富水溶洞、積水老窿,大量地下水突然涌入礦山井巷的現象。礦井突水一般來勢兇猛,常會在短時間內淹沒坑道,給礦山生產帶來危害,造成人員傷亡。復雜的地質構造(大斷層、褶皺等)都是地下水富集的地方。礦井突水應具備三個基本要素即水量、水源和導水通道。因此,在采掘工程中地質構造可能引起井下突水的發生,不但給煤礦造成生產上的被動和損失,更給安全帶來消極的影響。
3.1 斷裂構造對煤礦突水的影響
(1)隔水層對突水起阻擋作用,其阻水能力是由其厚度、巖性組合及力學強度決定的厚度越大,越不易出。當出現斷層時,上下兩盤巖(煤)層發生錯動,縮短了煤層與底板含水層間的距離,使底板隔水層有效厚度減少,甚至造成斷層一盤的煤層與另一盤的含水層直接接觸,使底板隔水層有效厚度消失,從而使煤層底板突水危險性增大。
(2)斷裂帶內裂隙發育,巖體破碎,強度降低,不僅給承壓水的導升創造了有利條件,甚至裂隙帶可能成為充水帶,使水文地質條件更加復雜,增大了防治水工程的難度,給突水創造了條件,在采掘工程中極易發生突水事故。
3.2 陷落柱對煤礦突水的影響
巖溶陷落柱是埋藏型巖溶的地下溶洞的頂部巖層及覆蓋層在荷載或其他動力作用下,失去支撐發生坍塌和剝落后形成的上小下大的錐狀塌陷體。陷落柱突水災害是礦井巖溶突水災害的重要類型之一。其主要特點是突水性強,規模大,破壞損失嚴重。因巖溶陷落柱除自身常儲聚大量地下水外,還常成為溝通其他水源的導水通道,所以陷落柱突水特別容易造成嚴重的淹井事故。
4 結語
在煤礦安全生產工作中,不應僅就安全抓安全,探明地質構造的類型和規模是保障安全生產的第一步,應時刻注意地質構造的變化,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,預防煤礦重大事故的發生。
參考文獻:
[1]謝仁海,渠天祥,錢光謨.構造地質學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2007.
關鍵詞:“教”與“學”;教學模式;地質學基礎;多元化實踐教學
教學模式由于其可操作性和可模仿性,近年來成為教學研究的熱點。傳統的教學模式注重的是教師如何利用資源、教具及教學方法等 ,實質上是“教”的模式。隨著高等教育從精英教育到大眾化教育的發展,新媒體及互聯網等數字化時代的到來,教師更注重的是學生如何學,從學習者角度建立的“學”的模式,引導學生建立有效的學習模式,這是目前教學模式改革的方向。為此,筆者在多年的地質學課程教學中,探索出了以實踐性為主線的“教”與“學”的模式,開創了多種實踐教學形式與方法,以期為相似課程教學提供參考。
1課程特征及問題的提出
“地質學基礎”課程是一門專業基礎課程,課程的任務是為非地質專業后續的煤礦地質、工程地質、石油地質等專業課程的學習奠定基礎,地礦類高等院校的采礦工程、測量工程、建井工程、安全工程等專業均開設此課,課程涉及的專業廣、學生數量多。 “地質學基礎”課程內容繁雜,包括了各個分支學科的全部內容:普通地質學、礦物學、巖石學、古生物學、地層學、構造地質學、地質制圖等。“地質學基礎課程”的基本概念、基本理論多,是集理論科學性、生產實踐性、研究應用性于一身的綜合性課程。由于非地質專業學生缺乏地質學基礎知識,而課程涉及基本概念和基本理論又十分繁雜,如何使學生在短時間內掌握好、學習好是教學中的重點問題。根據課程的理論性、直觀性和實踐性特征,筆者以“改變學生的學習模式和教師的教學模式”為指導思想,以調動學生積極學習為宗旨,以培養學生實踐能力為目標,突出理論與實踐教學相結合的教學設計理念,通過多年教學總結出了以實踐性為主線的“教”與“學”模式。
2實踐性為主線的教學模式
2.1理論教學的專題化
以教學大綱為基礎,基本的教學內容、理論不做重大調整,但改變傳統的照搬教科書章節的講授模式,將章節組織成與現場應用相結合的幾個專題,緊緊圍繞專題來講述每一個章節所涉及的基本概念、理論、基本規律和方法,例如礦物、巖石章節的安排就可以圍繞后續“煤礦地質”課程的煤層頂板、底板專題來闡述,這樣把單純的礦物、巖石的特點與煤層頂底板對煤礦開采影響聯系起來,形成與應用鏈接的理論教學。
2.2實踐教學的多元化
2.2.1與課外活動相結合的實踐教學
在堅持傳統實踐教學(野外地質觀察和室內試驗)同時,開發出了與科學研究、大學生創新創業、大學生科研訓練、大學生創新競賽相結合多元化實踐教學形式。吸收學生參加教師科研課題,促進學生實踐與導師的科研項目相結合,在輔助教師完成科研課題的同時,使學生在野外調查、取樣測試、室內分析、資料整理和報告論文撰寫等方面得到很好的鍛煉,提升學生的思考能力和創新能力。同時在教師的指導下,學生自主選擇科研題目,申請校級、省級及國家級大學生創新創業課題,直接完成項目申請、項目開展、中期檢查以及項目結項驗收等環節,使學生掌握科研的基本流程和基本技能,大學生創新創業課題成果還可以參加校級、省級等大學生科研競賽等,形成了課程實踐――創新創業項目――科研競賽的良性循環,這種多元化實踐教學對培養學生的獨立思考能力、獨立動手能力和創新能力非常有益。
2.2.2因地制宜的實踐教學
進行實踐教學時常常遇見的問題是實踐教學場地及實踐教學資源短缺,“巧婦難為無米之炊”,實踐教學資源制約著實踐教學的實施,在解決此問題時我們采取了因地制宜的原則,如考慮我校龍灣校區周邊地質現象豐富,處于海濱和首山附近,海濱現代沉積現象、沉積巖、首山巖石、節理、斷層擦痕等等地質現象異常豐富,是優良的天然地質學教學課堂,我們靈活運用這種得天獨厚的教學資源,進行以野外實踐教學為特色的煤礦地質學教學模式的改革與探索,很好地解決了實踐教學資源短缺問題。
2.2.3學生的自主實踐教學
學習的目的是應用,在應用的同時更促進理論的學習,當在應用中遇到問題時回到書本上尋找理論知識,如此學習與運用相結合,二者相互促進,構成良性循環。我們在教學中發現校園內景觀石、教室的地板磚、窗臺、甚至是馬路都有許多巖石,很多學生家長及親朋好友收藏了巖石、礦物的裝飾品等,在學習中鼓勵學生對這些巖石、礦物進行觀察、鑒定,也鼓勵學生在家鄉、野外將觀察到的地質現象運用課堂所學知識進行描述、拍照,回到課堂上與教師共同進行討論,調動學生學習積極性,培養實踐技能,達到學以致用的目的。
2.3 考核過程的能力化
考核是對學習者的評價,也是對教學效果的檢驗,以能力培養為目標的教學模式,其考核形式也應該相應進行配套改革,本研究在考核方面主要進行了兩個方面的探索:
其一,學生自擬題目,教師不限定題材,進行課程設計,并用PPT多媒體報告形式,作為平時成績的考核。在課堂上匯報自己的成果,其過程是學生進行課題的立項、尋找問題的解決思路、進行材料的收集與整理,報告內容可以是采集相關巖石標本、野外觀察到的地質現象及與本課程相關的所有知識,通過自己查閱相關資料或以小組討論的形式,分析野外觀察到的地|現象,自己描述、鑒別,并提出辨別依據,將有典型意義的地質現象的照片、標本等拿到課堂上,由教師在課堂上講解,加深對巖石及地質現象的認識,以拓寬學生的知識面及理論知識的運用能力。
其二,教學過程中將部分考試題目明確給學生。在課程學習之前或過程中把考核能力的題目發給學生,當然所給的題目不是某個具體概念、具體方法、具體公式等可以在課本上直接找到答案的題目,學生帶著問題去學習、探索,明確目標。
3 教學效果及建議
上述“教”與“學”模式是在2009級~2014級遼寧工程技術大學采礦單招、測量單招、安全單招、土木工程單招等專業的 “地質學基礎”課程多年教學過程中逐漸形成的,由教師“教”的傳統教學模式轉變到以學生“學”的新的教學模式,學生變被動的旁觀者為積極學習者,甚至成了知識的創造者,其體現了參與式學習,在教學內容、教學過程等方面是一種新的形式,產生了好的教學效果。工科院校專業課程中很多專業基礎課程、專業課程與“地質學基礎”課程相似,都具有很強的實踐性,實踐性為主線的“教”與“學”模式可以借鑒和推廣。
3.1教學效果
其一,有效解決“基本概念多、內容繁雜”的課程授課難度大的問題。傳統的教學以課堂講授為主,很多概念的描述及多媒體圖片講解多遍不如親眼見到一次有說服力,“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,以實踐性為核心的“教”與“學”模式正是體現了實踐――理論――再實踐的哲學道理,如有的同學在期末問卷調查中說“看似深奧的地質概念,到了野外就一目了然,甚至不用老師講解我們就懂了”。
其二,培養了學生技能和實踐創新精神。傳統的教學模式中,學生在很多情況下忙于“動手記”課堂筆記,學到的是書本上知識,而在缺少的不是知識而是技能的當代教育背景下,以實踐性為主線的“教”與“學”模式,能夠使學生根據課堂上的理論講解,對校園內景觀石和豐富地質現象進行觀察與描述,去鑒別巖石、礦物,切實鍛煉學生分析問題、解決問題的能力,培養了學生實踐技能,學習到了書本上學不到的能力,同時培養學生“不唯書、只唯實”的創新精神。
其三, 有效提高教學過程中學生的學習積極性。傳統的單向教學模式是教師在課堂中占據主導地位,學生處于被動接受的地位,單向的教師講解往往不容易充分調動學生的學習積極性。以實踐性為主線的“教”與“學”模式,使每個學生建立一個自己喜歡的課題或專題,通過多種實踐方式與形式,主動地去尋找地質現象,觀察、鑒別,教師是在其中扮演了“導演”與學習“引領者”的角色,幫助每個學生建立更完美的多媒體報告,如有的學生側重于巖石鑒別,有的學生對形形的礦物感興趣,有的學生對野外的宏大的地質構造感興趣,有的學生對地震、火山等地質現象感興趣,等等,他們就挑選題目進行查找文獻、野外觀察、同學間相互討論及選擇教師幫助等,最大限度{動學生的學習積極性。如有的學生反饋說:“老師,我學習了這門課程之后,無論走到哪里,見到巖石我就想鑒定這是什么巖石?!?/p>
3.2建議
其一,教師自身的實踐技能是實踐性為主線的“教”與“學”模式順利進行的保障。很多學生收集到的野外地質現象、巖石礦物的鑒定等,要求教師能夠正確的鑒別出來,課堂上可能出現新的觀點與認識,需要教師及時地正確的解答與指導,要求教師提高自身實踐能力水平,多參與科研課題,與生產現場對接,增強現場生產知識,才能在課堂上掌控局勢。
其二,課程要因地制宜地為學生創造實踐環境。實驗室條件畢竟有限,這需要教師結合專業課程、周邊環境等開發適合本課程的實踐教學環境,如有的課程可以與當地廠礦結合,建立實習參觀基地,教師自己動手設計實驗器材等等,以擴展學生實踐場合與機會。
參考文獻:
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[4]江龍.論基于創新型人才培養的高校教學模式改革.現代大學教育[J].2007,(5):102-105.
關鍵詞:構造;圍巖;埋深;瓦斯;賦存
中圖分類號:TD163文獻標識碼: A
1890礦井地處新疆天山山脈,位于烏魯木齊市以南的艾維爾溝礦區的東部,礦井隸屬于寶鋼集團八鋼公司新疆焦煤(集團)有限責任公司。行政區劃隸屬新疆維吾爾自治區烏魯木齊市達坂城區管轄。礦井含煤地層屬侏羅系地層。本礦井可采煤層均屬于八道灣組含煤地層。主采煤層為4號、5號、6號、7號煤層,隨著煤層埋深增加,瓦斯問題日益突出,影響礦井的正常開采,同時在礦井南北翼地質構造復雜的區域瓦斯壓力更大,在1682水平運輸石門測得4#煤層最大瓦斯壓力達到2.6 Mpa,5#煤層也出現瓦斯噴孔動力現象。礦井在2013年度礦井瓦斯等級鑒定為高瓦斯礦井。因此,研究礦井瓦斯賦存與地質因素的關系,對瓦斯的防治起著重要作用。
1、瓦斯賦存與煤層的埋深的關系
煤層埋藏深度的增加會使地應力增加,進而壓密壓實煤層和圍巖,使得煤層和圍巖的透氣性降低,同時瓦斯向地表的距離也增大,造成瓦斯排放困難,這兩者的變化均朝著有利于封存瓦斯而不利于放散瓦斯方向發展。在煤層瓦斯風化帶之下的煤層內,煤層的瓦斯壓力、含量、和礦井瓦斯涌出量與煤層的埋深之間都存在正比例關系,即隨著煤層埋深的增加而增加。
1890煤礦各煤層瓦斯含量與煤層埋深關系圖見(圖1、圖2、圖3、圖4.)
圖11890煤礦礦4號煤層瓦斯含量與埋深關系圖
圖21890煤礦礦5號煤層瓦斯含量與埋深關系圖
圖31890煤礦礦6號煤層瓦斯含量與埋深關系圖
圖41890煤礦礦7號煤層瓦斯含量與埋深關系圖
2、瓦斯賦存與煤層圍巖的關系
煤層瓦斯的聚積或排放,受煤層圍巖巖性成分、粒度、孔隙度、裂隙等影響較大。當煤層頂板為透氣系數較高的砂巖、礫巖和灰巖時,則不利于瓦斯保存,煤層中瓦斯含量相對較小,壓力相對較低;反之,圍巖為完整致密的低透氣性巖層時,如砂質泥巖或泥巖,孔隙度小,透氣性能差,瓦斯就容易保存,煤層中的瓦斯含量就相對較高,瓦斯含量相對較大。本礦井各主采煤層的圍巖狀況決定了瓦斯的賦存能力。
本井田內4號頂板為頂板為灰白色石英礫巖,底板為灰色細砂巖。5號頂板為含礫粗砂巖,底板為黑灰色炭質泥巖。6號煤層頂板為深灰色細砂巖,底板為暗灰色粉砂巖。7號煤層煤層頂底板均為淺灰色細砂巖。從煤層的頂底板巖性分析,煤層頂板以粗砂巖為主,底板以粉砂巖為主,。因此各煤層的頂底板巖性均不利于瓦斯保存。
3、瓦斯賦存與水文地質條件的關系
煤層中的不同的水文地質條件可以造成不同的煤層瓦斯含量。充填在煤層中的裂隙水和孔隙水,不僅占據了瓦斯的賦存空間,還可以通過水對煤粒的吸附進而減弱煤對瓦斯的吸附能力。瓦斯就被不斷循環的地下水帶走。因此,在一定的條件下,地下水豐富且強烈活動的煤層中瓦斯含量較低,反之則瓦斯含量較高。
本井田內,可分為三個含水層及一個隔水層。主要分為下侏羅統八道灣組含煤巖系含水層、中侏羅統西山窯組含水層以及第四系沖洪積松散巖類孔隙透水含水層和下侏羅系三工河組隔水層。井田中有艾維爾溝河通過,其對其深部的煤層有較強的充水作用,不利于瓦斯的保存。對河流以上的煤層,由于補水性弱,水文地質對瓦斯的逸散影響不大。
4、瓦斯賦存與地質構造的關系
煤層瓦斯含量受到煤層的生成保存條件影響,不同地質時生的地層隆起、剝蝕、沉積、凹陷或巖漿活動,很大程度影響了煤化作用過程(瓦斯生成),也控制了瓦斯的保存或排放。
1890礦井在煤系地層沉積后經歷了燕山運動和喜馬拉雅山運動的改造。燕山期,隨著天山的隆升,礦區整體抬升,遭受剝蝕,在此階段,隨著地層的不斷抬升,上覆地層的不斷減少,煤層埋藏深度在減少,對瓦斯的排放有利。喜馬拉雅期,受到印度板塊向北推擠的遠程效應,天山受到強烈擠壓,冰達坂-夏熱嘎斷裂及紅五月橋斷裂重新活動,受其控制,礦井內發育了一系列平行于近走向的逆沖,使下覆地層逆沖推覆至煤層之上。逆沖推覆斷層對瓦斯的賦存起到良好的封閉作用。但由于受到煤層埋藏深度的控制,埋藏淺、離露頭近的斷層對瓦斯賦存封閉作用不明顯,在深部區域斷層對瓦斯賦存的控制作用將更為明顯。如:在F4-1逆斷層附近15123回風巷的瓦斯壓力達到1.02MPa,距該斷層100米處煤層瓦斯壓力為0.12 MPa。
井田總體構造形態為向南西傾斜的單斜構造。井田內巖層和煤層傾角一般9~25°。但在井田的西部處于礦區的轉折部位,有一向斜構造,走向為北東向。褶皺構造對瓦斯賦存的影響一般表現為向斜構造比背斜構造對瓦斯保存有利。主要是因為背斜軸部長性斷裂要比向斜軸部發育,瓦斯容易從裂隙中排放。在本礦井中,也同樣遵循著這樣的規律,在生產實踐中,在向斜軸部瓦斯涌出量要大于其兩翼,說明在向斜軸部瓦斯更高,在本礦向斜軸部瓦斯相對富集。如:在向斜軸部的16122回風巷6#煤層瓦斯壓力達到0.66MPa,而在兩翼的南翼6#集中運輸上山6#煤層瓦斯壓力僅為0.14MPa, 北翼6#中部上山6#煤層瓦斯壓力僅為0.08MPa。
4、結語
影響煤層瓦斯含量的因素多種多樣。但是地質因素對煤層瓦斯含量的影響是至關重要的,同時也是多種多樣的。因此,研究地質因素與瓦斯含量之間的關系,發現二者規律,對礦井瓦斯防治起著重要作用。
參考文獻:
關鍵詞:物探技術;地質找礦;對策
中圖分類號:P5 文獻標識碼: A
一、物探概念、原則、發展方向
1、物探技術的含義
所謂的物探技術,其全稱是地球物理勘探技術,是用于探測地質水文地理情況的。由于在利用儀器來對不同地質對象進行探測時,儀器中會顯示出不同對象各自不同的物性差異,每一種礦物質都有與其對應的物性特征,而物探技術就是利用這一工作原理實現地質勘測的。物探技術,通過先進的儀器精確測量出所測對象的物理場分布情況,根據物理場分布的指數、差異與特征,判斷地質的實際結構、分布以及探測出工程中可能出現的問題。
2、物探技術的使用原則
(1)科學推測原則
對探測區域進行勘探后,會生成具體的數據、報表、圖像之類的資料,這時候就需要技術人員對這些資料進行分析總結。這個材料的分析環節,是整個勘探過程的關鍵。所以,技術人員要具備豐富的地質材料分析經驗,并且要科學利用地質分析預測的方法,對材料進行去偽存真的資料刪選,科學推測,準確判斷,做到地質的精準勘探。
(2)擇優原則
物探技術分為很多不周的種類,每一種物探技術都有其優點和缺點,正因為勘探的側重點不同,因此在實際的地質勘探中,要根據具體探測區域的特征,選擇更加適合的技術進行探測。
(3)綜合勘探原則
由于每一種物探技術都有其優點和缺點,即每一種方法都是存在其局限性的,所以單一的物探方法很難完成一項實際的地質勘探工程,因此在選擇物探方法的時候,應該靈活選擇,采用綜合物探的方法,實現復雜工程的精準探測。
3、地質找礦中勘查的發展方向
許多煤礦物存在在一些山區,山谷之中,這樣的地形地勢起伏較大,這就要求許多物理勘測儀器向著系列化、輕便化、智能化和多用化方向發展。在地震法中,有一種利用可控震源的方法,它是一種激發地震勘探信號的設備,珍重方法環保安全,施工靈活,在地形復雜地區需高密度勘探的地區,可控震源作業將成為首選。目前,它還不能廣泛應用,日后體積小、重量輕、便攜式的電磁驅動的高頻可控震源將是研究的一大方向。
在數據采集方面,自動化技術被廣泛應用,現實情況中,搬運和布設大線花費了許多人力財力,因而,發展高靈敏度、大容量、大功率、多功能、多取樣的采樣技術應成為又一發展方向。
數據處理方面,計算機技術配合信息數字化以及成像模擬等技術仍有很大的潛力可挖掘,使數據處理、資料解釋以及視圖方式實現圖形可視化及自動化也是它的一大目標。
還有一種非常規的物理勘查技術--層析成像技術,這種技術目前還處于試驗研究階段,不過,它能大大提高煤礦的預測精度的功能還是還是令不少研究者趨之若鶩。不久的未來,隨著它的技術完善,相信它能被廣泛運用。
二、物探的技術運用
1、瞬變電磁法,即以電磁感應基本原理為基礎的物探方法之一,主要運用接地線源或者不接地回線向著地下發送一次場,在發送一次場的間歇階段里科學測量地下介質感應電磁場的電壓伴隨著時間產生的變化,進而根據感應電磁場的衰減曲線的特點,合理判斷地下地質體的性質、電性、產狀與規模,進而有效解決采空區、陷落柱、斷層等一系列地址問題。
2、高密度電法,即直流電阻率法。其依據是地下介質里的導電性存在差異,通過向地下提供直流電,運用點陣式方法布置電極,采樣觀察與研究電場空間的分布規律,根據實際測量的視電阻率的斷面狀況進行處理、計算、分析,進而有效圈閉異常、劃分地層、明確冒裂帶。
3、三維與二維式的地震方法,即憑借自身的高分辨率、高信息量、精確的空間歸位以及信噪比。并有效結合勘查對象的地球物理特質、煤礦極為特殊的地形地質條件,選擇合適的方式方法,以最少的經濟投入獲得最精確的地質災害勘察結果。
4、由于煤礦開采使得地下地質體所具有的橫向連續性特征遭到破壞,巖層中包含的氡元素的聚集與運移作用出現異變,運用相應的技術設備可在地表測量氡值是否異常。氡射氣元素向煤炭采空區運移并在采空區聚集,使得地表與采空區之間形成一個獨立的氡異常區。所以通過科學測量地表中氡元素的含量,有助于明確并圈定煤炭采空區的范圍與位置。依據氡氣異常情況下的峰值狀態,同時可以明確巖溶陷落柱的范圍與位置。這是因為地下氡氣經過裂隙、構造、地下水的搬運逐漸由深部向著地表遷移,因此科學測量氡氣的含量可以間接性地反映地下地質體中裂隙系統的真實狀況,同時可以科學觀察與分析并研究裂隙系統的連通性、開啟度、破碎度,對于滑坡等地質災害具有一定程度的指示作用。且隨著地下溫度的逐漸升高,煤礦巖層中的氡元素析出量出現規則性的增加。所以,在新時期通過地面同位素的測氡技術,有助于科學推算地下火源的溫度與明確地下火源的位置。
三、物探技術的運用發展
物探如何能在煤礦開采和地質災害防治中發揮更大的作用?我認為應從以下幾個方面入手:
1、技術思路創新,破解開采難題。技術思路在物探實踐中非常重要,如果僅依托高科技手段,不針對具體問題布置方案,往往不能解決問題。目前,各種性能優異的工程物探設備的出現讓人們過于依賴設備,而忽視了物探的基本思路是透過物理現象看本質,脫離了物探工作的實質。我們需要進行技術思路的創新,靈活考慮問題,多方面研究問題,通過方法創新來用活設備。鑒于此,很多整合煤礦由于缺失各個礦井地質資料或資料不完善,在礦井開拓布置和施工中存在很多盲點,比如有些巖層不穩定,巷道布置在該類巖層中,頂板管理將特別困難、支護強度也要求高;還有如果一個采煤工作面布置在前期的采空區或殘采面內,將無煤可采或采煤困難,生產計劃無法兌現,以上不科學的采掘活動不僅面臨巨大的安全威脅,也大大的增加了投資成本;現在很多礦井都意識到借助物探儀器的發展和技術的進步,可以一物多用,獲取煤礦周圍大范圍的地層信息,為煤礦開采提供科學和有價值的服務。
2、研究合理的災害搶險程序,讓物探工作在更有利的條件下開展。煤礦地質災害治理是一項復雜的系統工程,多工種、多單位或隊伍集中開展工作,相互之間容易產生干擾,為了搶險工作的有序進行,一般都在搶險指揮部的統一調度下開展工作。物探工作僅是其中一項技術性很強的工作,需要借助各種儀器布設到地表以及地下來獲取有關險情的信息,且物探需要一定的施展空間和安靜的施工環境,這就需要在組織程序上合理調度。開展的有關地質災害應急處置的課題研究,梳理了方法技術和相應機制并編制了處置指南,這為煤礦地質災害搶險中合理組織安排物探工作奠定了基礎。但是,要將之落到實處,需要編制一部適應煤礦的應急搶險規范來約束各項工作的開展,讓搶險組織更規范有序,改變以往倉促應戰的局面。
3、發揮工程物探對煤礦地質災害應急搶險的支撐作用。搶險中采用的勘探技術絕大多數來源于工程物探,因此要重視工程物探的基礎性作用,通過成果轉化,讓更多、更好的工程物探技術應用于煤礦地質災害搶險和勘查。
結束語
隨著我國地質找礦水平的不斷提升和地質學應用基礎的不斷完善,在地質找礦工作中物理勘探技術得到了良好的應用。地質工作人員在地質找礦工作中應當對物理勘探技術有著清晰的認識,并在此基礎上通過物理勘探技術的有效應用促進地質找礦工作水平的持續提升。
參考文獻
[1]李創.工程勘察中物探方法的應用[J].中小企業管理與科技(上旬刊),2009.
關鍵詞:煤礦礦區:地質;勘探技術
引言
煤是目前我國非常重要的能源之一,同時煤也是冶金工業和煉焦工業的重要
原料。隨著煤的液化和氣化技術研究的進一步深入, 以煤為原料生產燃料更進一步促使煤在能源中的比重加大, 并且在煤或煤灰中還能夠提取有利用價值的金屬元素如金、鍺、鈾、鎵、釩等。煤資源埋藏于地下, 使其具有隱蔽、稀少和復雜的特點。因此,煤田資源的勘探難度大、成本高。煤田地質勘探的最終目的是為煤礦建設設計提供煤炭資源、儲量和開采技術條件等提供必須的地質資料, 以便大大地減少開發風險和獲得最大的經濟效益。為了進一步要精確地探明礦區以煤為主的礦產資源, 發現煤田礦床并查明具體的礦體分布、礦產的質量、數量、種類、開采利用條件、技術經濟評價及應用前景, 以滿足國家建設或礦山企業需要的各種地質勘查工作。在煤田地質勘探過程中就必須要合理地運用各種地質科學理論, 選擇高效經濟的勘探技術和鉆探技術, 探明地質構造、地層、煤層、煤質、儲量及開采條件等,以便實現煤礦床及與含煤巖系伴生的其它有益礦產的正確評價, 進而為煤礦設計、建設和生產提供最可靠的地質資料,從而保證煤炭資源合理利用和開發。因此, 分析和研究礦區的煤田地質與勘探具有巨大的經濟價值和現實需要。
1煤田礦區地質勘探概述
煤地質學是以地質理論為基礎,研究關于煤、煤層、煤盆地、含煤巖系及與煤共生的其它礦產的成因、物質成分、性質及其分布規律的學科。煤田地質學與大地構造學、構造地質學、礦床學、沉積學、石油地質學及地球物理探礦等密切相關。煤田地質勘探是運用地質科學理論和技術,選擇相應的方法和技術手段,以查明地質構造、地層、煤質、煤層、儲量及開采條件,以便正確地評價煤礦床及與含煤巖系伴生的其它有益礦產,從而研究、分析和探測煤礦床資源,為煤礦的設計、建設和生產提供較可靠的地質資料,從而使煤炭資源能夠合理地開發。
2 我國煤田地質勘探前沿問題
從我國煤田地質特點及世界先進技術的發展現狀來看,我們可以看出,近年來我國煤田地質勘探前沿問題可概括為以下幾個方面。
2.1 從完善礦井水防治與保水采煤研究方面來看
隨著采深增大,突水事故經常出現,突水量也日益增大。由于這些煤田水文地質條件特別復雜,加之采深不斷增大,淺部礦井水治理獲得的一些認識往往不適應深部礦井水動力條件。因此,我國煤礦水害防治技術的發展趨勢是:深入研究礦區深部巖溶水形成與運移特征,深部礦井底板巖溶水突出機理,開發突水預測預報技術;開發適應現代機械化開采的采掘區無水險水害防治技術。
2.2 從開展動態地質研究方面來看
常見的巖煤突出、瓦斯突出、沖擊地壓、突水、井筒破裂等井下災害,實際上是一種動力地質現象。這些現象均與巖體應力場有關。主要起因于巖煤采掘后,原有自然條件下各種地質因素之間的平衡遭受破壞,巖體應力再分配,從而引發或誘發出這類災害性地質現象。通過研究這些現象形成的地質機理,事先測定出采掘階段巖體應力隨時空的動態變化,就有可能預測上述動力地質現象是否會形成,確定并采取消除或減弱這些災害
的措施。
2.3 從加強環境地質勘查與災害地質防治方面來看
由于礦區在天然條件下以及因開發而使地質體系遭受破壞,從而可能形成一系列環境問題,如耕地破壞、水源污染、沙化,粉塵、一氧化碳、二氧化硫造成的大氣污染等以及更具破壞性的災害地質現象,如地裂、地表塌陷、滑坡乃至誘發地震。由于歷史原因及煤礦不斷開發,舊帳未清,新帳紛至,所產生的問題相當嚴重,煤礦環境問題是制約煤炭工業可持續發展的關鍵因素之一,今后礦區環境評價與治理將成為開發部門重要的工作內容。
2.4 從提高勘探精度來看
連續作業是煤炭工業現代化或采掘機械化和自動化的特點。這要求開發前查明所采煤層的細微變化,如煤層厚度、結構和灰分的局部細小變化。煤層及其頂底板巖石物理力學性質的局部變化等。但是,世界各國的煤炭證實儲量及我國的探明儲量均只主要說明煤炭的原地埋藏數量,并未充分甚至沒有提供滿足現代開采技術要求的開采地質信息,為適應現代機械化開采,普遍需要補充勘探。
2.5 從攻克煤層氣開發難關來看
近年來許多國家正在把煤層氣作為一種能源進行研究,在煤層氣試驗開發中,目前所遇到的問題是:多數井煤層氣產率低、衰減快,鉆井沖洗液污染煤層,完井后坍塌堵孔,水力壓裂效果不明顯,裂縫短,所占比例低,完井后采氣效果差等。顯然,研究我國煤層滲透率低的原因、滲透率變化規律、煤層氣富集和高產因素、煤層力學穩定性和破壞規律,開發適于我國低滲率煤層的鉆井、完井、采氣和增產實用技術,探索我國煤層氣開發有利區段的評價選擇模式就成為技術攻關的重點。
3 煤礦地質勘探技術發展趨勢
用發展眼光看,近年來鉆探仍將成為獲取“第一性”地質資料的重要手段。物探儀器日新月異,性能改進與更新迅速,向高靈敏度、高分辨率、高精確度、遙控、計算機實時控制、處理、數據分析和三維圖形顯示方向發展;物探方法向多維、多參數測量、多方法組合發展;計算機和信息技術將普及到地質勘探的各個專業、各個作業單元,乃至管理整個勘探系統。近年來,值得注意的煤田地質勘探技術發展趨勢如下。
3 . 1 井下物探技術
對礦區落差小于5m、長度小于150m的小斷層及小型褶曲,使用現有的地
面勘探方法無法查明。因此, 在采區開采前,應在井下開展工作面勘探或采區勘探,使用的方法主要是沿煤層鉆進和礦井物探。另外,也應開展使用探地雷達技術, 以便更有效地定量研究巖體, 準確確定巷道周圍裂隙帶和斷裂帶深度的特征,更好地為礦區地質勘探服務。
3 . 2 水平鉆進技術
更多地采用水平鉆進方法沿煤層鉆進,同時采用隨鉆測斜技術。水平鉆進技術是由受控定向鉆進發展而來的。目前,水平鉆進技術發展迅速,既能在井下沿煤層鉆進,又能在地面沿垂直一圓弧一水平線軌跡進入煤層鉆進。
3 . 3 勘探手段要多樣化
選用綜合勘探技術,是礦區深部煤礦勘探的發展方向。綜合勘探技術能夠提供實用的、詳細的應力場和構造圖,進而使礦山設計、施工和開采提供最佳的施工方向和開采方法。在低山丘陵區和平緩的平原等有條件的地區,先要進行地面物探,了解了勘探區的基本構造形態后,再選擇合理的鉆探網度進行布孔,從而能夠提供不僅能解決地質目的,而且比較經濟的綜合勘探方法。
3 . 4 推進信息化建設
由于信息技術的快速發展, 信息技術現已經在煤田地質勘探中推廣應用。由于信息技術中引入了許多高新技術,如大容量存儲、并行分布式處理、多媒體、工作站、神經網絡和人工智能等技術,在煤田地質勘探數據的處理過程中,可以用人機對話方式分析、處理、解釋和顯示大量的地質勘探數據,在現場就能作預處理、選擇相關參數,可以提高勘探精度。
關鍵詞:地測地理信息系統; 煤礦繪圖; 應用;
中圖分類號:B819 文獻標識碼: A
地理信息系統是現代科學技術的一大飛躍對于地質學的發展有著至關重要的作用。地理信息系統在最近幾年中已經普遍應用, 它是在計算機上儲存、編組和分析空間信息的系統與傳統的地理學相比有無可比擬的優勢。
一、地理信息系統的優點
1.它不僅能夠獲得和存儲地理數據,還能夠對已有的數據進行處理和分析,具有直觀的數據可視化功能與效果。
2.用地理信息系統能夠快速地解決地理事物的位置,顯示地理事物在不同時段內的地理信息的空間分布狀態,與互聯網或者一些虛擬現實技術結合,形成空間數據的高度表現力。
3.地理信息系統可以通過使用一些軟件對地圖的圖幅大小進行調整。地理信息系統能夠精密計算兩個物體間的距離,通過疊加分析和緩沖分析以及數值統計等,可以讓人們對地理空間擁有更為明確的認識。
4.地理信息系統具有查詢功能。既可以查詢地理信息,也可以查詢地理屬性,而且能夠對不同的地理信息的進行不同的顏色標注和不同的空間顯示,以其強大的制圖能力,體現多維化和共享性。
5.地理信息系統能夠顯示地理事物的屬性和發展,能夠直觀地展示地理事物發展的客觀規律和過程,板塊的運動,海陸的變遷,礦產資源的形成以及生物進化等都被地理信息系統形象地表現了出來方便、快捷。
二、地測地理信息系統在煤礦繪圖中的應用現狀分析
1.地測地理信息系統的應用技術處于適應階段。隨著我國經濟的快速發展,煤礦繪圖技術也處于高速發展狀況下,地測地理信息系統應用于煤礦繪圖行業顯得尤其重要,那么在地測地理信息系統這一方面,國外的技術要較為先進,因此我國國內開始大量引進國外先進技術,但是在技術引進的過程中,需要不斷的試驗和磨合,在這段時間里,監測的失誤率就會增加,地測地理信息系統的管理應用就會變得復雜。
2.煤礦繪圖精度分析。煤礦繪圖所監測的地區不是一望無際的平原,否則就沒有測繪的必要,通常煤礦繪圖的地理位置都是高低不平的地理位置,那么在煤礦繪圖的過程中,就會出現一些障礙物,這些障礙物對地測地理信息系統在煤礦繪圖會產生一定的影響,究其原因主要是由于地勢的不平坦會對信號的接收造成一定的影響,因此在采用地測地理信息系統進行煤礦繪圖的過程中,必須通過地測地理信息系統的作用才能夠提高煤礦繪圖的質量和精度,才能夠保證測繪信息的準確。對障礙區域以外設置好圖根點,將監測的坐標在地形草圖上標記,將檢測地點之間進行連線,同時在觀測地圖上將補測區域的圖形打印出來,作為底圖,之后整理形成完整的文件,經過認真地編輯修改之后,分幅和整理之后形成完整的地形圖。
三、地測地理信息系統在煤礦繪圖中的應用
1.地測數字化制圖
(1)繪制單位及樣板文件、向導的使用。地測信息系統提供了眾多的樣板文件,分別為工程圖及地圖的公制及英制單位不同而設置。樣板文件大多數是為建筑圖和機械圖件而服務的,我們繪制礦圖時,只要應用地測信息系統提供的向導即可。單位設置為公制,則軟件所提供的繪圖面積為無限大,一般礦井開拓面積比起無限大是微不足到的,可滿足全井田圖形的繪制。
(2)圖層的使用。礦圖的種類很多,但大多數礦圖是在采掘工程平面圖的基
礎上繪制的,以下則以采掘圖為例說明。使用圖層可以方便地把圖中有關的圖素組合起來,一方面方便對圖形的操作,另一方面對圖形的使用可實現一圖多用的目的。如: 采掘工程平面圖、煤層底板等高線圖及儲量計算圖、水文地質圖、損失量計算圖、鉆孔布置圖、主要巷道平面圖等。它們之間有很大一部分在內容上是相同的,只要繪出一種圖件,通過對圖層的合理組合就可繪出另一種圖,大大方便了圖形的繪制。圖層的劃分原則:第一,適量使用圖層,做到層次分明、便于操作。第二,分專業、分類型按圖素類型劃分。第三,層次組合可形成多種圖種,且不混亂。
2.煤礦繪圖的數字化輸入。煤礦繪圖的數字化輸入過程中,對于能夠精確定位的位置用該坐標進行數字化輸入,比如監測的到的地質內容、巷道等,對于不能夠精準定位的地理位置,則可以通過數字化輸入儀器進行跟蹤輸入,比如分叉合并線等。在交互方式下繪圖開始首先打開圖形文件。根據不同的要求在礦井地測信息系統新建對話框中選擇不同的選項,設定工作單位和精度。
3.地測地理信息系統快速靜態定位應用。GIS靜止的進行監測,在監測的同時,還必要接受來自衛星的基準站同步的檢測數據,實現對用戶站的三維坐標和整周末數進行解算,知道觀測解算的數據達到既定的要求為止。對具體的儀器設備進行跟蹤檢查,通過礦井地測空間信息系統,再利用新引進的設備,為了保證對其的使用性能進行及時的跟蹤和維護,那么就可以通過GIS 管理系統對其進行定位跟蹤,通過在電子錄像的地圖上觀察,從而確保其正常工作。預先在GIS 管理系統中設定設備的安全運行范圍值,當其運行過程中超出該范圍值時,就會在地圖上出現警報處理的聲音和圖表顯示,那么監督人員就會從聽到的聲音和顏色圖標準確確定是哪里的設備出現故障,以便及時進行有效防治,進行安全性檢查,降低了設備故障的發生率。
4.地測地理信息系統動態定位應用。將點位精度比較高的地方作為控制基點,主要通過對衛星進行實時的觀測,在這個控制點上進行觀測幾分鐘,之后等到所有的儀器設備完成了初始化工作之后,流動站就利用間隔的方式按照既定的采樣過程中進行自動觀測,實現實時動態地確定采樣點的空間位置,進而實現和基點數據的同步,從而有效提高定位系統的準確度,同時節省了大量的人力和時間的投入,提高了工作效率。通過地測地理信息系統在GIS管理系統中地圖導出各個時間段的信息來進行分類檢查管理,從而減少了人力記錄的麻煩和提高了精確度,節省了大量人力、物力和財力的投入。
5.設備圖像分層次管理。當煤礦企業是大型企業時,那么就需要對設備管理進行不同類型設備圖像分層次管理,這樣員工操作過程中,就能夠及時對要查看的對象進行選擇,不需要逐個搜索,提高了工作效率。
6.地圖上圖片的完整輸出。當企業需要對設備運行過程中,某個階段的設備運行進行查看時,就可以通過GIS 煤礦機電設備精細化管理系統,及時準確地對地圖上的圖片進行完整輸出,方便及時查看。
四、發展趨勢
地測地理信息系統作為儲存和分析空間資料的強有力的工具, 在全世界范圍內已經得到了相當廣泛的利用。據統計, 地測地理信息系統的使用人數近年來正以25-40%的年增長率快速增加。當代地質學的發展越來越多地應用地測地理信息系統,他可以使數據處理更快捷更準確更精密。地質學的研究包括地質運動,地質變遷版塊移動等,如果采用傳統的地理學方法,冗雜的地理數據大量的圖紙筆錄,如果不能全身心投入很有可能會導致一系列的問題,數據的安全性和準確性得不到保障,傳統意義的圖紙不易保存,并且是不變的。我們不能直觀地從一張地圖上看到五百年前大地的樣子,能夠合理應用地測地理信息系統,就可以方便地看到地質運動,看到運動前和運動后地質的異同,并且,地測地理信息系統保存信息數據安全完整,程序運作快,數據操作方便,無疑會提高地質研究是效率和質量,節省了大量的人力物力。
在煤礦生產中,所有地質測量工作的成果最終都表現在礦井地測圖上,可以說礦井地測圖是礦井地測工作資料的匯總,是礦井設計、施工及生產中必不可少的技術資料,再者礦圖種類較多,內容豐富,所用的符號和注記很多,所用的比例尺一般為大比例尺,隨著我礦采掘工作的進展,礦圖在不斷變化,為了及時在圖上反應出變化情況,礦圖常常需要不斷地填圖、修改。礦圖是一種隨礦井的開拓而不斷變化的動態管理資料,利用計算機管理礦圖更有現實意義。
參考文獻:
[1]杜榮英.礦井地測信息系統(CGIS)在煤礦繪圖中的應用[J].科技信息,2013(1):245.
根據有關資料,預計到2020年一次能源中煤炭占有的比例約為68%,2050年仍占50%左右。
國內煤炭煤層埋藏較深,適于露天開采的儲量很少,據第二次全國煤田預測結果,埋深在600m以淺的預測煤炭資源量,占全國煤炭預測資源總量的26.8%,埋深在600~1000m的占20%,埋深在 1000~1500m的占25.1%,1500~2000m的占28%
2、深部地下空間的“深部”的界定及研究深部地下空間開發中關鍵科學問題的必要性
“深部”是由深部巖體變形、破壞的特征現象來界定,之所以稱特征現象是與淺部巖體中的有質的不同。
必要性――巖體變形、破壞的新現象;這些特征現象的闡明和分析不能用連續介質力學理論,要用新的手段,非線性巖體力學來研究現有深部的定義:
英國、波蘭定為750m;
前蘇聯定為800m;
德國把800~1200m定為深部開采,>1200m為超深開采;
我國《中國煤礦開拓系統》按深度將礦井劃分為:
*
* 400~800m為中深礦井
* 800~1200m為深礦井
* ?1200m為特深礦井
實踐工程中以某一開采深度進行深部的界定具有一定的局限性。
深井概念:由礦井深度和巖性(強度)兩個因素決定。
3、深部開采的主要嚴重問題
1)井巷維護困難、維護費用高,影響生產;
2)采場頂板破碎,冒頂事故的危害增大;
3)鑿井困難增加,提升等井筒設備不能適應深井的需要;
4)沖擊礦壓、煤與瓦斯突出危險加大;
5)地溫升高,惡化生產環境,影響生產;
6)瓦斯涌出量增加,瓦斯爆炸危險加大;
7)礦井水壓力和涌出量增加,突水事故的危險性加大。
4、深部巷道圍巖應力與巖石力學行為的變化
原巖應力――未受開采影響的巖體內,由于巖體自重和構造運動等原因引起的應力。(初始地應力)
自重應力
構造應力
原巖應力組成地溫應力
膨脹(收縮)應力
流體壓應力
構造應力――由構造運動引起(板塊、火山、升降)
現代構造應力
地質構造殘余應力
構造應力場――構造運動形成:
板塊擠壓――板塊移動,擠壓邊界引起(橫向);
地幔熱對流――地幔上下封閉對流形成;
巖漿侵入――巖漿侵入擠壓、冷凝收縮(局部)
5、深部及復雜困難巷道類型
深部巷道環境(三高一擾動)
高地應力:地應力明顯增大,構造應力場復雜。
高地溫:越深地溫越高。
高巖溶水壓:地應力增加巖溶水壓升高,突水嚴重。
開采擾動:高地應力下,采動影響強烈。
深部巷道圍巖變形特征
脆-塑性轉化;
流變特性,較強的時間效應;
擴容特性,在大偏應力下巖石內部節理、裂隙、裂紋張開,出現新裂紋導致巖石體積增大,擴容膨脹。
6、深井圍巖控制的途徑和方法
6.1影響巷道變形破壞的因素
6.1.1 自然因素
(1)巖性與構造特征
(2)巷道埋深H
(3)煤層傾角α
(4)地質構造
(5)水
(6)時間
6.1.2開采技術
(1)受采動影響情況
(2)巷道保護方法
(3)巷道斷面的形狀及支架架設時間
6.1.3巷道圍巖控制的方法和途徑
巷道礦壓控制的三類方法:
第一類:巷道保護
第二類:巷道支護
第三類:巷道維護(維修)
目前所采用的各種礦壓控制方法,從其對付礦壓的原理來看不外“抗壓”、“讓壓”、“躲壓”、“移壓”等幾種 。
圍巖控制的三個基本途徑:提高圍巖強度、減少巖體應力、合理有效的巷道支護:
(1)提高圍巖強度
巷道布置在穩定巖層中;布置錨桿,強化圍巖強度;圍巖注漿,提高巖體強度;封閉、疏干、防風化,防止圍巖碎裂、強度降低。
(2)減小巖體應力
合理布置巷道時間、空間上減少巷道承受支承壓力影響;巷道布置在應力降低區;合理設計煤柱尺寸;考慮最大水平應力的影響巷道卸壓:跨采卸壓;開槽卸壓;松動爆破卸壓;卸壓峒室卸壓。
(3)巷道支護.
傳統的巷道支護有木支護、料石及混凝土砌碹、礦工鋼支護、U型鋼支護。目前,廣泛采用的有錨桿支護以及噴射混凝土支護。
錨桿支護(錨索支護)
1. 普通圓鋼粘結式錨桿
2.可拉伸錨桿
3.高強度和超高強度錨桿
4.管縫式錨桿
5.可切割錨桿和可回收錨桿
6.桁架錨桿
7.組合錨桿(組合錨索)
噴射混凝土支護
噴射混凝土支護是用噴射機將混凝土混合物噴射在巖石表面上硬化而成的一種支護。先將砂、石過篩,按配合比和水泥一同送入攪拌機內攪拌,然后用礦車將拌合料運送至工作面,經上料機裝入以壓縮空氣為動力的噴射機,
在經輸料管吹送到噴頭處與水混合后噴射在巖面上。
錨噴支護
錨桿和噴射混凝土雖各有優點,但也都有不足之處。錨噴聯合支護,恰能做到使二者取長補短,互為補充,是一種性能更好的支護形式。錨桿與其穿過的巖體形成承載加固拱,噴射混凝土的作用則在于封閉圍巖,防止風化剝落,和圍巖結合在一起,對錨桿間的表面巖石起支護作用。
7、結束語
7.1深井巷道支護已取得的研究成果
提出多種高地壓巷道支護理論:
新奧法支護理論的改進與完善
松動圈支護理論
圍巖強度強化理論
二次支護理論
聯合支護理論
只提高支護剛度難以有效控制圍巖變形,要先柔后剛,先讓后抗,柔讓適度,穩定支護。
7.2支護理論對生產實踐起到積極指導作用。
采用多種巷道圍巖控制技術:
錨噴支護
U型鋼可縮性支架支護(不封閉和封閉式)
注漿加固(水泥類、化學加固)
聯合支護(錨桿+U型鋼支架,錨噴+注漿+型鋼等)
應力控制技術(巷道位置優化,布置在應力降低區;斷面優化;人工卸壓等)。
參考文獻:
[1]錢鳴高. 石平五.礦山壓力與圍巖控制[M].徐州:中國礦業大學出版社
地質科學如“普通地質學”、“地球科學概論”、“煤礦地質學”等專業課程要介紹地球的宇宙環境,所謂宇宙即時間和空間的組合,空間無邊無際,時間則無始無終。對廣袤的空間的感知就太陽系而言,包括大家熟悉的8大行星、66顆衛星,之外還有15萬顆已經獲得永久編號的小行星、1800多顆彗星,而太陽系只不過是銀河系中一顆普通的恒星,銀河系有1400億顆這樣的恒星,再擴展到河外星系、星系團乃至總星系,宇宙廣闊無垠。對于無限的時間,太陽圍繞銀河系核心公轉一周大概需要2.8~3億年,地球的年齡46億年,推斷宇宙的年齡是150億年。我們研究地球了解宇宙的神秘與寬廣,結合現實我們當下生活的空間及渡過的時間,區區百年的人類壽命不及時間長河的一瞬間,哪能和億萬年的自然地史相提并論;當今信息技術飛速發展引入地球村概念,相對擴大了我們的空間活動范圍,而絕大多數的人一生中涉足的空間還是有限,哪能和博大的地球、浩瀚的宇宙相提并論。
在此如果能以地球、宇宙的角度看待人生,我們自己何止是渺小、微不足道?專業課程學習過程中,用大自然的寬廣鑄就寬廣心靈,寬廣心靈使人豪邁、有氣魄,眾所周知大無畏的精神是戰勝一切生活困難的法寶。我們生活在這個世界上,總要扮演一定的社會角色,進入社會后總是被很多名譽、利益和角色束縛,事實上除了我們自己解救自己,沒有人可以幫助我們。胸懷寬廣、高瞻遠矚,從地球、宇宙的角度來看待人生,當我們釋放了自己的狹隘、憤懣,放下計較、得失的糾纏,就會發現我們看世界的眼光不再挑剔,面對世界的態度不再矯情,生命就隨著自自然然的狀態開發、凋謝,然后等待下一個春天。地質學專業課程揭示了地球上發生的許多驚天動地的、天翻地覆地質事件,如大陸漂移、海陸變遷、造山運動、生物滅絕等等。作為地球圈層中的生物圈人類,在250萬年左右出現,幾萬年前發展成為晚期智人,在地球發展歷程中也只是短暫的瞬間。所以對于樹立正確世界觀、擁有博懷的人文品質,可以在地學專業教學中給予學生一些啟迪。
二、堅定信念,磨練意志
地球發展演化經歷了漫長的46億年,組成地球的物質在不斷地變化和運動之中,地球的內部構造和地表形態也在不斷地改造和演變。俗話講的滴水穿石,比喻做事專一,堅持是取得成功的必要條件。在地學中這樣的例子比比皆是,而且更加深刻、更加觸目驚心。比如風化作用可以使堅硬的巖石變成松軟的土壤,一般來講碳酸鹽巖形成1厘米厚的土需要2萬年之久;雄居世界之巔的喜馬拉雅山,是印度版塊向亞洲版塊沖撞擠壓后隆起的巨大褶皺和高地,這里曾經是一片古地中海,如今的珠穆朗瑪峰到達8000米的高度面目全非,這樣的滄海桑田則經歷了2000萬年;作為當今主要的能源資源煤礦,如貴州煤礦資源豐富,主要含煤時代為二疊紀,二疊紀距今2.95億年,整個二疊紀經歷的時間是4500萬年;難怪我們必須十分珍惜這些千百萬年沉淀下來的寶貴財富,對于人類來講礦產資源確實不可再生。自然界形成某種礦產,需要千百萬年的時間沉淀。我們任何一個人要成就任何一件事情,也都需要堅守,需要鍥而不舍的精神。朝三暮四、淺嘗輒止,沒有恒心和毅力,不去鍥而不舍地鉆研只會一事無成。作為一個年輕人要有意識地磨練自己的意志,養成堅毅的品格,才能掌控自身成就大事。堅忍不拔本身就是一種進取,一種求索,一種心向既定目標的執著,大自然如此,對于生物個體的人來講也是如此。在地質科學教學中要闡述這一觀點,實例太多而且很貼切。
三、只爭朝夕,百折不撓,充滿信心
我們常把人生比成一條河,從上游到下游奔騰不息,直至達到終點。河流發生、發展到完成其歷史使命的過程,與人生的青年、壯年和老年,確實有許多的相似之處。河流地質作用分為侵蝕作用、搬運作用和沉積作用。其中侵蝕作用包括機械侵蝕和化學侵蝕兩種。河流的機械侵蝕一方面向下沖刷切割河床,稱為下蝕作用;另一方面,河水以自身動力以及挾帶的砂石對河床兩側的谷坡進行破壞的作用稱為側向侵蝕。人在青少年時期精力充沛,體力旺盛,銳意進取。猶如河流的上游以下蝕作用為主,在上游河水湍急,流速大產生較強的下蝕作用,這樣使河谷的加深速度快于拓寬速度,從而形成在橫剖面上呈“V”字形的河谷。如我國長江上游谷坡陡,谷底窄,著名的金沙江虎跳峽的江面最窄處僅40~60米,最陡的谷坡達70度,峽谷深達3000米。到了河流中游河谷漸漸寬闊,不是一味的奔騰,開始發生沉積作用。就像人到中年,是為社會的中流砥柱,承載的東西多了,沉穩有內涵,彰顯著成熟的美,更多地利用自身的經驗教訓和在實踐中積累的智慧為社會服務。在下游河流的下蝕能力較弱,而是以側蝕作用為主,塑造成谷底寬平,橫剖面為蝶形的河谷,沉積作用最強。河面寬廣流水緩慢靜靜地達到終點和海洋匯合,經歷多少曲折完成了它的歷史使命。
人生也如此到了老年,風風雨雨一輩子,見多識廣,更加豁達平和。保持身體健康、身心健康,發揮余熱,老有所為身體力行地做一些有意義的事情,便是對社會對家庭作貢獻。事物從發生、發展到消亡的過程,都有其自身的規律,每個階段都具有一定歷史使命。所以青年學生必須學會珍惜人生的黃金時代,充分利用自己朝氣蓬勃精力旺盛的年輕時代,在人生具有強大“下蝕作用”的階段,努力打好基礎,為事業上有所建樹做好準備,更快更好地實現自己的奮斗目標??v觀人生和河流一樣,要經歷多少的坎坷,河流行進中碰到坎坷(陡坎)則形成瀑布。就拿貴州黃果樹瀑布來說,其高度77.8米,黃果樹瀑布群由18個風韻各異的大小瀑布組成,在20千米的地段有大小18個陡坎,這是一段不平坦的河流;河流在一定條件下會改道,如截彎取直以后形成牛軛湖;河流存在襲奪河,把別的河流的河水奪過來;在當今社會工礦企業大量排污,河水在某一地段會遭遇嚴重污染等待。河流流經之處有險惡、有美麗、有奇特,一路歷盡艱辛,也風光無限,然而不管怎樣,沒有過不去的坎,河水終究要奔騰不息地向前流去最后匯入大海。大學生踏入社會肯定會經歷各種磨礪,碰到許多意想不到的困難,曲折坎坷在所難免。但是,只要我們滿懷激情、努力進取、百折不撓,跌倒了再爬起,必定能戰勝一切,擁有光明前途。
四、見微知著,發展自身能力
學生在大學里不僅學習知識,而且要從教師的教誨中學習研究事物的態度,培養影響其一生的科學思維方式。可見學生學習研究事物的態度和培養科學思維方式,是大學最重要的標志。在知識積累過程中,掌握正確思維方法少走彎路。無論在自然界或是人文社會里都是如此。就見微知著這方面來說地質科學中有許多實例。貴陽市黔靈山公園地質構造復雜,地質現象豐富,是地質教學實習的良好基地。李四光曾經在此處作地質考察時發現存在第四紀冰川期遺跡,即宏福寺院旁的一冰窯,約籃球場大的一塊地域。在學生進行認識實習時,該處作為一個地質點。貴陽地處亞熱帶,其氣候為濕潤溫和型,冰川遺跡的確定,說明當時貴陽地區乃至全球的氣候狀況是低溫寒冷冰天雪地。亞熱帶都有冰川了,可想而知整個地球所處的情形,那是全球冰河時代的一個地質事件。
又如貴州磷礦資源豐富,我們在磷礦山中敲一塊礦石,如發現有海綠石礦物,則可以以小見大還原當時一個較大區域的環境,說明該地區為50~150米水深的海洋環境,海水鹽度35‰,海水溫暖而清潔。一個小小的海綠石礦物映射了一個較大范圍的古環境世界。這也是地學中見微知著的一個典型實例。再有泥裂是淺水地帶未固結的泥質等細粒沉積物暴露出水面脫水收縮而形成的,是淺水環境的標志。泥裂斷面的V形特征,可以作為鑒別地層頂底的依據等等。這些教學內容都是培養學生實踐能力、活學活用的好教材。地質學科有許多實例向學生灌輸見微知著這一人文思想,“見微知著”這個成語的意思是見到事情的苗頭,就能知道它的實質和發展趨勢。成語出自《韓非子•說林上》:“圣人見微以知萌,見端以知末,故見象箸而怖,知天下不足也。”宋朝蘇洵《辨奸論》:“惟天下之靜者乃能見微而知著。”這是以人文的角度對見微知著的釋義。在社會政治經濟中,實事求是,見微知著,乃是智慧。對個人來說具備這種思維方法和能力,無疑大有裨益。自然科學和人類社會往往遵循同一規律,兩者能夠相互借鑒。
五、保護生態環境,共謀人類社會發展
為適應當今社會經濟發展的需要,地質學學科產生了新的分支學科,如環境地質、農業地質等。地質找礦、測繪、采礦等專業都要開設環境保護的有關課程。地球的固體圈層、大氣圈、水圈、生物圈等我們稱之為自然界的各個組成部分應該是一個和諧平衡的整體,但是人類的進步與文明導致了自然地球各圈層的污染破壞。在礦產資源、環境地質、礦山環境相關課程的教學中一定要結合實際,從專業和人文兩方面把人類與環境這個關乎人類可持續發展的重要理念深深地根植在同學們的思想中。發展是人類社會不斷進步的永恒主題。地球資源的過度消耗,生態環境的日趨惡化,導致人類與自然的關系不和諧。就采礦活動而言,其對環境的影響包括:廢石和尾礦對礦山環境的影響、礦山企業的“三廢”、大氣污染、水體污染、噪聲污染等方面。地下采礦會產生地面變形、誘發地震、尾礦堆放污染以及破壞地下水循環等環境問題;露天采礦會產生占用土地、污染空氣、水土流失、邊坡失穩和破壞植被等環境問題。礦山開采造成的環境災害無數,中國因采礦引起的累積塌陷面積達1150km2,發生采礦塌陷的城市近40個;山西省因采礦而造成18個縣缺水,20多萬人飲水困難,2萬多公頃水澆地變成旱地等等。
通過專業學習更加深刻認識環境保護的迫切性、重要性。專業學習一定要結合實際,黨的“十八”大為什么明確提出建立美麗中國,今年兩會總理又鄭重宣布向污染挑戰,正是因為我國經濟發展保持高速增長過程中,產生了一系列環境污染、生態破壞問題,如眾所周知的霧霾天氣頻發,主要水系水質下降,地質災害等等給社會經濟帶來嚴重損失。環境保護刻不容緩,環境保護是我國的立國、治國之策,是我國的基本國策。經濟增長以資源浪費、生態退化和環境污染為代價不是科學的發展模式。20世紀90年代以來,環境問題從局部地區的環境污染向全球性環境問題發展,且呈現出綜合化、社會化、政治化的特點。隨著全球氣候變暖、大氣以及酸雨的污染、臭氧層破壞、生物多樣性銳減、土地荒漠化、國際水域以及海洋污染、有毒化學品污染以及有害廢物越境遷移等全球性環境問題的激化,對全球實施環境管理成為迫在眉睫的國際大事。環境問題已經不是某個地區、某個國家的事情。國際社會普遍認識到,除自然因素外,環境問題產生的實質是發展不足和發展不當,是工業化的結果,亦是全球化的結果。在此也需要向學生說明在環境問題上構建和諧地球,共建人類文明的重要性。
天下興亡,匹夫有責。保護環境,愛護環境應該從全民的角度開展教育,更應該加強對青年大學生的思想教育。地質環境方面,課程教學的目的不僅從專業角度學習有關基礎知識、基本理論,更需要從人文角度使學生牢固樹立環境保護的意識,建立和諧平衡與人類社會可持續發展的思想,深刻認識到環境問題與人類文明息息相關、唇齒相依的密切關系,增強學生個人對社會的責任感、使命感。弘揚地球文化,人人都做地球環境的衛士,為美麗中國、美麗地球添磚加瓦貢獻自己一份微薄力量。
六、結語