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【關鍵詞】地質工作、煤礦生產、重要性
中圖分類號：X752文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
在煤礦生產活動中，地質工作是其關鍵的構成部分。地質工作的勘察、探討、控制標準的程度都對煤礦的安全生產與快速發展具有十分巨大的影響力，可以說煤礦開發、使用一直到廢棄的整個周期都有地質工作的參與。根據相關調查數據，在煤礦的很多意外事故中，冒頂、瓦斯爆炸、透水等意外事故大概占據了所有事故的六成到七成，而且在地方性私營煤礦事故所占比重還更大，然而這些嚴重的意外事故都和地質工作有很大的關系。因此，提升礦井地質工作的力度能夠防止或者是杜絕這些意外事故的發生，可以有效控制煤礦的安全性，提升我國煤礦事業的抗災害能力，對提高國民生產總值具有重要意義。
二、煤礦生產中地質災害的種類
因為歸類標準不一樣，所以煤礦地質災害事故的種類也不盡相同。根據地質災害的空間布局可以分為巖土體變形災害、水文災害及煤礦內在原因導致的事故。以水文災害為例，根據水源的不同可以劃分為地下水、地表水、老窖水事故。地表水也就是煤礦沖水水源，包括江河、水庫、魚塘及自然降雨等。比如因為相鄰煤礦地表的排水不暢所引起的煤礦透水事故，或者雨水滲入煤層縫隙進入礦井所導致的滲井事故這些都屬于是地表水災害類型。基巖裂隙水、松散層孔隙水及巖溶溶洞水等等都屬于地下水，在煤礦開采中如果挖掘到或者是接近這些地下水就很容易引起透水災害。在煤礦開采過程時會留下比較大的挖掘空間，這其中會貯存大量的水就形成了老窖水，在接下來的開采工作中會因為沒有注意或者其他一些原因導致透水意外的發生。
三、煤礦生產中地質災害事故的成因
我國的煤礦生產地質災害種類比較多，因此事故的成因也比較復雜。這就給防治地質災害工作帶來了很多困難。但是根本原因還是可以看出是部分煤礦工作者沒有對地質工作認真了解研究，勘探測試技術應用上存在很多缺點，煤礦的管理工作、監督工作沒有做好才是引起煤礦地質災害的最主要原因。一些小型私營煤礦對地質工作研究不夠細致謹慎，了解的地質情況也有限，對引起煤礦各種地質災害的原理還沒有認識清楚，這在一定程度上導致了煤礦地質災害事故的發生。在勘探技術層面上還包含較大的缺陷。再者一些煤礦由于接替采掘緊張，不能嚴格履行預防地質災害規程要求，在一定程度上提升了煤礦災害事故發生機率。
四、礦井地質工作在煤礦生產中的重要性
1、預防煤礦水文意外事故的發生
煤礦的水文意外事故具有突發性、危害比較嚴重的特點，水文事故在嚴重的時候能夠在很短暫的時期里就對煤礦帶來顛覆性的災害，合理增設排水設施可以有效控制水文災害的發生，除此之外更重要的是對煤礦的水文地質工作進行深入的研究。在對煤礦水文地質特征進行認真細致地勘察過程中，記錄煤礦水文地質特征，再對其進行綜合歸類整理，形成一套完整的科學分析水文地質特征的流程，這樣能夠使得我們掌握特定的范圍內的主要含水巖系及其水文特點，主要含水層呢過的含水性隨季節、年度及降雨量的改變而變化的客觀規律，這樣能夠使得煤礦工作人員能夠把握煤礦的整體生產布局；與此同時可以在煤礦生產活動中對有可能會有意外事故發生的地區和地形復雜的老塘、舊巷等提前進行打鉆排水，以“有疑問必須探明、先探明情況再進行挖掘”為開采準則，這樣做才能夠在宏觀上控制水文地質災害的發生，可以有效減小煤礦水文災害的發生幾率，降低其給人們帶來的危害。
2、防止發生瓦斯泄露、爆炸事故。
礦井中的瓦斯泄露、瓦斯爆炸屬于煤礦重大安全事故之一，瓦斯事故具有突發性極強、涉及面積廣、損害程度及其惡劣的特征。抑制和消滅瓦斯事故在煤礦安全工作中起著決定和主導作用。我國在以前的煤礦安全生產防治過程中，往往會比較從通風、預防這些方面來開展工作，但是卻忽略了對煤礦瓦斯地質工作的探索。這樣做的最終效果只是使人們處于被動預防的位置，卻缺少高效預見和提前計劃，不能從根本上控制這類重大安全事故的發生。以雙鴨山一座煤礦為例，在高度為-109的位置挖掘巖石平巷的時候，根據設計巷道是將自底板至頂板穿越A8 煤層以及一個落差達4m 的正斷層F14。因為那時候對這一片地區的煤礦地質工作還沒有進行更深入的研究，沒有認識到煤與瓦斯突發和埋藏深度，結構之間的關系，在掘進中當巷道接近A8層頂板及F14 斷層的預定位置，此時觀察到大量的瓦斯進入，煤層構成混亂和其他一些狀況的時候，沒有受到相應的重視，只是采用加大通風量，降低放炮火藥的含量的處理方式來控制瓦斯含量。在一次炮后20分鐘后，突然發生煤與瓦斯突出事故，噴煤距離50米,有18米的巷道全斷面被煤粉封嚴。突出煤量627噸，沼氣大概1180立方米。幸運的是發生事故的時候正是交接班的時間，礦井內沒有工人，沒有產生更嚴重的后果。事故發生之后，煤礦安全生產工作人員研究了這次事故的原因，這才確定了安全工作的主要方向，從此之后對煤礦地質工作、尤其是瓦斯地質工作進行了深入研究探討。經過理論與實踐相結合，最后確定了煤與瓦斯突出和煤層的埋藏深度、構成及其它原因之間的緊密聯系。
3、防止因為不合理的設計所帶來的安全隱患
在煤礦開采過程中，開采人員一定要按照操作規程和規定來進行開采工作，而這些操作規程和規定的制定就是建立在煤礦地質工作所得到的資料和成績的基礎之上的。清楚掌握一個地區的煤層狀態、結構、特征、深度及其橫向變化、瓦斯狀況、水文特點、火區及巖漿巖侵入等煤礦地質資料，煤礦安全生產人員才能夠提出更加科學合理的建議。這種建議的科學合理性富含著非常多內涵，它可以確保煤礦生產安全、規范、高效地進行，其中安全生產是重中之重。煤礦地質資料的完整性、準確性、真實性是煤礦能否安全生產的關鍵。例如，井田范圍內某一地區存在火成巖侵入及局部含水層，假如地質資料能夠真實、完整、詳盡地表達這一情況，就會做出避開這一地區的施工建議，應該能夠預先做出有利的方式來防止意外事故的產生，促使整個開采工作能夠有預見性和安全性；假如不是這樣，煤礦地質工作沒有認真完成，不能提供準確的、真實的地質資料，那么施工安全設計就成了無源之河流，無根之樹木，不能夠隨著外界環境的改變而迅速做出應對，煤礦開采工作就會混亂、盲目。這樣就非常容易引起透水事故的發生，同時也可能會引起一些間接意外的發生。間接事故的意思就是不是直接引起的煤礦意外事故，可是卻是未來可能發生的意外事故的一個原因。地質資料不詳盡是導致類似事故發生的主要原因。實際上，施工周期和工程量等原因與意外事故的發生幾率是成正比的關系。盡最大可能地提升工程的利用率，降低工程量，減縮工程時間才是一個真正優質的施工設計。想要獲得這樣的效果，就應該提高設計工作者的整體素質，防止人為的原因產生，與此同時還需要加強煤礦地質工作研究，盡最大可能地提升煤礦地質資料的準確性，這是能夠減少和防止各種意外事故發生的基本要求，同時也是從根源上確保安全開采的關鍵原因。
4、 防止發生頂板事故
煤礦開采過程中的另一種比較容易發生的是頂板事故。最近幾年，我國煤礦開采技術和管理方法逐漸得到了提升，這種類型的意外事故的發生幾率已經有所下降，可是在一些落后區域、小型私營煤礦企業中，頂板事故仍然是一個多發事故。引起這種事故的因素有很多種，例如開采工藝不先進，開采工序不適合煤礦的實際狀況；開采工人沒有統一培訓、不能夠全面了解開采技術，防范工作沒有做好；煤礦的地質情況限制，地質結構影響等等。其中發生頂板事故的主要因素就是對地質條件與地質結構不夠了解。假如是以準確、詳細的地質資料作為參考，在進行開采工作之前施工人員是可以對開采位置的圍巖特征，斷層、褶曲及煤層產狀掌握準確，這樣能夠根據實際情況，科學地建立不同區域的開采方式，尤其是掘進爆破工藝及支護方式。材料、設備及人員配置等生產要素能提前到位，這樣就能夠在管理和技術層面上確保有效預防頂板事故的發生，大幅度地降低和防止這類事故的發生。
五、結束語
地質工作對煤礦安全生產起到了重要的作用，做好煤礦地質工作對水文地質災害、瓦斯泄露爆炸事故及頂板事故具有預見性的意義，從而確保煤礦開采工作順利進行，有效提高煤礦的開采效率帶來經濟收益。進行煤礦開采的企業，必須要對煤礦地質工作的特征有全面的掌握才能夠發展好煤礦企業。因此，煤礦地質工作不僅僅是一項勘察技術，更重要的是關系著煤礦的實際運行，在煤礦開采活動中起到著無可替代的作用。
參考文獻
[1]劉洋.水文地質對煤礦防治水工作的重要性 [期刊論文] 《中州煤炭》-2005年06期
【關鍵詞】礦山環境礦山治理環境治理 解決措施 對策
中圖分類號：O741+.2 文獻標識碼：A 文章編號：
一．引言。
隨著國家對環境保護的重視和人們對環境意識的加強，礦山開采時所產生的環境破壞因素也越來越被重視。礦山開采是對資源的合理利用，也是科學發展的輔助支撐，在礦山開采中，對地質環境因素的破壞不僅僅影響了生態環境，更關系到采礦地區地質環境整體。面對礦山開采后帶來的環境破壞和影響，國家政府部門也制訂了很多方案，同時相關部門也進行改善監督。但受到諸多因素影響，導致在礦山地質環境治理中還存在很多問題。
二．我國礦山地質環境治理的現狀以及存在的問題。
1.礦山地質環境治理的現狀。
礦山采礦易誘發地質災害、影響大氣環境，造成酸雨等，使土地和水均遭到破壞，產生“三廢”污染等。為解決歷史遺留問題，在對礦山治理中，受到國家的高度重視。在國家“十一五”建設中，礦山生態環境恢復治理被列入重點工程之中。近些年以來，國土資源管理部門通過對各省的礦山地質環境進行調查摸底，編制礦山地質環境保護與治理的規劃，開展礦山公園的建設工作，保護礦業的遺跡，同時也加大了對礦山地質環境治理的力度，對礦山地質環境保護起到積極作用，推動了礦山地質環境治理的規章制度建設。
2.礦山地質環境治理工作中的問題。
2.1 礦山治理缺乏經驗參考，缺乏技術指導。
我國開始礦山地質環境治理工作是在20世紀90年代末，對大型礦山的地質環境治理工程則是在近些年來才得以重視。我國礦山數量眾多，由礦山開采帶來的地質環境影響區域也多，對生態環境造成破壞的問題較嚴重。由此可以看出，礦山地質環境治理是一項艱巨而又復雜的長期戰役。通過國土資源管理部門的規范和調控，在總體上看來，有所改善，但由于治理工作巨大，問題相對比較突出，這對礦山地質環境后期治理工作增加了壓力。礦山地質環境治理作為一個新興產業，治理中很難借鑒以往的經驗，需要通過分析檢討，制定治理方案。由于無治理經驗可以借鑒，在對礦山環境治理中導致缺乏技術性指導，不利于治理工作的開展。
2.2傳統礦山環境治理方法存在一定局限性。
由于礦山地質環境治理體制不健全，其治理手段受到制約，在治理中缺乏可以借鑒的工作經驗，導致在治理中存在“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的現象，缺乏對環境治理的整體性控制。
礦山地質環境的治理一直以來是我國環境治理的重要組成部分，前人更是在治理方法上研究出了比較多的經驗。譬如依據工程類型來決定其治理的主要內容，再通過合理的治理方式來達到礦山地質環境治理的目的。前人治理礦山地質環境的方法和措施主要有：加固工程、植物工程、護坡（主要依據礦山滑坡、崩塌來確定治理方案）、依據礦區塌陷所總結出來的方法主要是：地下加固工程、回填采空區工程等。
在目前的礦山環境治理中，地面塌陷、地裂縫處理、滑坡和崩塌以及泥石流處理和治理方式不合理。實際治理中，未結合礦山實際情況和地理環境因素進行綜合考量，只單純追求治理結果的表象，忽視了治理手段的可行性和可靠性。
三.礦山地質環境治理工作中問題的解決措施。
“留的方寸土，但與子孫耕”。在現代社會來講，不僅僅是要保證以后有地耕、有田種，這更多的是對環境的保護，對資源的合理利用。由于礦山地質環境復雜多變，通過前期的治理工作取得了一定成效，但還需要從以下方面進行加強。
1.礦山地質環境治理方法要靈活變通，總結經驗科學創新。
在礦山地質環境治理中，要建立健全礦山地質環境治理體系和治理監管機制。根據《礦山地質環境保護規定》要求，組織以省為單位對礦山地質環境進行摸底調查，開展礦山地質環境保護與治理規劃編制工作。對礦山的地質環境進行監測、調查、評價和規劃，對已造成環境破壞的礦山施工單位要進行機制建設，要開展引導恢復和環境治理工作。礦山地質環境治理要做到“預防為主，防治結合”，既要進行預防，又要進行治理，在治理的同時更要注意預防。
將環境治理法規和治理技術進行有機結合，在礦山地質環境治理中，要研究和探索一條新思路和新技術。要針對不同礦山類型，采取不同的治理措施，實施不同的治理技術。同時，可適當借鑒國外機構對礦山地質環境治理的成熟經驗，在此基礎上，結合實際情況進行改進和完善。
2. 礦山地質環境治理技術要提升，方法要改進。
礦山環境治理要從傳統的“線性開發”轉換為生態保護性的“循環經濟保護開發”，通過治理模式的轉換，實現礦山環境保護、恢復治理、資源開發和再利用的生態循環。
2.1露天開采礦山治理方法。
對新建的露天開采礦山，要求制定包含礦山環境治理的保護預案并列入開采方案中，對非礦巖土的轉移、尾礦的排放、礦渣的堆放和剝離土層的存儲都要進行規定。對正在開采的露天礦，要加強對噪聲、粉塵的監控，同時要針對已經存在的礦山環境問題提出治理的方案，并根據能夠預測的問題制定預防的措施。對有松散覆蓋層的礦山，要對剝離表層土的堆放、存儲和再利用等方案進行統籌規劃，如果表層土中含有適合生產的植被，要單獨存儲，避免與廢棄礦渣混合。對廢棄的巖石、礦渣等廢棄物，要注意對可利用成份的合理利用，并要分開存放，單獨處理。對采礦場的梯級開拓，要加強對穩定的保護，必要時要對邊坡進行再造，要根據開采場的地質條件，選擇合理的坡角范圍，避免出現滑坡、地裂縫和崩塌現象。
2.2.閉坑礦山治理措施。
在閉坑礦山環境治理中，要保證礦區內的人畜解決用水的基本問題，同時要致力于對耕地面積的恢復，其資源開發利用要達到利用方案的標準和要求。要保存好地下井巷采空區礦柱的設計資料，畢業時要進行填充說明，對采礦形成的地面塌陷或滑坡、地裂縫等要進行劃定和治理。合理選擇尾礦、渣石、剝離表層土等廢棄物的堆放，條件許可的情況下要設置安全可靠的礦壩進行堆放，并清除可能引發泥石流的安全隱患。閉坑礦山的井巷要進行妥善封閉，對廢棄的水井等地面設施要及時進行回填。
2.3井工開采礦山環境治理技術。
井工開采礦山治理主要是對尾礦、廢水的處理。由于開采量大，產生大量的廢棄尾礦和礦渣，需要占用較大面積土地進行堆放。在治理時，要根據尾礦的再利用進行開發，可采取填埋溝谷的方式，進行造田復墾。對泵送的地下礦井水要經過過濾，提供材料清洗用水和礦區生活中潔凈度要求不高的用水。同時要保護地下礦區內的地下水，避免出現枯竭和水水環境惡化。開采中對有毒、有害的廢水、廢液要設置專用的貯存池和沉淀池，并做好防滲漏工作。
2.4礦山開采沉陷治理。
質量開采沉陷問題時，要考慮地裂縫和開采沉陷的關聯性，采取防治結合的方式，進行綜合整治。對地下坑硐已經廢棄的采空區如出現地裂縫時，要采取地下廢渣回填的方式，來緩解地面沉降速度和減少沉降區域，采取地面裂縫灌注水泥砂漿的方式來制止地面塌陷。對地面廢渣回填時，要在中上部采用表土填充，并在表層土上設置綠化。對塌陷區內原來為耕地的，要進行回填造地，并在表層設置植被。
五．結束語
礦山地質環境存在較多的問題，對環境治理也帶來了很大的壓力。在進行環境治理時，既要改善又要預防，既要糾正又要控制。因地制宜，對造成環境破壞的因素經過分析評估后，結合實際進行治理。
參考文獻：
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[2] 邸克強 我國礦山地質環境治理存在的問題和解決措施 [期刊論文] 《西部資源》, 2012年06期
[3] 王永生 礦山地質環境治理存在問題及對策 [期刊論文] 《南方國土資源》, 2009年12期
[4] 尤孝才 我國礦山地質環境的問題與保護對策探討 [期刊論文] 《地質技術經濟管理》, 2002年04期
論文關鍵詞:天然氣開采技術 教學效果 多媒體教學
論文摘 要:天然氣開采技術是石油工程專業、油氣田開發工程學科一門重要和新興的綜合課程，通過豐富教學內容，改革教學方法，綜合利用各種教學手段，理論結合實踐，激發學生的學習興趣，提高課程教學效果，為石油工業提供基礎理論扎實、具有實踐創新能力的專業人才。
近些年來，全球對更清潔能源天然氣的需求增長強勁，天然氣產業也因之發展迅猛[1～2]。當前我國經濟發展處于關鍵階段，經濟結構優化對能源結構優化的要求十分迫切，天然氣作為清潔能源，在今后中國能源消費中的地位將日益重要。我國的天然氣消費長期以來一直維持在較低水平，提高天然氣消費比例，加快發展天然氣產業是今后能源結構調整的重要任務。我國天然氣勘探開發理論和技術與國際先進水平有較大的差距[3～4]。我們需要進一步發展中國天然氣地質理論，加快建立和發展適合中國地質特征的天然氣勘探開發核心技術和技術系列。這對中國能源戰略的安全及多樣性發展具有重要意義。
1 天然氣開采技術課程內容簡介
天然氣開采技術課程以油層物理、滲流力學等專業基礎課為先修課的專業課。主要介紹天然氣開采涉及的基本理論及其工藝技術。課程內容包括天然氣的基本性質、烴類流體相態、氣井產能分析及設計、氣藏動態分析、排水采氣、天然氣水合物形成機理及其預防等內容，地質是基礎，滲流力學是開發的理論基礎，氣藏數值模擬是必不可少的手段，優選的鉆采工藝和地面建設工程技術是關鍵，目的是使學生掌握石油工程領域中廣泛應用的工藝技術及其基本原理，從而為學生學習后續專業選修課及未來從事石油工程的設計計算、應用研究及工程管理提供必備的專業知識。
2 豐富教學內容，提高講課趣味性
由于天然氣產業的迅猛發展，以及世界范圍內對天然氣的需求不斷增加，使得天然氣開采技術也處于一種不斷更新的狀態，傳統教材的內容常常落后于現場實際應用技術，為了讓學生緊跟科技發展的腳步，能夠培養適合當前石油行業需求的專業技術人才，教師應不斷更新專業前沿的最新技術知識，不斷豐富教學的內容，通過展示國際最新發展動態激發學生的好奇心，通過介紹新技術新方法的應用提高學生的學習興趣，進而提高教學效果。
3 改革教學方法，提高學生綜合能力
天然氣開采技術課程涉及的先修課程較多，一般放在大四講授，傳統的講授法通常是滿堂灌的填鴨式，學生很難適應，所以教師首先應該堅持啟發式教學，控制課堂節奏，把握教學重點，培養學生自主創新的能力。其次，在談話法中多利用互動式教學，加強師生的溝通和交流，鍛煉學生自我表達能力。最后，在討論法中，采用案例式教學，設計新穎實際的例子對學生進行分組討論，加強學生的實踐應用能力。另外，還可以通過讀書指導法，要求學生讀期刊雜志寫讀書報告提高其自學和總結能力。 4 綜合利用各種教學手段，提高教學效果
隨著現代科技的飛速發展，當今教學手段呈現出多元化的趨勢[5]。粉筆、黑板等傳統教學手段具有靈活性強、可塑性大、師生互動效果好等優點。現代教學技術以其容量大、速度快、內容豐富多彩而在很多學科的教學色鮮明。教師應根據天然氣開采技術課程的特點，將傳統和現代教學手段有機結合在一起。天然氣開采技術課程理論性較強，涉及諸多先修課程，同時實用性很大，在現場中實例頗多。教師一方面要堅持傳統教學手段，側重講解天然氣開采技術的原理和方法，另一方面要合理使用多媒體[6]，將文本、聲音、圖像、動畫及視頻投影在屏幕上，通過聲、光、電的完美結合，用生動的形象、真實的畫面、優美動人的語言和音樂來豐富學生的記憶效果，從而實現教學目標，達到教學目的，增強學生學習的興趣，提高教學效果。
5 理論結合實踐，推進素質教育
天然氣開采技術是一門實踐性很強的工科專業課，該課程除了要求學生掌握牢固的專業理論知識外，還要具備一定的實踐經驗和較強的動手能力。教師要結合課程理論設計切實可行的實驗，提高學生的動手能力，通過到現場參觀實習，增長學生見識，培養學生實踐能力，利用課程設計增強學生的分析問題及解決問題的實際能力。理論與實踐相結合，學生充分發揮主動性和創造性，刺激學生的學習興趣，提高教學的效果，為學生將來工作打下良好的基礎。
6 結語
天然氣作為一種清潔優質的能源，在我國改善能源結構，以及中國石油大力推動低碳經濟發展的過程中，獲得了前所未有的大發展。科技創新是促進中國天然氣勘探開發的重要推動力。天然氣開采技術課程的教學改革需要教師在提高教學效果的前提下，依據實際生產和科研需求對教學內容、方法和手段進行改革，提高學生的理論素質和創新能力，為我國天然氣工業的發展培養復合型人才。
參考文獻
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關鍵詞：“三下”采煤；充填采煤；綠色開采
1 概述
我國煤炭資源豐富，目前累計查明資源儲量約1150億噸，煤炭在我國一次能源消費結構中所占比重達到70%，未來以煤炭供給為主的能源格局短期內不會改變，實現煤炭的綠色開采和清潔高效利用是解決能源問題、環境問題、保障國家能源安全的最主要途徑。
當前我國“三下”壓煤量已達到140億噸，占累計查明資源儲量的12%。隨著國民經濟和國家建設的快速發展，“三下”壓煤量還將持續增加，這不但造成了煤炭資源的巨大浪費，也嚴重制約著礦區的可持續發展。因地制宜的推廣應用充填采煤技術成為解放“三下”壓煤、保護煤炭資源、實現綠色開采、構建和諧礦區的重要措施。
2 我國“三下”采煤技術現狀
目前，我國“三下”采煤技術主要有離層注漿、條帶開采、充填開采。
離層注漿是將粉煤灰、水泥、膠結物等制備而成的漿料通過鉆孔注入煤層上覆圍巖的離層空間，漿料凝結后對上覆圍巖特別是關鍵巖層起到支撐作用，從而減少采煤活動對地表的影響。我國20世紀80年代在撫順老虎臺煤礦、大屯徐莊煤礦、新漢華豐煤礦等地進行了離層注漿實驗，取得了一定的效果和經驗，但該技術尚不能非常有效的控制地表下沉。
條帶開采是將采區或盤區劃分成較為規則的條帶，相鄰條帶間隔開采，上覆圍巖的重量將由保留的條帶煤柱進行支撐，從而使地表只產生較小的移動或變形。條帶開采在我國東北、河南等地區得到了應用，該技術雖然便于實施，但是該技術本身必然會降低資源回收率，回采巷道每次僅能服務一個工作面使得噸煤掘進率高，另外在防治煤層瓦斯、煤層自燃等方面也會增加難度。
充填開采就是把充填物（如矸石、砂漿等物料）通過專用設備充填入工作面采空區來控制頂板的冒落，從而使地表僅產生微小的移動或變形。我國使用充填采煤技術起步較晚，20世紀70年代方在山東、河南等地區試驗充填采煤技術，但由于性價比低、效率低、技術難度大等原因制約了這一方法的推廣和應用。進入21世紀以來，國家、高校、企事業單位在充填采煤技術方面投入了大量人力物力，在理論研究和實踐成果、充填設備和充填材料、降低成本和充填效果等方面取得了重大突破，該技術越來越被廣泛應用。下文將對充填采煤技術進行著重介紹。
3 充填采煤技術
3.1 固體充填采煤技術
固體充填是將矸石、礫石等固體廢棄物或混凝土、粉煤灰預制塊運送到采空區進行堆放充填，在充填區與采煤面之間通常還應設置隔離網，以便把充填物料與采落的煤炭隔開，提高資源回收率。固體充填有效地利用了煤礦生產過程產生的垃圾和廢物，可大幅降低充填成本，但充填物料無法由專用管道輸送使得轉運環節多、充填能力低，充填物料在一次充填后往往不夠致密，需要二次夯實或注漿補強使得充填環節多、充填效果差，因而該技術逐漸被更加高效的水力充填或膠結充填等方式取代。
固體充填的關鍵是投料系統，這對于提高充填效率、改善充填效果起到至關重要的作用，對于產能低的采煤工作面可采用拋矸機，對于產能高的采煤工作面應選用充填支架。
3.2 水力充填采煤技術
水力充填是將水做為載體，將矸石、礫石等物料經專用管道輸送到采空區后通過水流和重力的作用進行充填，排空水和泥沙后可以形成較為致密的充填體，從而減小地表的移動和變形。該技術的優點在于成本低、輸送量大、充填效率高、生態破壞小，但該技術在控制地面沉陷、提高煤炭采出率等方面仍存在不盡人意之處。
水力充填的關鍵是輸送工藝，充填濃度宜為60%～70%，可以實現自流輸送，壓力不足時輔以料泵輸送，輸送管路宜選用無縫鋼管，管徑要根據充填能力、充填壓力、經濟流速等參數計算選型。
3.3 膠結充填采煤技術
膠結充填有三個要素，一是矸石、礫石等惰性材料，二是水泥、粉煤灰等膠結材料，三是水。可以將三者在地面按一定比例混合制備成料漿沿專用管道充填進采空區后再脫去多余的水分，也可以先將惰性材料堆放進采空區，再把膠結材料與水混合制成的凈漿由專用管路通過壓注、噴淋的方式填滿惰性材料之間的空隙，兩種方法的結果都是形成具有整體性、獨立性和較高強度的承載體，從而起到控制地表移動和變形的作用。
膠結充填的關鍵是膠結材料，膠結材料本身的屬性以及與惰性材料的配合比將直接影響運送能力、充填時間、充填效果等關鍵指標。除了傳統的水泥、粉煤灰等膠結材料外，我國也已研制出高水速凝充填材料，前者價格相對低廉但是輸送線路長時容易堵管，后者比較昂貴而且耗水量大但是輸送距離遠、輸送能力大、充填效果更好。目前，膠結充填已經因其施工速度快、充填效果好、環境影響小、適應性強等優點得到了礦山企業的重視，廣泛應用于“三下”采煤及堅硬頂板管理等環節。
4 充填采煤技術設計步驟
收集設計資料。赴煤礦實地踏勘，收集地質報告、水文地質類型劃分報告、隱蔽致災因素普查報告、采掘工程平面圖、井上下對照圖等資料，測定下沉系數、水平移動系數、邊界角、移動角等參數。
評價充填開采保護技術難度。計算當不使用充填開采時產生的地表下沉最大值、地表水平變形最大值、地表傾斜變形最大值、地表曲率變形最大值與它們相應的設防值之比，比值越大則保護技術難度越大，反之則越小。地表變形設防值可參考《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》選取。
設計充填開采技術方案。保護技術難度不大時，根據實際情況選用固體充填或水力充填或膠結充填，優化物料配比、輸送工藝、充填工藝，保證支撐強度滿足設計要求；保護技術難度大時，采取提高充填率、夯實充填體和離層注漿等補強措施；保護技術難度很大時，采取充填條帶開采措施，采空的條帶由充填體補充，使充填體和條帶煤柱共同支撐上覆圍巖的重量。
試驗充填開采技術方案。結合煤礦開拓采區布置，選取無地面建構筑物壓覆的區域試驗設計的充填開采技術方案，驗證過程中必須實時監控頂板和地表的移動變形量、試驗用地面建構筑物變形和破壞情況，實時調整充填時間、充填率、充填濃度等參數，使得充填效果滿足設防要求。
實施充填開采技術方案。經試驗論證合理有效的充填開采設計方案報煤礦上級主管部門驗收投產，生產過程中煤礦要嚴格按照方案施工，控制好原材料制備、充填物料輸送、充填現場施工、充填效果檢驗等環節，加強對地表移動和變形的監測監控，制定突發事故應急預案并定期演練。煤礦在掌握了地表移動變形量與充填工藝的關系后，可適當調整充填參數，修改完善充填開采技術方案。
5 結束語
隨著煤炭資源的逐漸減少，人類更加注重保護生態環境，國家和社會大力加強民生改善，煤礦充填開采技術將成為解放“三下”壓煤的主要手段，是煤炭綠色開發的重要組成部分，對于保障民生、保護生態環境、提高資源利用率、促進礦區經濟可持續發展具有重要意義。
參考文獻
[1]胡炳南，祝琨.“三下”壓煤充填開采技術與設計研討[A].2012全國“三下”采煤學術會議論文集[C].2012：1-10.
關鍵詞：煤礦；中層煤層；開采技術
1引言
對于社會的現實生產過程而言，能源資源作為一項最基本的物質保障。在我國社會經濟長期持續穩定的發展需要能源資源的大力支撐，人們的日常生活同樣也需要得到能源資源的保證。分析目前我國資源能源的使用效率，這已經滯后于世界上各個先進發達國家，甚至仍然無法達到一些發展中國家能源資源的使用狀況。這種低效形式的能源浪費使用狀況使得開資源的開采量不斷增大。構建節能型社會有利于提升單位能源對社會經濟發展的貢獻程度，然而較快的經濟發展速度、較大的經濟實體對于能源資源開采技術需要維持較高的質量水平。基于這樣的現實狀況我國對于能源資源的實際需求就會變得十分迫切的。在分析地質層面上，我國的能源資源存在著一定的特殊性，目前階段在消費與開采一次性能源資源的實施過程中，總比例已經占據了全部能源資源消費與開采的70%。其中一個占據主體地位的能源資源是煤炭，有關專家在預測未來的50年以內，這種根本性的能源資源特點是不會產生任何變化的，因此煤炭的開采技術對于我國的能源資源戰略體現出十分重大的實際意義。在我國全部的煤炭資源產量與儲量方面，高達45%的部分都屬于厚煤層，這對于煤層開采技術而言，厚煤層的開采技術體現出十分重要的研究性與實踐性價值[1]。
2中厚煤層開采技術的分類
我國現階段厚煤層的開采技術一般可以分為三種類型，分別為分層、放頂煤與大采高三種具體的開采技術，通常情況下大采高開采技術是采高在3.5米高度以上的進行。傳統方式的開采技術是分層開采，這種開采技術在我國已經存在著較長的實際應用時間，具備了相對比較成熟的成套開采方法。對于放頂煤開采技術的煤層開采方法，其引入到我國的時間大約在20世紀的80年代期間，由于這種方法在眾多歐洲國家的使用十分廣泛，從而引入到我國應用，之后被直接應用在各地厚煤層的實際開采過程當中[2]。
3中厚煤層開采技術的特點
3.1大采高開采的技術特點
在近期幾年以來，在我國大采高開采技術的中層煤礦實際開采過程中的實用技術不斷趨于完善發展，例如令人較為滿意的其中一個主要成就即為采煤機器與液壓支架在技術環節的發展與提升效果。盡管如此，大采高開采技術依然存在各方面的缺點與不足之處，例如在大采高開采的技術應用環節中，將會面臨十分劇烈的來源于工作面的相應壓力，相對嚴重的實際現象是煤壁片幫與出現局部冒頂情況。對于這種狀況，在應用大采高技術達到煤層開采目標的過程中，應當采用一部分合理有效的技術方法，例如為了可以更好地降低可能出現的冒頂事故可能性，則應當對煤壁片幫實行有效的防治措施；為了可以讓各方面的開采設備與開采技術獲得良好的安裝效果，應當對初采高度實行理想的有效控制；為了充分防止產生液壓支架下滑以及傾倒現象，應當實施嚴格有效的具體防滑措施，另外對于液壓支架需要進行錨固處于，對于采高同時也要進行嚴格的規范控制。
3.2放頂煤開采的技術特點
在中厚煤層開采過程中使用的放頂煤開采技術與方法可以做出進行的相關描述，在中煤層的其中一個厚度范圍內或者沿著煤層自身的底板進行工作面的設計，通常情況下工作面的采高一般在2-3米之間，使用各種類型的機械化方式進行回采，通過整個礦山產生的壓力，使其變為散體，借助于支架結構上面或者后面的“放煤窗口”將煤礦放出，通過刮板運輸機把煤礦運輸離開工作面[3]。
4中厚煤層開采技術的依據
中厚煤層相應的開采方法主要受到各種因素的實質性影響，各種不同的開采方法存在各自的具體優點，使用合適有效的科學開采方法在很大程度上能夠提升煤層開采的使用效率，通常來說中厚煤層的開采一般會受到地質分布條件、開采技術設備、地形地理因素、季節變化因素等各個方面的實質性影響，對于各種不同地質條件能夠選擇各種不同的具體開采方法，對于目前階段的開采技術條件，放頂煤在經濟效益與適用范圍環節存在較大的優越性，其主要適用的基礎條件為：①100米以上的煤層埋深，高于300米的煤層埋深以及煤層自身存在的節理裂隙，同時不會發生再次發育現象。②最理想的煤層厚度一般在5-10米的范圍以內。③直接頂主要表現出隨頂煤下落的特點，整個冒落高度需要達到煤層厚度的1-1.2倍。④對于煤層來說，另外一個具體條件是在3以內的普氏系數值。適合使用大高采的條件通常包括以下五個方面：①煤層傾角維持在12-18度的范圍之間。②煤層厚主要在3.5-6米范圍之間，煤層普氏系數在工作面應當高于1.5。③工作面體現出簡單的地質構造特點，不存在很大程度的斷層與褶曲，水文地質自身也是十分簡單的。④整個礦井具有很大的生產能力。⑤煤層頂板相對比較穩定。科學有效的開采方法不但可以確保煤礦開采的實際工作效率，同時可以在很大程度確保煤礦施工的安全程度，合理有效的煤礦開采方法不僅需要考慮追求經濟利益的最大化，而是需要進行各個方面的充分考慮，同時需要對開采機器具備充分的熟悉了解，可以根據開采設備的實際情況正確的設計開采方案，對于各種不同的自然與人為因素進行正確有效的方法選擇。
5結束語
對于中厚煤層的開采技術應當充分根據煤層條件與技術條件等各方面使用合理有效的開采方法。中厚煤層在我國是達到高產高效開采目標的主要煤層。伴隨著社會經濟的快速發展，開采技術不斷進步，在我國中厚煤層的開采技術環節，不管是放頂煤開采技術，或者大高采技術，都可以獲取到較大的進步，然而伴隨著煤層厚度的增加與需要開采的煤層的強度的增強，會產生出現一系列的各種新問題，例如對于煤炭資源怎樣可以提升回收率、怎樣選擇合理有效的支架、怎樣防治瓦斯、怎樣防治地表沉降等方面，在未來階段的開采厚煤層環節中，這部分問題都需要加大重視程度。■
參考文獻
[1]王家臣，仲淑姮.我國厚煤層開采技術現狀及需要解決的關鍵問題[J].中國科技論文在線，2008，11（3）.
[2]張英，劉萌琿.我國厚煤層開采方法的選擇原則與發展現狀[J].煤炭科學技術，2009，37（1）.
[3]王家臣.我國綜放開采技術及深層次發展問題探討[J].煤炭科學技術，2005，33（1）.
第一作者：龔久長（1968-11），男，四川威遠人，攀枝花市攀煤集團大寶頂礦，617017，采礦技術員，大專，研究方向：煤礦開采技術
第二作者：趙鐵福
【關鍵詞】低滲透油田 開發難點 對策
1 引言
在我國已探明的油藏中，低滲透油田占有很大的比例。初步統計表明，我國近年來新探明的石油儲量中，低滲透油田大約占了三分之二的比例，且在最近新探明的石油儲藏中，低滲透油田的比例不斷攀升。由此可見，在今后很長一段時間內，低滲透油藏將成為油儲上升的主要資源。
目前，對低滲透油田的劃分并沒有一個統一的標準，只是一個相對的概念。不同國家根據其自身在不同時期的石油狀況以及技術條件等來劃分油田，標準變化很大。我國按照油層的滲透率將低滲透油田分為了三個類別：第一類的油層滲透率為10-50×10-3μm，為一般性的低滲透油田。這類油田與正常的油田差不多，底層條件下的含水飽和度為25-50%，具有一般的工業自然產能，但是鉆井以及完井過程中很容易造成污染，應當采取相應的保護措施；第二類的油層滲透率為1-10×10-3μm，為特低滲透油田。這類油田含水飽和度的變化比較大，一般達不到工業性的標準，需要壓裂后投產；第三類的油層滲透壓為0.1-1×10-3μm，為超低滲透油田。這類油田幾乎沒有自然產能，通過大型壓裂改造后才可以投產。
2 低滲透油田開發的主要難點
2.1 油層孔喉細小、滲透率低、比表面積大
低滲透油層的喉道以小-微以及細-微孔隙為主，平均孔隙直徑僅為26-43um，比比表面積為2-20m2/g，細小的喉孔以及大的比表面積是油層滲透率低的直接原因，也是低滲透油田一系列獨特開采方法的根本原因。
2.2 滲流不規律
低滲透油田的滲流規律不遵循達西定律，具有非達西型滲流的特點，表面分子力與賈敏效應的作用很強烈，滲流直線的延長線與壓力梯度軸相交，其交點為啟動壓力梯度，滲透率越低，啟動壓力梯度就越大。
2.3 彈性能量小，天然能量方式開采壓力與產量下降很快
由于儲層之間連通性差，且滲流阻力大，因此其彈性能量很小，除了少數高壓油田外，一般的低滲透油田彈性階段的采收率只有1-2%。采用消耗天然能量的開采方式，由于地層壓力大幅度下降，油田的產量也會隨之急劇減少，生產管理都陷入被動的境地。
2.4 油井見注水效果緩慢
低滲透油田一般都要經過壓裂改造后方可投入生產，但是產能也不高，采油指數只有1-2t/（MPa?d），相當于中滲透油層和高滲透油層的幾十分之一。低滲透油田注水井的吸水能力很低，啟動壓力高，在注水過程中，注水井附近地層的壓力會很快上升，井口的壓力甚至可以與泵壓達到平衡，從而停止吸水。很多油田的注水井就是因為注入不了水而不得不關閉的。低滲透油田的滲流阻力大，導致大部分能力都消耗在注水井的周圍，油井見注水效果差。250-300m的油井，一般要注水一年才見效。
2.5 油井見水后產油指數下降快
由于巖石的潤濕性以及有誰粘度比等因素，當含水量為55%左右時，無因次產油指數最低，大約為0.4，無因次采油指數只有大約0.15。這對油井的提液以及穩產都帶來極大困難。
2.6 地應力影響開發效果
低滲透油田通常采用壓裂開發，而地應力的方向和大小對壓裂裂縫的形狀與延伸方向有著很大的影響。因此開發時必須注意地應力的影響。
3 對策分析
3.1 優選儲量富集區
許多低滲透油田的含有面積雖然很大，但是單位面積的儲量很少，且油層較厚，這樣的油田開發成本高、難度大。因此應當優先選擇儲量富集的塊區。首先利用三維地震以及鉆探試油的資料，對油藏進行早期描述并預測巖石發育帶以及油水變化的規律，優選巖石發育較好，儲量豐富的區塊進行開發，在取得一定的經濟效益后再逐步擴大開發范圍。
3.2 制定合理的井網部署方案
低滲透油田開發成功與否的基礎就是井網的部署方案。在充分認識到開發難度的基礎上，采用線狀注水的方式，沿著平行裂縫方向布井，并按照井距加大、排距減小的原則合理縮小井距，加大井網的密度。
3.3 開發合理的層系組合
利用加密井進行細分層開發，將特征接近的油層組合在一起。在當前開采工藝水平的基礎上，不易劃分過細的開發層系，這樣會增加建設的工作量，影響經濟效益。劃分好了開發層系后，應盡量把同一油藏相鄰的油層組合起來，保證各個油層對井網排布和注水方式有共同的適應性，從而可以減少開采過程中的層間矛盾。另外還有確保層系之間不發生干擾與竄通。
3.4 選用總體壓裂改造技術
低滲透油田最根本的開發工藝技術是總體壓裂優化設計以及壓裂改造，使得油藏裂縫與油水運動，油層分布與注采井網的分布合理化。低滲透油田在進行總體優化設計的基礎上，還有進行單井的工程設計、施工參數的優化、施工過程的監控以及壓裂效果的評估分析。優化總體壓裂改造的目的是提高采油效率，獲取工業油氣流，從而獲得持續的穩產高產，將敬酒效應最大化。
3.5 選用高效射孔與深抽工藝
高效射孔技術強度高、深穿透、采用油管運輸，可以大大提高低滲透油井的生產能力。對于深層的低滲透油井，還起到降低地層破裂壓力的效果。
當低滲透油田出現油井見水后產油指數大幅下降的情況時，只有不斷加深抽油的深度，提高生產壓差，才可以提高油井的產油量，緩解下降速度，保持一個穩定的產量。因此在低滲透油田開采過程中十分重視深抽工藝，不斷加大抽油的深度。
3.6 改善注水技術
我國低滲透油田單井的產量普遍不高，且多數油田的彈性能量較小，初期對其注水井的要求不高，因而在開放初期可以適當減少一些注水井，以保持地層的壓力。隨著開發的進行，注水量的不斷累積，低滲透油田的含水量不斷上升，此時根據低滲透油藏的采油指數變化趨勢，低滲透油田的注采井的數量比應當不斷上升。
當油田不存在裂縫時，可以適當提高注采比。地層存在微裂縫的情況下注水，可以地層壓力穩定在原始壓力附近。而開發彈性能量大的油田時，可以利用天然的能量開采，當地層壓力降低到飽和壓力時再注水。
注入的水要經過防腐、除氧、殺菌以及精細過濾等一系列的措施，確保其質量符合規定。
4 結論
通過理論研究以及實踐生產，對低滲透油田的開發已經形成了一定體系的認識與經驗。合理推廣這些經驗，并不斷開展相關的研究和實踐，并將使我國低滲透油田的開展邁入一個新的高度。
參考文獻
[1] 羅英俊.在全國低滲透油田開發技術座談會上的總結講話[J].西安石油學院學報（自然科學版），1994（01）
[2] 李道品，羅迪強.低滲透油田開發的特殊規律──低滲透油田開發系列論文之一[J].斷塊油氣田，1994（04）
【論文摘要】謝木東溝鐵礦礦床經多次勘查,提供的資料均達不到開采要求,2008年 9月再次對2號礦體的儲量進行了勘查,經勘查本區具有可采價值,社會和經濟效益較大,適合建設年產 10萬噸鐵精粉的礦山企業。
1.工程概況
該區隸屬承德縣三家鄉謝木東溝村管轄。鐵礦成因類 型可分為巖漿晚期分凝式和貫人式兩種類 型。前者有經濟意義 ,后者 目前尚未發現經濟礦體。
賦礦巖石有三種:一為賦存于輝石角閃巖體 中的低品位的礬鈦磁鐵礦體 :另一種為賦存于紫蘇輝長巖 中的礬鈦磁鐵礦體 ,第三種 為產于基性斜長巖體 中的礬鈦磁鐵礦體 ,規模小無意義。
二 十世紀七十年代 河北 省區調大隊完成 1/20萬 承德幅地質圖 ,901航測大隊完成 1/10萬航磁測量。
2004年 6月河北省地質調查院完成 《承德縣三家謝木東溝鐵礦地質普查設計》。
2008年 4月華北質勘查局五一 四地質大 隊完成 了 《河北省承德縣謝木東溝鐵礦普查地質報告》。
2008年 9月承德天意建設工程 勘察有限公 司對 2008年 4月由華北地質勘查局五一四地質大隊提交的《河北省承德縣謝木東溝鐵礦普查地質報告》中 2號礦體的儲量進行了鉆探驗證。全 區共完成槽探工程 745立方米 。施工 2個鉆孔 ,總工作量 200.60m。
2.儲量估算
2.1采用的工業指標
邊界品位 mFet>6%:
工業品位 mFe~8%;
可采厚度t>4:
夾石剔除厚度>4m;
剝采 比不大于 0.5:1;
邊坡角≤60。
2.2儲量估算參數
2.2.1礦石體重平均值 :3.23dm
2.2.2礦體 面積 :通過計算機在剖面 圖上測 量兩次 ,誤差小 于 2%時。取其平均值。
2.2.3礦體圈定 :按工業指標 ,其品位符合指標要求的圈定為礦體。沿走向邊部工程外推到地表礦體尖滅點的距離為礦體的零點邊界 。
2.2.4礦體的內推與外推:沿走 向端部工程外推 ,1/2尖推 。
2.2.5碎體下限 :本區礦體 自地表垂直下推 50m,但 不超 過本區的侵蝕基準面(550m),作為礦體底邊界 ,并且 滿足 60。邊坡角時剝采比小于 0.5:1.所劃定 的露天坑內為可采礦體 。
2.2.6儲量的分類及塊段的劃分 :本區適合露天開采 ,露天坑 內劃 為經濟基礎儲量 122b,端邊外推劃為 333資源量。塊段劃分原則為:兩相鄰勘探線間和沿走向外推部分 ,分別劃為不同的礦體。
2.3儲量估算該礦床為低品位磁鐵礦 ,全區探獲經濟基礎儲量(122b)108444千噸 ,全鐵平均品位 14.39%,磁性鐵平均 品位 7.36%,磁性鐵平均占有率為 50.1%。其中 I號礦體全鐵平均品位 15.5%,磁性鐵品位一般為 7.19—12.83%,平均 8.93%,儲量(122b)為 24225千 噸;I號礦體全鐵品位一般 10—15%,最高為 17.48%,平均 13.25%,磁性平均占有率為 43%,儲量(122b)為42636千噸;III號礦體全鐵平均品位13.55%.磁性鐵平均為 7.85%,磁性鐵平均占有率為 57.93%,儲量(122b)為 13323千噸;Ⅳ號礦體全鐵品位一般為 17.O3—22.39%,平均18.44%,磁性鐵平均為 8.93%,儲量(122b)為 28260千噸;
3.開采技術條件
3.1水文地質條件本區地貌形態主要為中低山地形,地勢起伏較大,溝谷發育.有利于大氣降水的排泄。第四系孔隙含水層滲透性較好,富水性弱,水質良好。基巖裂隙含水層滲透性較好,但富水性弱,水質良好。礦區內目前尚未發現較大構造破碎帶。礦體圍巖為火成巖,裂隙水是礦床充水的主要因素,也是礦床充水的水源,但滲透性較小,對露天開采影響不大。
3.2工程地質條件本區礦石為含鐵輝石角閃巖型及二輝巖型。
屬半堅硬一堅硬巖石。為整體結構,區內礦石穩固性屬中等,礦體完整性屬中等,按礦石質量標準分級屬中等。在礦區礦體附近沒發現較大的斷層.但存在小的裂隙,特別要注意選廠后溝二輝巖體與花崗斑巖的接觸帶 ,在開采過程中要做好邊坡處理及必要的工程防護。
4.經濟效益
4.1計算指標
選礦比 l:12,可采系數(122b)0.6、(333)0.5計算。
鐵礦石采選總成本200元/噸(含稅費),鐵精粉售價 1000元,噸。
4.2效益指標(全采期 )
鐵精粉總量=礦石量×可采系數X選礦 比=5422.2千噸
銷售收入:鐵精粉量X銷售價=542220萬元
生產成本=鐵礦石可采量X單位成本=108444萬元
總利潤=總收入一生產成本(含稅)=433776萬元
4.3社會效益建設年產 10萬噸鐵精粉的礦山企業 ,安排勞動力200多人。同時帶動了其它相關產業的發展。而且不會給周邊造成環境污染.社會效益和企業內部效益都是很可觀的。
5.結論
本區適合建設年產l0萬噸鐵精粉的礦山企業。
【參考文獻】
[1]鐵礦地質勘探規范,地質部和冶金工業部,北京地質出版杜,1991年.
關鍵詞：開采；巖移；研究；應用
一、概述
建新煤礦地處黃陵縣建莊林區，屬陜北黃土高原南部的低中山丘陵，區內山巒起伏、溝壑縱橫、地形復雜，屬侵蝕構造地形，并呈堆積的山間河谷地貌特征。植被以灌木、松樹等為主，覆蓋密度大，為典型的低山林區，水系較發育。
礦區井田范圍內分布有水庫、村莊、工業設施等，大部分村莊民房建在溝壑切割形成的塬地或近溝壑邊緣，隨著井下大范圍開采，涉及地表建筑的煤層開采及保護問題會越來越多。
因此，研究井下開采對地表造成的影響、存在規律、預防措施和
治理就成為當務之急。
二、4101工作面觀測站方案設計
1. 主要目的、任務
1）根據礦井地形、地質、開采條件，設計并建立4101工作面開采的地表移動觀測站，進行地表移動變形觀測；
2）通過觀測取得建新煤礦地形、地質、采礦條件下的采動地表變形規律與巖層移動參數，為礦區村莊、道路及其公共設施、水體下采煤和留設保護煤柱提供計算分析資料與依據，為礦區“三下”安全開采服務；
3）觀測條件許可下，進行地表移動數據的動態跟蹤分析，了解開采過程地表移動變形的規律與特征。
2. 作業依據
1. 中國統配煤礦總公司.煤礦測量規程、手冊.煤炭工業出版社；
2. 中國礦業大學.開采沉陷學.中國礦業大學出版社；
3. 中華人民共和國煤炭工業部制定.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程.煤炭工業出版社；
4. 中華人民共和國測繪行業標準.全球定位系統（GPS）測量規范.GBT 18314-2001；國家三、四等水準測量規范.GB 12898-91。
3. 儀器設備
為完成研究任務，配備中海達GPS（靜態）接收機4臺，精度5mm+10ppm、拓普康2″全站儀一臺，測距精度2mm+2ppm、索佳C32Ⅱ水準儀（S3型）一臺，3米區格式木質水準尺及尺墊一副，計算機一臺。
4. 設站地區地形、地質及采礦技術條件
礦區主采4-2煤層，4101工作面位于礦井41盤區，煤層厚度約3.2～8.9m，平均厚度5.6m，傾角1～3°，為近水平煤層；工作面走向長1163m，傾向長180m，總面積222053m2。采用綜合機械化放頂煤采煤法，全部垮落法管理頂板。上方地形高低起伏，植被茂密，海拔1135～1500 m，平均采深550m。
5. 觀測站設計
礦區地形條件差、起伏大，植被非常茂密，這給觀測站的設計和觀測工作帶來極大不便。考慮到實際困難，我們主要分析研究開采影響的靜態結果，這樣觀測站的設計可隨地形的起伏和植被的分布做適當的調整，觀測次數盡量減少，以滿足參數計算和靜態分析為目的。
1）觀測線長度及平面位置確定
根據鉆孔資料和煤層底板等高線，可以看出開采面內煤層呈盆地型分布，走向并不明顯，故都設計為傾向線。設計沿傾向方向分別布置兩條觀測線，且兩條觀測線基本垂直（A、B）。根據采深與觀測點間距的選取要求，測點間距控制在30m左右。
根據開采區地表的地形分析，在采動影響區域之外根據地表已有永久控制點確定每條觀測線的控制點至少2～3個，并連測觀測線上各觀測點。觀測點的外端點距控制點間距離及控制點與控制點間的距離以不小于50m進行布設。
2）所用參數選擇
根據4101工作面開采影響觀測范圍的地質、地形及開采煤層條件分析，上覆巖層以砂巖為主，夾有少部分礫巖和泥巖，綜合分析本區覆巖巖性與銅川、蒲白、澄合礦區屬相近類型。根據有關研究表明：這些礦區松散層邊界角φ=57.3，基巖走向邊界角0=68.6，上山邊界角0=73.9，下山邊界角0=66.1，可作為4101工作面開采沉陷的設計參數。由于地形條件的限制，考慮將各移動角的修正值定為10，即取Δγ=Δδ=Δβ=10。
3）傾向與走向觀測線位置確定
因開采面內煤層呈盆地型分布，走向不明顯，故不設走向線，設計均為傾向線，根據地形條件設計傾向觀測線，達到最大下沉即可。
4）觀測線長度
A觀測線長度，根據實際地形情況我們可以選擇半盆地上山觀測線。具體計算：
H0ctg63.9+ Hoctg58.6=269+335+30= 634 m
B觀測線長度，考慮到測區為山地布點觀測不方便，所以在布設觀測站時參數的設計和觀測線的長度會加以適當的調整，將觀測線盡可能沿溝底布設或盡可能靠近溝底，便于觀測。具體計算：
H0ctg63.9+L+ Hoctg56.1=269+180+369=818 m
三、觀測
地表移動觀測站觀測時間及觀測內容
1. 觀測站與礦區控制網連測
在觀測點埋設好10～15天、點位固結后，測站地區未被采動之前應完成連接測量工作。根據規范要求，連接測量需獨立進行兩次。由于地形復雜，采用靜態GPS作E級平面控制和礦區進行連測；高程采用四等三角高程測量的方法即可。
2. 全面觀測
全面觀測必須獨立進行兩次，時間間隔不超過5天，包括各測點的平面位置和高程。
全面觀測平面用全站儀按一級導線測量，高程按三等水準精度要求實施。兩次觀測同一點高程差≯10mm，點位坐標互差≯20mm，取平均值作為觀測站的原始觀測數據。
為確定移動穩定后各點的空間位置，須在地表穩定后進行一次全面觀測（稱為末次觀測），地表移動穩定的標志是：連續6個月觀測地表各點的累計下沉值均小于30 mm。如果需要增加全面觀測，可根據情況或要求隨時確定。
3. 日常觀測
1）當開采工作面推進寬度達到采深的0.2～0.5倍后，每隔十天進行一次水準測量，監控地表是否開始移動；
2）在地表移動過程中，要進行日常觀測工作，即每隔1～3個月觀測一次。
3）在移動活躍階段，還應在下沉較大的區段，增加水準觀測次數。此階段可按四等水準測量精度進行。
每次觀測，要實測相應工作面位置、開采厚度、工作面推進速度及頂板陷落、煤層產狀、地質構造、水文條件等。同時測量地表受采動影響后產生的裂縫位置和塌陷要素，特別是采區附近200m范圍內的地物變形情況及其特征，并注明發現日期。每次觀測結束后，要及時將有關開采要素（開采高度、深度，工作面推進速度，工作面位置、日期等）、地面損害特征（地表裂縫、塌陷坑、滑坡點，損壞的房屋及保護物等）要素標注到圖紙上，以便分析。
四、變形分析
在對野外觀測成果再次檢查，進行各種改正數的計算和平差計算后，通過內業整理首先算出觀測點平面坐標和高程，然后計算出各變形量和變形參數。
經過兩年半的實際現場觀測，各點高程變化值在2―10mm之間，考慮到此偏差由測量誤差和外因條件對點位的影響，各點的高程變化應在正常范圍。
選取傾向線與中心線的交點O，作點位下沉曲線圖（如圖）所示：
根據對實測數據處理及特征點點位變形曲線圖分析得知，各監測點高程均未發生明顯變化，且在對測區日常巡視中未發現地表裂縫、塌陷坑等地面損害特征，分析此種狀況的原因，大致有以下幾點：
1.4101工作面開采深度平均550m左右，煤層開采深度大，開采對地表沉陷影響明顯減弱。
王國法，生于1960年，1985年東北大學研究生畢業，1995年破格晉升煤炭部首批研究員，2000年被正式聘為煤炭科學研究總院采礦工程專業博士生導師，現任中國煤炭科工集團首席科學家，天地科技開采裝備技術研究所所長，中國礦業大學（北京）兼職教授。兼任中國煤炭工業技術委員會委員，煤礦支護設備標準化技術委員會副主任委員，中國煤炭工業協會支護專業委員會專家組成員。他一直致力于煤礦綜采工作面支護和液壓支架及配套技術研究，創立液壓支架與綜采配套技術理論體系，在開發特厚煤層綜采放頂煤液壓支架與配套關鍵技術、創新大采高高效集約化開采液壓支架與成套技術、解決復雜煤層綜采工作面支護與成套技術方面取得突破性成果，為我國煤炭科學技術事業發展做出重大貢獻，1993年被國務院授予政府特殊津貼，1996年被煤炭工業部評為首批煤炭系統專業技術拔尖人才，1998年被評為國家級有突出貢獻的中青年專家，2006年入選中央聯系的高級專家。獲得國家和省部級科技進步獎27項，其中國家獎3項，省部級特等獎和一等獎9項。
開拓先河引領發展
中國是世界第一大產煤國，煤炭產量已達世界煤炭產量的48%。煤是重要能源，也是冶金、化學工業的重要原料，但煤的開采卻是一項十分艱苦和困難的工作，安全、高效開采是煤炭工業的發展方向，作為中國煤炭開采裝備技術領域的學科帶頭人，王國法憑借著孜孜不倦的勤奮與過人的毅力，開創了行業的先河。
煤礦地下開采采場頂板及圍巖是多層非連續介質不穩定力學結構，斷層、構造和強烈礦壓沖擊等多種地質災害對開采是極大的威脅，工作面支護是開采的首要條件，綜采是安全生產的根本保證，液壓支架要支得住，走得動，是綜采系統的核心，其投資約占煤礦采掘裝備的60％。上世紀七八十年代我國開始從國外引進液壓支架等綜采設備，試驗綜采，但是，國外對我國實行技術封鎖，引進液壓支架也多次出現因不適應煤層賦存條件而發生嚴重事故，導致綜采失敗。
液壓支架受力狀態取決于礦山壓力和結構內外力相互作用關系及工藝系統等諸多復雜因素，其支架結構由復雜格子結構梁體鉸接，力系超靜定。國內外長期采用簡化的平面力系和假設進行分析計算，誤差很大。面對如何合理確定液壓支架參數，保證其適應性、讓縮性和可靠性不同于一般采掘設備的特殊難題,王國法結合綜采研究實踐，建立了液壓支架與圍巖相互作用的空間力學模型，構建了模擬頂板動壓外載在支架復雜箱式結構體中的非線性傳遞函數。1998年，他的這項成果獲得國家科技進步三等獎。
他首次提出以液壓支架支撐合力與頂板壓力最佳耦合、內力最小和質量最小的多目標的總體結構參數模糊聚類分析和圍巖耦合三維動態優化設計方法，開發了動態優化設計軟件，使液壓支架壽命由5000次循環提高到50000次循環。
在此基礎上王國法再接再厲，主持了煤礦支護設備標準體系的建設，獲得了國家標準貢獻獎，形成了較完整的液壓支架技術理論體系，他為我國綜采設備的出口做出了突出貢獻。由他主持完成的“高端液壓支架及其先進制造關鍵技術研究與產業化”項目攻克了高端液壓支架可靠性關鍵技術，實現了高端液壓支架的國產化和產業化，完全取代進口，結束了我國高端液壓支架長期依賴進口的局面，取得巨大經濟效益。
王國法在國內外學術會議和核心期刊上發表了大量相關論文，出版了《液壓支架技術》等5部專著，他的論著被廣泛引用，并應邀到美國，德國，澳大利亞，印度、俄羅斯和波蘭等國家做學術報告和技術交流，受到外國專家的贊譽。他指導培養大批博士研究生，始終引領本領域的技術發展，成為我國煤礦開采和裝備技術領域的領軍人物。
創新進取屢掙第一
不日新者必日退，高舉著中國煤炭大旗的王國法任重道遠，他不斷開拓進取，用許多“第一”成就了中國煤炭事業的領先地位。
王國法倡導和首創開發了新型高效低位放頂煤液壓支架，在陽泉一礦試驗成功，使頂煤效率和回采率顯著提高，并迅速在全國推廣新型低位放頂煤技術，促進了放頂煤技術的快速發展。
他通過深入研究全國綜放開采中的問題，發現了四柱式放頂煤液壓支架在大多中硬和軟煤層條件下普遍存在前后立柱受力不均衡等缺陷，率先提出了兩柱放頂煤液壓支架及自動化放頂煤成套裝備技術的構想。進行了自動化放頂煤關鍵技術與裝備的創新研究，首次提出了自動化放頂煤配套和工藝模式,創新開發了世界首套電液控制放頂煤液壓支架和基于神經網絡的綜放工作面自動化控制系統，實現了綜采放頂煤工作面自動化生產。配合兗礦，王國法首次實現了我國綜采放頂煤液壓支架專利技術出口和把放頂煤技術引進澳大利亞，成功實施澳思達煤礦綜放開采，被澳大利亞專家稱為開創了澳洲煤炭開采的新紀元，總體技術世界領先，獲得國家科技進步二等獎。
為解決10～20m特厚煤層高效開采難題，王國法率先提出大采高放頂煤開采技術方案，主持國家“十一五”科技支撐計劃重大項目大采高綜放成套裝備中的核心裝備――世界首套5.2m大采高放頂煤液壓支架研制。
為解決西部礦區特大型礦井6~7m煤層安全高效高回收率開采問題，2006年他首次提出7m以上超大采高綜采技術方案，獲得國家發明專利。他主持了首套7.2m超大采高液壓支架設計研制，發明了微隙準剛性四連桿機構、三級護幫和穩定性控制等技術，解決了7m超大采高條件下支架失穩和強礦壓造成的片幫及移架速度和減重等系列重大技術難題。
近年來，他取得國家發明專利和實用新型專利幾十項。一樁樁、一項項，王國法敢于做第一個“吃螃蟹”的人，為中國的煤炭事業注入了無限活力。
厚積薄發締造輝煌
博觀而約取，厚積而薄發，王國法教授在理論與實踐相結合的科學探索中，為中國煤炭事業建功無數，書寫了一個又一個神話。
“年產600萬噸綜采成套裝備研制”是我國煤炭工業具有標志性的重大成果，他是本項目的主要完成人。大采高綜采的最大技術難題是煤壁片幫控制和支架穩定性，王國法提出了片幫控制函數和穩定性結構模型，他主持了大采高電液控制液壓支架的創新研制和系統集成配套，提出了厚煤層一次采全高重型高效綜采成套裝備配套模式，大采高強力開采工藝系統模式及優化參數，電液控制及工作面遠程控制模式，開發研制成功首套國產年產600～800萬噸生產能力的大采高綜采成套裝備，在昌漢溝煤礦實現年產1015萬噸。他成功研制了系列高可靠性大采高液壓支架，工作面年產紀錄由上世紀80年代末的100萬噸水平提高到1000萬噸，實現了大采高技術的新突破，建立了大采高綜采技術體系，填補國內高端綜采成套裝備的空白，完全替代進口。獲得國家科技進步二等獎與行業特等獎和一等獎。
0.6~1.3m薄煤層開采由于工作面作業空間極其狹小，成為國內外機械化開采重大技術難題，為解決這一重大技術難題，王國法主持了“0.6~1.3m薄煤層綜采自動化技術及成套裝備的研發與應用”，他提出了薄煤層綜采自動化配套模式，建立了薄煤層工作面綜采設備參數神經網絡設計模型和工藝系統分析模型，突破了薄煤層開采核心技術―“成套設備小尺寸、大能力、自動化”，集成研發了首套基于滾筒采煤機的0.6~1.3m薄煤層綜采工作面內無人值守自動化控制系統，實現了工作面內無人自動化開采。創新研制單進回液口大伸縮比雙伸縮立柱、支架板式梁梁疊位布置新結構，突破液壓支架工作阻力與結構高度關系極限，研制成功最小高度0.45m系列薄煤層液壓支架。研制成功世界首套最小截割高度0.8m并能適應0.6m煤層煤巖混采和截割硬夾矸的大功率滾筒采煤機綜采自動化機組，在全國各礦區廣泛推廣應用，解決了解放層開采，提高了資源采出率，獲得三項省部級科技進步一等獎。
為解決大傾角和急傾斜復雜難采煤層安全高效開采難題，王國法提出了解決大傾角煤層開采支護防倒防滑和安全防護的關鍵技術措施，他主持了45°―50°傾角煤層一次采全高綜采和45°傾角特厚煤層綜采放頂煤工作面總體配套設計和大傾角液壓支架設計，在許多個礦區應用，取得良好效果，獲得行業一等獎。