地质保障

　　——煤矿安全生产的基础

　　煤矿与地质关系十分密切。找煤要地质，设计要地质，建设要地质，生产要地质，采煤要地质，应急救援要地质，环保也要地质，安全生产更要地质。煤矿瓦斯、水害、顶板、火灾等事故都与地质有很大的关系。所以要研究地质规律、运用地质规律，指导实际工作。地质保障系统是煤矿安全生产的基础。

　　很多有关地质的专著对安全生产工作都有很大帮助。

　　李增学主编的《煤矿地质学》主要研究地球概况与地质作用，矿物与岩石，古生物与地层，地质构造，煤地质学基础，煤矿开采及安全地质条件，矿井水文地质与水害防治，煤矿地质勘查，煤炭资源/储量计算与管理，矿井原始地质编录及地质图件、地质报告编制，煤矿环境地质与可持续发展。

　　陈家良、邵震杰、秦勇主编的《能源地质学》主要研究化石能源，即煤、石油、天然气和油页岩的形成、物质组成和性质、聚集和分布规律、资源评价方法等，对太阳能、地热能、核能、风能、水力能、海洋能、生物质能、氢能等，也有简单介绍。

　　胡绍祥、李守春主编的《矿山地质学》以叙述和研究煤矿床内容为主，亦吸收了非煤矿床和工程地质方面的基本内容。

　　章至洁、韩宝平、韩月华主编的《水文地质学基础》详细阐述了水文地质学的基本概念、基本知识和基本理论。吸收国内外一些新的研究成果，增加一些基本的研究方法，密切联系煤炭生产实际，尽可能增加一些煤矿区水文地质实例和问题，体现煤矿水文地质特点。

　　周丽霞、吴文金、吕志彬主编的《工程地质》理论部分的内容以“必需、够用”为准则，注重讲情基本概念、基本原理和基本方法。在阐明理论知识的同时，注重同实际工程地质工作内容的结合；强化了地质与工程的关系研究，注重工程地质条件对工程的影响，特别是与煤矿生产有关的工程地质问题以及采矿活动引发地质灾害问题的研究。

　　谢仁海、渠天祥、钱光谟主编的《构造地质学》除阐明构造地质学的基本概念以外，重点突出这些专业对构造地质学基本知识和基本理论要求，以及研究煤田地质构造的基本方法。

　　倪小明、苏现波、张小东主编的《煤层气开发地质学》指出，二十余年来，我国煤炭部门、石油部门、地矿部门、地方政府、国内外煤层气公司等先后在中国42个含煤区施工了3000余口煤层气井。但是，除了山西沁水盆地东南部、辽宁铁法、山西河东煤田等少数地区实现了局部商业化开发外，大多数煤层气井开发试验结果不理想。究其原因，除客观地质因素影响外，最主要的是煤层气开发是一项系统工程，地质是煤层气开发的基础，开发工艺是地质过程的工程延伸，而要获得工业性气流，需要地质条件与开发工艺技术的有机匹配;需要考虑钻井工程、射孔、压裂工艺对产能的附加影响；需要排采工作制度与地质条件的有机结合。长期以来，基础地质理论与勘探开发工艺技术研究一直分属两种不同性质的工作，两者不能有机结合是造成目前我国煤层气在煤储层这个“母体”孕育后不能健康成长的重要原因。行之有效的开发理论相对匮乏，主观失误频繁发生，这些都可能导致煤层气开发试验的失败，甚至“夭折”。

　　李中华、潘一山、纪海汛、王海兵主编的《瓦斯煤层冲击地压防治技术及应用》指出煤矿安全生产受水、火、瓦斯、煤尘等诸多因素的影响。其中瓦斯突出和冲击地压都是煤矿重大灾害。发生在瓦斯煤层中的冲击地压是近年来才引起重视的矿山动力现象。与一般煤层冲击地压相比，由于瓦斯对煤体性质的影响较大，瓦斯煤层冲击地压发生机理更加复杂，预测与防治更加困难，且冲击地压发生时伴有大量瓦斯涌出，易于引起其他安全事故，因此其危害性更加严重。

　　姜福兴主编的《采煤工作面顶板控制设计及其专家系统》，煤矿安全问题已经成为我国煤炭工业发展的主要矛盾，煤矿事故在社会上造成了不好的影响。煤矿顶板事故是煤矿的多发事故，顶板控制设计是控制事故最基础、最重要的环节。从对全国顶板事故的分析来看，科学合理地进行煤矿顶板控制设计，改善采煤工作面顶板控制和支护技术管理，是减少煤矿顶板事故，做到防患于未然的有效方法。

　　徐恒力、冯全洲、宁立波主编的《煤矿山地质环境问题一体化治理研究》指出，矿山地质环境问题是内外地质作用共同形成的，是一个复杂的、开放的系统。从目前绝大部分已经完成的矿山环境治理项目的效果看，普遍存在着 “头疼医头，脚疼医脚”的弊端，缺乏整体治理。具体而言主要存在以下几方面问题:①缺乏煤矿山生态地质环境治理的综合一体化思想及具体途径;②治理工程手段单一，与矿山生产脱节;③治理手段科技含量低，工作粗放和低水平重复;④理论研究和新方法的探索较薄弱，缺少对己建工程的回访调查和经验教训的总结等反馈环节。究其根源在于，目前的矿山环境治理理论存在着一个突出的问题，即缺乏系统思考。矿山环境问题涉及诸多科学问题，需要多学科知识的交叉和融合，更需要运用多种方法综合解决问题。

　　张子敏主编的《瓦斯地质学》本着加强基础、培养能力、追踪学科前沿以及突出煤矿安全特色的原则，以地质历史演化控制瓦斯赋存、地质构造演化控制瓦斯地质复杂条件、构造逐级控制特征揭示瓦斯地质规律、瓦斯地质规律控制瓦斯分布为主线，以多级瓦斯地质图展示瓦斯地质规律和瓦斯预测结果并指导瓦斯综合防治为核心，系统的论述了瓦斯形成理论、瓦斯赋存构造逐级控制理论、构造煤理论、瓦斯地质规律与瓦斯预测理论、编制煤矿三级瓦斯地质图、中国煤层瓦斯分布特征、瓦斯（煤层气）资源评价与抽采技术、瓦斯地质地球物理响应、煤矿瓦斯地质信息平台等内容。

　　扬起院士在序中指出：“瓦斯地质研究是瓦斯治理的基础，是从本源上寻找打开瓦斯治理铁门的钥匙。”

　　地质保障

　　——科技防范事故的关键

　　李增学在《煤矿地质学》中提到地质保障系统的主要任务为：

　　1、研究煤矿地质规律。根据原始地质资料和地质现象研究矿区煤系地层、地质构造、煤层和煤质的变化规律，查明影响煤矿建设、生产的各种地质因素。

　　2、开展生产地质工作。进行矿井地质勘查、地质观察、地质编录和综合分析，提交煤矿建设、生产各阶段所需的地质资料，处理采掘工作中遇到的地质问题。

　　3、做好资源核实与矿井资源/储量管理。计算和核实矿井资源/储量，测定和统计动态变化，分析损失，编制资源/储量表，为提高矿井储量级别和提高采出率、扩大矿井储量提供依据，为生产正常接续、资源合理开发和利用服务。

　　4、开展水文地质研究与水害防治。地面与井下相结合，开展矿区水文地质调查。

　　5、预测预报地质灾害。查明危及煤矿建设、生产的各种地质灾害形成机理，对灾害的分布范围、突发时间及危害程度进行预测预报，提出防范措施与治理方案。

　　6、开展煤矿环境地质调查。开展矿区(井)环境地质调查工作，查明污染矿区(井)环境的地质因素及其危害程度，研究环境地质的治理措施，配合环保部门提出矿区(井)环境保护方案。

　　7、矿产资源综合利用与保护。调查研究煤系地层中伴生矿产资源的性质、特征、资源/储量、分布规律和利用价值，为综合利用、变废为宝、保护环境、保护和提高煤矿经济效益提供依据。　

　　中煤科工集团西安院是国内外地质保障系统理论研究实践的权威单位，是全国唯一专门从事矿山水害防治技术研发与服务的科技型企业，集矿山水害防治技术与装备研发、技术咨询、水文地质勘探、矿井水害防治工程设计与施工于一体。

　　煤地质与勘探  煤炭地质勘查设计、施工、监理、采样化验与报告编制；井筒检查孔设计、施工与报告编制;建井地质报告、煤矿生产地质报告、煤炭储量核实报告编制;矿井地质构造、煤田地质构造分析研究与预测;沉积环境与煤层赋存规律的分析研究。

　　煤层气综合研究与勘探开发  煤层气勘查设计与施工；煤层气勘探开发规划、煤层气开发方案、可行性研究编制；煤层气资源评价、储量核实、气藏数值模拟及产能预测；煤层气井注入/压降试井测试；煤层气含量、气成分、等温吸附及相关分析测试。

　　矿井水害防治  矿井水文地质条件综合研究与评价；矿井水害防治技术规划与工程设计；矿井水文地质综合勘探；矿井突水灾害治理；专项试验、测试、监测与水文地质安全保障体系建设。

　　岩土工程勘察与评价  西安院在工程地质、岩土工程的研究、勘察与评价、岩土工程监测、岩土现场与室内测试和人工地基的工程质量检测等方面具有突出优势。

　　地质灾害防治与评估  在崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害防治工程评估、勘察、设计、施工、监理及监（检）测等领域，在城镇、山区、矿山、交通、水利电力和工民建工程中自然和人为引发的地质灾害研究和防治技术领域取得了丰硕的成果，获得了显著的经济效益与社会效益。

　　地球物理勘探  西安研究院在西部复杂地区三维地震勘探、三维地震资料地质动态解释、瞬变电磁法精细探测、可控源音频大地电磁测探、高分辨地电阻率法以及综合物探技术等居于国内领先地位；独有技术煤矿井下直流电法、音频电透视、瑞雷波超前探测、槽波地震探测技术与装备等在国内外煤炭行业中享有较高的声誉。

　　钻探技术与工艺  30多年来，西安研究院在煤矿井下瓦斯抽采、地面煤层气抽采、探放水、煤矿井下地质勘探及煤层顶底板加固注浆等钻孔施工工艺研究及应用方向形成一系列先进的钻进工艺技术。

　　环境保护技术  有环境影响评价、水土保持、土地复垦、矿山地质环境保护与治理恢复、环境治理工程5个专业方向，是同类咨询机构中专业最齐全的单位。

　　煤矿瓦斯综合勘查及防治技术  煤矿瓦斯综合勘查设计与施工；煤矿地面井下瓦斯综合抽采设计与施工；煤矿瓦斯基础参数测试；矿井瓦斯涌出量预测及危险性评价；瓦斯地质规律研究及瓦斯地质图编制；矿井“三带”监测。

　　矿山地质环境恢复治理与绿色矿山  近年来，充分发挥该院在矿山地质环境和绿色矿山工程科研、勘查、设计、施工、监测与监理等领域的技术优势，在矿山地质环境保护与治理恢复方面作了大量工作，尤其是针对采空区治理、矸石山治理、煤田灭火、露天矿采排场边坡和充填开采等特殊地质工程问题的研究与治理方面具有突出优势。

　　钻探机具  西安研究院现为全国规模最大、规格型号最齐全的煤矿坑道钻探机具研发生产基地。是煤炭行业“煤矿坑道勘探用钻机”等标准的制定单位，获得授权的国家发明专利和实用新型专利60余项。

　　西安院研制生产的ZDY（MK）系列煤矿全液压坑道分体式、履带式钻机规格齐全、自成系列，形成了30余种钻进能力在50m—1000m的分体式钻机系列和10余种钻进能力在200m—1000m的履带式钻机系列，可满足不同钻进工程要求，并可根据用户要求进行个性化改造。

　　物探仪器  几十年来研发生产煤矿井下巷道顶底板、侧帮、掘进前方含水异常探测、小构造探测及矿井水情监测等各类物探仪器20余种，现已形成年生产700台套的能力，产品广泛应用于全国各煤炭企业，是国内生产矿井物探仪器种类最多、规模最大的单位。

　　地质灾害防治工程  各类建（构）筑物、管线和矿山等场地岩土工程勘察与测试；各类复合地基处理和桩基等工程的设计与施工；基坑支护和降水、防渗（帷幕）及注浆等工程设计与施工；采空区治理工程勘察、设计、施工及工后质量监（检）测；矸石山（尾矿库）治理工程勘探、设计、施工、监（检）测与监理；煤田防灭火、充填开采和绿色矿山等工程勘察、设计与施工；露天矿采排场边坡工程地质勘察、稳定性评价及综合防治；高边坡、滑坡等地质灾害治理工程勘察、设计、施工、监（检）测与监理；井巷（隧道）地质灾害的勘察与评价；井巷（隧道）穿越含水流沙层、泥状地质体（层）和松散砂卵砾石层等水平旋喷注浆支护工程勘察、设计与施工；井巷（隧道）穿越断层带、构造破碎带、溶蚀构造带和松散地质体等管棚注浆支护工程的勘察、设计与施工；人工地基工程质量检测；边坡、建筑基坑及露天矿边坡变形监测与评价；岩土工程室内外试验与测试。

　　地球物理勘探工程  地质构造：查明落差5m以上的断层，提供落差3—5m的断点，平面摆动误差控制在15m之内；查明主要煤层的赋存形态，深度误差不大于1.5%；查明幅度大于5m的褶曲；查明直径大于20m的陷落柱。煤层勘探：圈定主要可采煤层的赋存范围；查明煤层分叉合并范围，圈定原始沉积及后期冲刷形成的无煤及缺失带边界；查找主要可采煤层露头位置；预测主要可采煤层的厚度变化趋势；圈定主要可采煤层古河床、古隆起范围；探明区内火成岩侵入对煤层的影响范围；圈定多煤层自燃边界。矿井防治水：查明潜水面埋藏深度和新生界（第四系）厚度变化；探测区内煤系地层底部奥陶系灰岩顶界面；探测采空区和岩浆岩侵入体查明基岩面起伏形态，古河道、古冲沟延伸方向；了解基岩风化带厚度。

　　电磁法勘探工程  巷道顶底板含水构造及富水区探查；工作面顶底板含水构造及富水区探查；掘进工作面前方含水构造及富水区超前探测；基岩顶界面（松散层、风积砂、古河道、古冲沟）探查；煤矿水文地质补充勘探（断层、构造、含水层富水区及突水通道探查）；煤矿采空区探查；导含水陷落柱探查；水源地探查；煤田火烧区范围勘探。

　　煤层气开发工程  地面垂直井、水平分支井煤层气开发工程设计与施工；煤层气开发方案编制；煤层气开发井网优化设计；煤层气开发单项工程（钻井、压裂、排采）设计与施工；煤层气排采井生产管理、产能预测、井况诊断与修井作业。

　　钻井工程  煤层气定向钻井、水平井、对接井、分支井；煤矿井下沿煤层远距离瓦斯抽放孔、分支孔；大口径通风井、管道孔；矿山快速救援井；井下探放水钻孔；堵水注浆工程钻井。

　　西安院下设地质研究所、水文地质研究所、地震勘探研究所、电法勘探研究所、环境保护研究所、钻探技术研究所、钻探机具研究所、钻头技术研究所、物探仪器研究所、工程地质研究所、钻井技术与工程研究所、钻探技术与装备研发中心和物探技术与装备研发中心。

　　西安院目前是国内煤炭行业专业配置齐全、综合实力最强的专业煤矿水害防治技术研发与应用中心，引领着矿山防治水、井下超前探测、井下特殊工程施工与地质灾害综合治理等方面技术进步。国家安全监管总局副局长、国家煤监局局长赵铁锤在考察西安院时指出，多年来西安研究院发展思路清晰、发展目标明确，无论形势、组织机构如何变化，始终坚持为煤炭行业健康发展服务，为企业服务，为地方服务的宗旨，为国家煤炭事业和地方经济发展作出了贡献。

　　如何建设地质保障系统

　　1、全行业高度重视，提高认识，形成共识。

　　地质保障系统是遏制煤矿事故的关键。要形成全行业共识，领导重视，具体布置，认真规划，具体落实，解决实际问题。

　　2、加大科技力度，建设国家级重点实验室。

　　科技支撑永远是煤矿安全生产的基础，煤矿事故多发频发，找到科技的突破点，抓住关键，突出重点，建议建设国家级地质保障系统重点实验室，整合全国资源，思路清晰。

　　3、政策引导，加大投入，经济保障。

　　建议国家制定有关优惠政策，加大投入，保障地质保障系统建设的资金。

　　4、理论与实际相结合，解决煤矿实际问题。

　　5、强化监管，完善体制机制，强力推进建设。

　　6、落实煤矿主体责任，完善工作目标。

　　7、开展学术研讨，调动科技人员的积极性。

　　8、注重地质保障系统在应急救援建设中的作用。

　　国内外大量的案例说明，地质保障系统在煤矿应急救援中有独特的作用，地质保障系统在平时，具体指导工作，救援中节省时间，提高救援效率。

　　9、注重地质保障系统在数字矿山建设中的作用。

　　数字矿山建设是今后发展的方向，地质保障系统是数字矿山建设的重要内容，是基础的基础。

　　10、按规律办事，按规律指导工作，遏制煤矿事故。

　　据悉,由中国煤炭学会、中国煤炭科工集团有限公司、中国煤炭地质总局主办，中国煤炭科工集团西安研究院、中国地质学会、中国煤炭学会煤田地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会承办的2011西安——煤矿安全高效开采地质保障技术国际研讨会将于10月13—14日在中国西安举办。会议主要交流和展示国内外在煤矿安全高效地质保障技术领域取得的新理论、新方法、新技术、新装备。会议主题为：煤田地质与勘探；矿山水文地质与水害防治;地面与井下地球物理精细勘探;煤层气地质与勘探开发;煤矿瓦斯抽采技术与装备;地质灾害防治及评估;环境影响评价及治理;数字矿山。会议邀请来自中国、美国、加拿大、欧洲、澳大利亚、英国、波兰等国家的煤矿安全高效开采地质保障技术领域的杰出学者、专家作为特邀报告人。

　　（本版图片由西安研究院提供）