煤矿地质基础知识.pptx

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1、 第1页/共39页第2页/共39页 防治水工作原则：预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采。综合治理措施:防、堵、疏、截、排 地下水的基本知识 矿井充水条件 矿井水文地质观测及其水害的防治 水文地质第3页/共39页p基本知识l大气水、地表水、地下水 1、大气水：以气态（水汽）、液态（雨、云）和固态（雪、雹）存在于大气圈中的水。2、地表水：以液态聚积在江、河、海、湖中以及以固态存在于两极及高寒地带的水。3、地下水：以各种不同状态（气、液、固）存在于岩石空隙中的水。第4页/共39页l地下水分类及特征（一）按埋藏条件分类1、上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水。一般只能作小型或暂时性供水水源，对

2、矿山开发、建设几乎没有影响。2、潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，具有自由水面的重力水。第5页/共39页3、承压水 埋藏并充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。1）承压水特征：（1）承受静水压力；（2）补给区与排泄区不一致；（3）季节变化不明显。第6页/共39页p矿井充水条件 矿井水：流入井筒、巷道和工作面的水。矿井充水的主要因素：水的来源、涌水通道和影响水量大小的因素，它们是计算涌水量、预测突水的重要依据。一、矿井水的来源（一）矿体及围岩空隙中的地下水:有些矿体本身充满着地下水，这些水在开采时可以直接流入巷道，成为涌水水源。有些矿体本身不含水，但其围岩有较多的空隙并含有地下水，当

3、巷道与空隙相通时，成为涌水的水源。（二）地表水:地表水体包括：河流、湖泊、池沼、水库等。在评价地表水体对矿井充水影响时，需要考虑以下几个问题：第7页/共39页（三）大气降水的渗入1、矿井涌水程度与降水大小、降水强度和持续时间有关。2、矿井涌水量有明显的季节性变化。3、大气降水渗入量随开采深度增加而减少。（四）老窑水采空区或废弃巷道，由于长期停止排水而聚积的地下水称老窑水。老窑水的特点：1、像地下水库，且浅部分布较多。2、分布无规则，准确位置不易确定。3、酸性大，多为强酸性水。第8页/共39页二、矿井涌水通道分析（一）岩石的孔隙（二）岩石的裂隙（三）岩石的溶隙（四）人工通道第9页/共39页矿井水

4、的防治（一）地表防水q 慎重选择井筒位置q 河流改道q 铺设不透水人工河床q 修筑排水沟及堵漏（二）井下防水q 老窑及采空区积水q 灰岩水及岩溶陷落柱q 顶底板砂岩水q 断层及构造裂隙水 第10页/共39页影响煤矿生产的地质因素：q 煤厚变化q 构造变动q 岩浆侵入体q 岩溶陷落柱q 矿井瓦斯、地热、地压第四节 影响煤矿生产的主要地质因素第11页/共39页煤层厚度变化对煤矿生产的影响：影响采掘部署煤层厚度变化直接影响到煤矿开采设计和采掘部署。例如原为一次采全厚的煤层，由于煤层增厚必须改为分层开采。又如在已开拓区内，由于局部地段煤层出现底凸变薄或河流剥蚀使部分区段不可采，需要重新设计采区和工作面

5、。第12页/共39页影响采煤工艺我国的采煤工艺，按机械化水平的高低依次为综采、高档普采、普采、炮采，不正规开采等五类。煤层厚度的变化直接影响采煤工艺、采煤方法的选择。特别是综采对煤层厚度的稳定程度要求更高。如果煤层变薄甚至小于液压支架的最小高度时，需要增加破顶或破底工序，影响生产效率，甚至会因煤层变薄使工作面中断生产。第13页/共39页影响计划生产采煤生产是多工序按计划连续作业，如果回采工作面内煤层厚度变薄，会打乱原来的工作计划，使工作面提前结束造成采掘失调，工作面接续紧张。掘进率增高为探明煤层厚度变化，需多开巷道进行专门探测，使掘进率相应增高。采出率降低煤层厚度变化大，常造成回采工作中的面积

6、损失和厚度损失，从而降低了采出率。第14页/共39页褶曲构造对煤矿生产的影响(1)大型褶曲是矿井设计考虑的主要问题。(2)中型褶曲影响到采区的大小和采区巷道的布置。(3)小型褶曲它影响煤层平巷的掘进方向，从而影响工作面长度，给机械化回采、顶板管理带来一定困难。第15页/共39页 褶曲的处理大型褶曲（1）褶曲轴线作为井田边界。（2）大型褶曲在井田开拓部署中的处理方法。把总回风道布置在背斜轴附近，两翼煤层均可利用。把运输巷道布置在向斜轴部附近，用一条运输巷解决向斜两翼的运输问题。第16页/共39页中型褶曲以轴作为采区中心，向两翼布置回采工作面，工作面直接推过褶曲轴。当褶曲较宽缓，而规模不太大时，可

7、布置单翼采区，工作面直接推过褶曲轴部。小型褶曲（1）采面重开切眼生产。在小型褶曲发育地区，常见到煤层突然增厚或变薄，甚至不可采，使工作面无法通过，需要重新开掘切眼进行生产。（2）采面运输巷改造取直。煤矿要求运输巷在60m内不能有大的弯曲，弯曲过多无法使用。由于小褶曲存在，使煤层平巷弯弯曲曲，为满足生产要求，巷道需要改造取直第17页/共39页断层对煤矿安全生产的影响影响采区划分和工作面布置；影响掘进率造成无效进尺；给支护工作和顶板管理带来困难，易发冒顶事故；由于断层导水，容易引起透水事故；断层破碎带可能出现瓦斯聚集，易发瓦斯事故；第18页/共39页 断层的处理1开拓设计阶段对断层的处理井田边界和

8、采区边界的确定。凡是井田内遇到落差大于50m的特大型断层时多以大断层为界影响采区划分和工作面布置第19页/共39页平巷过断层：平巷过断层：当煤层平巷遇断层后，要求不改变巷道坡度而可改变巷当煤层平巷遇断层后，要求不改变巷道坡度而可改变巷道的方向过断层道的方向过断层，无效进尺无效进尺第20页/共39页构造变动对煤矿的影响构造变动对煤矿的影响 复杂开采技术条件及影响采掘部署；复杂开采技术条件及影响采掘部署；破坏煤炭储量；破坏煤炭储量；断层与褶曲地带容易发生事故；断层与褶曲地带容易发生事故；巷道遇断层时的处理巷道遇断层时的处理1、开拓设计阶段对断层的处理、开拓设计阶段对断层的处理 井田或采区边界的确定

9、井田或采区边界的确定井田：大断层作为边界，如落差井田：大断层作为边界，如落差100m或或50m，在两侧在两侧各留各留30-50m的煤柱，合为边界，减少煤炭损失。的煤柱，合为边界，减少煤炭损失。采区：较大断层作为边界，如落差采区：较大断层作为边界，如落差20m。井筒位置的选择：一般立井井筒要布置在倾角较大的断层下盘，以距离断层井筒位置的选择：一般立井井筒要布置在倾角较大的断层下盘，以距离断层 30-50m为宜；为宜；运输大巷的布置：遇大断层，可改向，但过断层后应尽快进入原设计层位。运输大巷的布置：遇大断层，可改向，但过断层后应尽快进入原设计层位。开采块段的划分：应尽可能将较大断层留在采面之间的煤

10、柱中，如走向断层划开采块段的划分：应尽可能将较大断层留在采面之间的煤柱中，如走向断层划 入阶段煤柱，倾向断层作为采区边界；入阶段煤柱，倾向断层作为采区边界；第21页/共39页2、巷道掘进阶段对断层的处理、巷道掘进阶段对断层的处理 应根据不同的地质条件和生产对巷道的要求分别采用不同的方法应根据不同的地质条件和生产对巷道的要求分别采用不同的方法 平巷过断层：可采用斜穿煤层顶、底板或顺断层面掘进；平巷过断层：可采用斜穿煤层顶、底板或顺断层面掘进；斜巷过断层：可采用斜穿煤层顶、底板或顺断层面掘进；斜巷过断层：可采用斜穿煤层顶、底板或顺断层面掘进；回采阶段对断层的处理：回采阶段对断层的处理：走向断层的处

11、理：当断层落差小于煤厚，挑顶、卧底而过；走向断层的处理：当断层落差小于煤厚，挑顶、卧底而过；当断层落差大于煤厚或采高，可分采；当断层落差大于煤厚或采高，可分采；倾向断层的处理：当断层落差小于煤厚，挑顶、卧底而过；倾向断层的处理：当断层落差小于煤厚，挑顶、卧底而过；当断层落差大于煤厚或采高，重开切割眼回采；当断层落差大于煤厚或采高，重开切割眼回采；斜交断层的处理：一般与处理倾向断层的方法基本相同；斜交断层的处理：一般与处理倾向断层的方法基本相同；第22页/共39页岩浆侵入体对煤矿生产的影响主要表现在以下三个方面：1减少煤炭储量，2使煤质变差，3破坏了煤层连续性。第23页/共39页v 煤层塌陷在一

12、定范围内失去开采价值，减少煤炭煤层塌陷在一定范围内失去开采价值，减少煤炭储量，缩短了矿井服务年限，井巷报废；储量，缩短了矿井服务年限，井巷报废；v 由于塌陷破坏煤层的连续性，给井巷工程的布置由于塌陷破坏煤层的连续性，给井巷工程的布置和施工，采煤方法和采掘机械的选择增加很多困难和施工，采煤方法和采掘机械的选择增加很多困难v 陷落柱穿透含水层时，将地下导水采掘工作面，陷落柱穿透含水层时，将地下导水采掘工作面，在地下水丰富的矿区内，将威胁生产安全；在地下水丰富的矿区内，将威胁生产安全；l岩溶陷落柱是指煤层下伏碳酸盐岩等可溶岩层，经地下水溶蚀形成的岩溶洞穴，在上覆岩层重力作用下产生塌陷，形成筒状或似锥

13、状柱体，简称陷落柱，俗称“矸子窝”或“无炭柱”。l岩溶陷落柱的影响第24页/共39页第25页/共39页第26页/共39页l瓦斯、地热、地压的影响 瓦斯：是伴随着煤炭的形成而生成，在煤矿生成中煤层及其围岩的瓦斯随着涌出，甲烷占绝大多数，其次是氮气和二氧化碳，其他成分较少。瓦斯虽然无毒，但是空气中含量较大时，会使人头痛呕吐、丧失行动能力，严重时会造成缺氧窒息死亡。瓦斯在一定浓度、温度下发生爆炸，也可能会发生瓦斯突出，事故的发生可能会有大量的人员伤亡和财产的损失，是目前我国煤矿的最大安全隐患之一。地热又称地温，系指地球内部的热量，地热来源有两方面：一是太阳的辐射热；二是地球内部的热能。地温所引起的热

14、害不利于井下机电设备的散热，造成采掘工作面温度升高，使井下工作环境的恶化。地压系岩体开挖后，破坏了原岩应力平衡状态，岩体中应力重新分布，使围岩变形、移动和破坏的力。地压会对巷道的稳定性造成影响，特别是冲击地压对井下生产的破坏时巨大的。第27页/共39页第五节 矿图主要地质图件地质工作者通过现场编录及生产勘探取得大量地质原始资料，并经过对这些资料分析研究及综合整理，编制出反映各种地质特征(如煤层赋存情况、地质构造及水文地质情况等)、勘探工程和井巷采掘工程的布置情况及其相关资料的图件，称为地质图件。它是编制矿山设计、制定生产计划、指导采掘生产及矿产储量管理等的主要依据。根据煤矿生产的实际需要，本节

15、主要介绍与煤矿生产有关的主要地质图件，包括地形地质图、地质剖面图、水平切面图、煤层底板等高线图、煤岩层对比图、地层综合柱状图及水文地质图等。第28页/共39页（一）（一）地形地质图地形地质图1、概念、概念地形地质图是表示研究区的地形特征、地层、矿层分布、岩层产状及地质构造特征的图件。在新地层覆盖区，把上覆岩层揭去，反映基岩面的各种地质现象的地质图件称为基岩地质图。2、内容、内容地形地质图是以地形图为底图，通过地质调查及生产勘探而编制成的图件。煤矿生产过程中的地形地质图采用的比例尺一般为l：10000或1：5000，在地质构造复杂的地区可采用1：2000的比例尺。图中内容包括地形地物、地质界线、

16、勘探工程及其它。地形地物主要有地形等高线、地面建筑物、构筑物、地表水体、公路、铁路、桥梁、车站、三角点、高压线、经纬线及指北方向等。第29页/共39页地质界线包括各时代的地层分界线(系、统、组)、不整合面界线、滑坡范围、标志层、矿层露头线、褶曲轴线、断层线及岩层产状等。各种地质界线必须注明其代号或名称，如地层系统编号、标志层及矿层的编号、褶曲及断层名称等，如有火成岩的侵入或喀斯特陷落柱出现，应圈定其在地表或基岩面上的分布范围。勘探工程包括钻孔、坑探工程(探槽、探井、探巷)、井筒位置、主要老窑等。其它包括井田边界、剖面线、勘探线及其编号、井筒标高、矿体采掘范围、最高洪水水位线、图名、图签、图例和

17、比例尺等。3、作用、作用地形地质图是煤矿矿井设计和生产的基本图件之一；是设计部门用来选择运输干线及供电线路，确定井口、工业广场、建筑石料场等位置，考虑保护农田，寻找水源等不可缺少的图件；是生产部门用来编制井上下对照图，注意地下开采对地表的影响，防止建筑物布置在煤层的上部造成压煤现象等的重要图件；是勘探部门布置生产勘探工程等工作必备的基础图件。第30页/共39页（二）地质剖面图（二）地质剖面图1、概念、概念所谓地质剖面图，是指沿铅垂方向，将大地切开，反映切开断面上岩层及构造形态的图件，其中沿岩层走向切的剖面叫纵向剖面，沿岩层倾向切的剖面叫横向剖面。由于横向剖面反应构造形态最清楚，因此地质上讲的剖

18、面图一般是指横向剖面图。生产矿井一般是沿勘探线或主要巷道轴线方向编绘地质剖面图，以反映煤层的构造形态及其与井巷工程之间的关系。剖面图是分析地质构造，编制其它综合地质图件，进行采掘设计，确定煤柱留设和布置矿井地质勘探的基础资料。第31页/共39页2、内容地质剖面图的主要内容包括：剖面切过的地形、地物、经纬线、水平标高线；地层界线、断层、火成岩侵人体、喀斯特陷落柱；煤层、标志层及其名称和编号，其它有益矿层；勘探工程，并注明钻孔编号、孔口标高、终孔深度、煤层及夹矸厚度；小窑、生产矿井井筒、井巷工程、采空区、井田边界、保安煤柱线及开采水平高程线。地质剖面图应注明剖面线方向、比例尺、图例和图签。3、作用

19、地质剖面图的作用在于它能直接反映研究区构造特征和煤层赋存情况、地质体的空间特征，反映对煤层和构造的控制和研究程度，为生产设计及实施勘探工程提供依据，同时它也是编制其它地质图件的基础。矿井勘探及生产过程中的地形地质图、煤层底板等高线图、水平切面图等一般均根据地质剖面图来编制。第32页/共39页（三）水平切面图1、概念反映某一水平地质情况和井巷工程的图件，称之为水平切面图。在煤矿生产中，水平切面图是沿某一开采水平进行编制的。2、内容（1）地质界线图上要反映该水平所切过的各煤层、标志层、含水层、地层界线、断层的迹线、煤层的厚度及产状、褶曲轴线、火成岩在该水平的分布范围、水平面切过的喀斯特陷落柱边界线

20、等。（2）井巷及勘探工程图上要反映该水平所切过的及其附近的所有工程，包括：该水平切过的井底车场、运输大巷、石门、煤巷、井筒及钻孔等。（3）其它主要有：地质剖面线、经纬线、指北方向线、井田边界线、煤柱线等3、作用由于水平切面图能反映该水平全部地质情况及井巷工程，所以它是煤矿生产中运用最广、作用最大的图件之一。特别是在煤层层数多、层间距小、地质构造较复杂、倾斜及急倾斜煤层地区，它是该水平开拓布置、井巷设计和掘进施工不可缺少的图件。同时，水平切面图常作为矿井生产设计该水平巷道系统的底图。第33页/共39页（四）煤层底板等高线图1、概念煤层底板等高线图是反映某一煤层空间形态特征的图件。它是利用煤层底板

21、等高线(底板相同标高点的连线)来表示煤层在空间的起伏及断裂情况。它可以帮助我们了解煤层层面的立体概念，掌握煤层产状变化和地质构造变化，是煤矿生产中最重要的图件之一。一般生产矿井，特别是倾斜和缓倾斜煤层矿井都必需编制这种图件。2、内容煤层底板等高线图一般采用的比例尺为l：10000或1：5000。构造复杂的井田、井型较小的矿井及反映一个采区或采面的煤层底板等高线图，一般采用1：2000的比例尺。图件中主要包括以下内容：（1）地形地物地面河流、铁路、主要地物(如工业广场、居民点、高压线路)及地形等高线等。（2）地质界线煤层露头线，煤层风氧化带界线，煤层分叉界线，火成岩侵入界线，陷落柱界线，古河床冲

22、刷煤层的界线，煤层底板等高线，断层与煤层的交线及断层的编号、倾角和落差，褶曲枢纽线等。第34页/共39页（3）井巷工程穿过编图煤层的全部井上下钻孔、勘探线及编号、生产矿井的巷道、老窑及采空区范围、井简(主、副、风井)的位置、井下回采工作面范围及编号、回采进度界线及探煤点煤厚等。（4）其它经纬线、井田边界线、见煤钻孔小柱状，其中包括见煤点煤层底板标高和煤层厚度及夹矸厚度(均以真厚度表示)、煤质主要指标小表、储量分级线、块段界线及编号、储量计算块段表(包括块段内平均倾角、平均厚度、储量级别及储量)等。3、作用煤层底板等高线图是煤矿井巷布置、编制生产计划、安排采掘生产的重要依据；是分析地质构造规律、

23、布置生产勘探、进行储量计算的基础图件；同时，编制煤层顶板岩性分布图、瓦斯地质图等分析图件，均以其为底图进行编制。第35页/共39页（五）地层综合柱状图将工作区所见的地层，根据其岩性、厚度及间距等，按先后次序自上而下综合成柱状，称之地层综合柱状图。地层综合柱状图主要反映工作区的地质时代、各地层的厚度、岩性及煤层等情况。比例尺一般为1：2001：1000，对标志层、煤层要适当放大比例。其图中内容包括地层单位、岩性柱状、地层厚度、岩性描述等。地层综合柱状图是在地层及煤岩层详细对比的基础上，经过大量的原始数据的统计和综合而绘制出来的。在原始资料统计时，必须排除断层的影响，也不要把原生沉积变化误认为有断

24、层通过。第36页/共39页地层综合柱状图的编图方法比较简单，首先确定柱状图的比例尺，然后按一定的格式画好图头，从下到上，由老到新将地层单位、岩性柱状、地层或煤岩层厚度、岩性描述等项逐一填人有关栏内。在编图时应注意：岩性柱状要用规定的符号表示；如有不整合面或假整合面出现，要在岩性柱状图中表现出来；煤岩层的厚度一般要采用平均值，为了了解煤岩层厚度的变化情况，可将它的极值(最大值及最小值)写在厚度栏内；岩性描述应尽可能详细，并将标准化石或常见化石列出。第37页/共39页（六）煤岩层对比图将各种勘探工程所见到的煤岩层作成小柱状图，并选择其中主要煤层或标志层的底板为基准线，进行连线对比，称之为煤岩层对比图。（七）水文地质图生产矿井最常见的水文地质图有充水性平面图、矿井富水性图、水文地质剖面图。其中，水文地质剖面图除反映地质情况外，还应反映许多水文地质内容，例如含水层的分布、地下水的水位、地下水的流向、泉和溶洞的分布及必要的抽水资料等。第38页/共39页感谢您的观看！第39页/共39页