是研究和解决矿山建设和生产过程中所出现的地质和水文地质问题

 新闻动态     |      2019-12-08 19:14

一、什么是矿山地质工作

为矿山生产建设服务的地质工作,或者说,矿山建井开始至矿井报废关闭期间的一切地质工作,就叫做矿山地质工作。;其性质有二:一是直接服务于矿山生产建设;二是贯穿于矿山开发的全过程。

二、矿山地质工作的目的:是研究和解决矿山建设和生产过程中所出现的地质和水文地质问题:1.保证矿山生产顺利、安全;2.充分利用资源、延长矿山服务年限。

三、矿山地质工作的基本任务1.研究矿区、井田的地质、水文地质情况,查明影响煤矿正常生产和建设的地质因素。2.研究煤层的赋存状况、煤的物理化学性质,掌握煤层、煤质的变化规律。3.分析矿井充水条件、预测矿井涌水量,预防和处理水文地质问题。4.提供矿井生产、基本建设及新井移交生产所需要的地质、水文地质资料,及时提交地质说明书、参加采掘设计的审查和生产计划的编制。

5.根据地质情况,与生产部门密切配合,指导掘进和回采工作的合理进行,监督煤炭资源的充分开采。

6.掌握地质储量变化,进行矿井储量管理,组织补充勘探,增加矿井储量,延长矿井服务年限。

7.研究和调查煤系地层中伴生矿产的赋存情况和利用价值。

四、矿井地质工作阶段的划分建井地质工作:新井移交以前的地质工作;生产地质工作:新井移交以后的地质工作。

五、矿井地质工作的特点和要求

1.要密切联系实际2.要及时发现和处理问题3.要提供准确的地质资料。4.要预测可能发生的地质变化

井巷地质编录地质编录:全面收集和系统整理原始地质资料的工作。分为原始地质编录和综合地质编录两种。

原始地质编录:观察研究地质现象的现场记录和观察研究手段的记录。包括现场编录和整理两部分。

综合地质编录:编制各种综合地质资料的工作。包括编制各种地质图件、各类地质说明书、地质报告。地质总结和地质预报等。

矿井原始地质编录:用文字和图表的形式记录和描绘矿井原始地质资料的工作。矿井原始地质编录包括:井筒、巷道、回采工作面及井下钻孔编录等。

1.1井巷地质编录的内容及要求一、井巷原始地质编录的内容包括文字、图表和实物等三方面资料。1.文字资料2.图表资料3.实物资料二、井巷地质编录的基本要求1.经常及时2.准确全面3.系统统一4.重点突出

1.2井巷地质编录方式及其选定依据

一、井巷工程地质编录方式

概括起来有观测点式、剖面图式、断面图式、切面图式、展开图式和矿井数码影像(立体摄影)编录等六种方式。

1.观测点式编录适用于构造简单、煤层稳定的矿井或块段。2.剖面图式编录是地质编录的一种基本形式,及连续观测绘制井巷一壁地质剖面图3.断面图式编录适用于地层层位稳定的岩巷和能够揭露煤层全厚的急倾斜煤层巷道。4.切面图式编录适用于巷道不能揭露煤层全厚的急倾斜煤层平巷编录。即沿巷顶或巷底连续观测绘制其水平地质切面图。5.展开图式编录适用于构造极复杂、煤层极不稳定、巷道两壁地质现象极不一致的块段。即连续测绘井巷多壁展开地质图。其展开方式有:两壁一顶展开图两壁一底展开图掘进头两壁展开图掘进头两壁一底展开图巷道转弯展开图巷道起伏展开图

二、井巷地质编录方式的选定依ju1.地质条件的复杂程度2.煤层倾角3.煤层厚度及其稳定情况4.巷道类型

1.3井巷编录步骤与方法

一、熟悉巷道预想地质剖面和邻近勘探线剖面二、确定编录壁和编录高度三、对编录巷道进行全面概略观察四、标定编录起点及终点位置五、在观测壁上挂观测基线

观测基线:在编录过程中,巷壁上挂的一条基准线(即皮尺)。作用:确定剖面的空间位置、控制距离、实测地质界线和巷道形状等。

观测基线的几种挂法:1.水平(及固定标高)基线:适用于水平或坡度较小的巷道2.平行(巷顶底)基线:是一种随巷道起伏,与巷顶(或巷底)平行的观测基线。适用于坡度较大、且坡度不一致的巷道。3.既不水平也不平行基线:此种方法适用于起伏比较频繁的巷道。4.不连续基线:适用于短距离内坡度起伏变化很大的巷道。这类巷道坡

度变化不仅频繁,而且急剧,所以测量点较密,故可充分利用测点来控制。为减少误差,挂基线时要注意两点:基线的起点和终点应与测点取得联系,最好都落在测点上,以便校核距离;基线的各种数据(如方向、坡度及距巷顶、巷底尺寸等)应记录清楚,并在现场绘出草图。

六、观测、记录和描绘巷道壁地质现象具体包括三个方面:1.观测点的选定与描述:

2.地质界线的实测具体方法概括为:实测地质界面控制点法:。实测地质界面控制点与视倾角法:实测小柱状控制地质界面法:3.绘制巷道剖面实测草图及细部素描图编录步骤、编录方法概括起来为:

A、编录步骤a、准备工作:下井前熟悉资料、工具准备、人员分工;

下井后悬挂基线、踏勘分层

b、详细描绘:现场实见地质现象按比例绘草图,并作必要的注记c、资料整理:建帐、建卡、成图

B、编录方法a、实测层面控制点法(当构造复杂、岩性及其厚度变化大时,一定要用此法)b、基线与视倾角法(当岩层、厚度及产状稳定时,可用此法)c、观测点柱状法(当层位稳定、产状平缓、层次较多时用此法)

C、编录内容岩石命名、岩性描述(包括颜色、成分等)、厚度、产状、化石等;构造位置、性质、产状及其它特征等;岩浆侵入体形态、成分、产状等。

1.4穿层井巷地质编录

穿层巷道包括:立井、穿层斜井、穿层平硐和石门等。

特点:不论是铅直、倾斜或水平,它们都是穿层掘凿的。这些巷道对研究井田构造、含煤岩系及其含煤性等具有重要意义。

观测重点:所穿过的岩层层序、岩性、厚度及岩层间的接触关系,岩石内部结构构造特征等。

一、立井井筒地质编录井筒一壁(柱状剖面)地质编录

二、适用条件:地质条件简单、断层稀少、岩层倾角较小的地区。

注意:1.编录面要尽量垂直地层走向;2.煤岩层按实际控制点画,图上倾角为煤岩层视倾角;3.测绘时要充分利用测量点,以控制实际标高;4.煤岩层产状要实际测量;5.煤岩层层位(各分层)均要采取标本,认真描述;6.必须在现场按比例绘制好草图,并详细记录。

剖面与水平切面图相结合的方法适用条件:岩层倾角较陡或地质条件较复杂的地区。注意:1.水平切面的标高选取,以不漏掉岩层为准;

2.测产状、量水平宽度、岩性描述,均要详细记录;3.水平切面图上要有指北针和剖面方向,且剖面方向要尽量与岩层走向垂直,以便绘制井筒剖面图(

井筒展开图式编录此法适用于地质构造复杂、岩性变化大的井筒。

二、石门地质编录概念:石门是垂直或接近垂直地层走向的水平巷道(石门的类型可分为:井田中央石门、采区石门、回采工作面石门;从用途(分地质和生产)上讲,其编录资料是分析构造、对比煤层的主要依据;同时也是采区设计、巷道布置及其施工不可缺少的资料。

1.5顺层巷道地质编录

概念:沿着相同岩石层位掘凿的井筒或巷道。顺层井巷有:顺层平硐、顺层斜井、运输大巷、总回风巷、采区上下山及所有的沿煤巷道。

观测的主要内容:煤层厚度、结构、产状,宏观煤岩类型(光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤、暗淡型煤)及煤岩组分(镜煤、亮煤、丝炭、暗煤),顶底板岩性及其变化,所见构造及其它地质现象(侵入体、岩溶陷落柱等)。其基本编录方式一般采用剖面图式、观测点式或断面图式。

1.6回采工作面地质编录

基本任务:查明工作面内的地质变化及其发展趋势,指导回采工作的正常进行;测量煤厚、丈量采高,计算回收率,监督煤炭资源充分开采,为厚煤层的合理分层开采提供依据。

观测内容:随着工作面的推进,要不断地观测工作面出现的地质构造、煤层厚度、结构及其变化,顶板岩性、结构、产状及裂隙情况,以及其他影响回采的地质因素等。

编录方式:观测点式、剖面图式。

1.7原始地质资料整理

出井之后,必须及时进行整理,一般要求是:当天资料当天整理完毕,最迟不能超过两天。

一、检查、补充和誊清地质记录;二、清绘原始地质图件;三、建立原始地质资料档案(台帐要分门别类、系统),(最好建立地质数据库);四、填绘原始地质资料(就是将构造及地质数据填绘到各种综合性地质图件中)。

1.8矿井地质制图

矿井地质图件编制依据:勘探(包括资源勘探和矿井地质勘探)资料、矿井建井地质资料、矿井生产中所获的地质资料。

矿井地质图件编制要求:整洁美观、内容齐全、精度、比例尺符合标准。

一、矿井地质剖面图主要内容有:

1.图名、比例尺、高程网、剖面方向、图例图鉴;2.地形部分:地形地物(如铁路、房屋、河流、水库及主要公路等);3.勘探工程:钻孔、探槽、探硐等;4.井巷工程:包括生产井和小煤窑的巷道及采空区等;5.各种界线:井田边界线

、采区边界线、保安煤柱、经纬对应线等;6.地层和构造:标志层、煤层、地层分界线及断层、褶皱等构造形迹线;7.其它地质现象:岩浆侵入体、岩溶陷落柱等。

用实测资料编制剖面图方法与步骤:1.图幅与比例尺的确定2.方向、高程网(即等高线)绘制和准线(经纬线)投绘:3.投绘地形剖面:4.投绘勘探工程和井巷工程5.对比连线:6.审核、清绘:用水平切面图编制剖面图

1.9水平切面图

是急倾斜、多煤层开采矿井及构造复杂矿井的必备图件。主要内容:经纬网、图名、图例、图签、比例尺、指北针、勘探线及井田边界线等;勘探工程方面:能反映该水平的所有勘探工程;井巷工程方面:该水平的所有井巷工程;

地质内容:煤层、标志层及构造的产状,地层界线等。

一、用实际资料编制水平切面图编制方法与步骤:1.根据需要确定编制水平、范围、比例尺(确定图幅大小)2.绘制经纬网、指北;3.投绘本水平的勘探工程、井巷工程;4.投绘地质资料(煤岩层界线、构造线等)5.分析对比连线成图。

1.10煤层底板(或顶板)等高线图

是煤层底界面与一组水平面交线的垂直投影图。又称煤层构造平面图或煤层图。

一、主要内容

1.经纬网、图名、图例、图签、比例尺、指北针;2.勘探工程:勘探线、钻孔及其控煤工程(探槽、探硐等);3.所有井巷工程:主井、副井、风井,石门、大巷、车场及采空区,老窑、小窑及其巷道;4.地质资料:煤层露头线、底板等高线、煤层结构小柱状,构造(断煤交线、褶曲轴线),冲刷带、陷落柱、火成岩分布情况,风氧化带界线;5.铁路、主要公路,河流及地表其它水体,村镇及工业建筑物等;6.井田边界线、老窿警戒线、不可采区边界及各种保安煤柱等。

二、编制步骤

1.资料准备(包括钻孔、剖面图、素描图、煤厚资料及构造等);2.确定图幅比例尺,绘经纬网;3.投绘地质资料、井巷工程、勘探工程等(见主要内容,按坐标投绘);4.绘制等高线。

研究煤矿开采地质条件和安全地质条件的意义是:保证煤矿生产建设正常、安全进行和高速发展,保证国家煤炭资源的合理开发利用,保证煤矿企业经济效益提高的关键。

2.1煤矿开采地质条件

一、煤层厚度变化它影响采区合理布置、采煤方法的正确选择、储量的正确计算、煤炭资源的充分回收,生产计划的正常安排和各种经济技术指标的全面完成。煤层厚度类型1按煤层结构分类煤层厚度——煤层顶底板岩层之间的追垂直距离。依据煤层结构,将煤层厚度分为总厚度、有益厚度、可采厚度、最低可采厚度。

1)总厚度——煤层顶底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和。2)有益厚度——煤层顶底板之间所有煤分层厚度的总和。3)可采厚度——在目前经济技术条件下可以开采的煤层厚度。4)最低可采厚度——在现代经济技术条件下可开采煤层的最小厚度(即可采厚度的下限标准)。它主要取决于煤层产状、煤质、开采方法以及国民经济需要程度。

2.按煤层厚度分类1)极薄煤层:0.3-0.5m2)薄煤层:﹥0.5-1.3m3)中厚煤层:﹥1.3—3.5m4)厚煤层:﹥3.5——8.0m5)巨厚煤层:﹥8.0m

3.按煤层形态分类1)层状煤层——煤层连续,其厚度变化不大2)似层状煤层藕节状煤层——煤层基本连续,厚度变化较大,可采面积大于不可采面积,形状似藕节串珠状煤层——煤层大致连续,厚度变化大,可采面积小于不可采面积大致相当,形状似捻珠瓜藤状煤层——煤层不完全连续,厚度变化大,可采一般面积与不可采面,可采媒体分布稀散,形状似瓜藤3)不规则状煤层

鸡窝状煤层——煤层断续,形状不规则,呈鸡窝状。其可采媒体的面积多小于不可采媒体的面积,当规模较大时,具有开采价值扁豆状煤层——煤层断续,形状不规则,呈扁豆状。可采媒体规模较小,一般不具有开采价值

4)马尾状煤层——煤层分叉以至尖灭,形似马尾

4.按煤层稳定程度分类1)定性情

况:稳定煤层煤层厚度变化很小,变化规律明显,结构简单至较简单,全区可采或大分可采;较稳定煤层煤层厚度有一定变化,但规律较明显,结构简单至复杂,全区可采或大分可采;不稳定煤层煤层厚度变化很大,无明显规律,结构复杂至极复杂,全区大部分可采或局部可采;极不稳定煤层煤层厚度变化极大,呈透镜状、鸡窝状,一般不连续,很难找出规律,可采块段分布零星。

煤厚变化的原因地壳沉降速度不均衡、聚煤沼泽基底不平、河流海浪冲蚀和构造积压等原因。

原生变化——在泥炭堆积过程中,由地质作用而引起的煤层形态和煤层厚度的变化。

后生变化——泥炭层被新的沉积物覆盖之后,由构造变动或河流海浪冲蚀等后期地质作用所引起的煤层形态和煤层厚度的变化。

1.地壳不均衡沉降由地壳沉降速度不均衡引起的煤厚变化常具下列特点:

1)煤层层数增多,但煤厚渐渐变薄,煤层发生分叉的方向常是地壳沉降幅度和速度增大的方向;

2)向着沉降幅度和速度增大的方向,煤系的总厚度和煤层的夹矸层数及煤层中的矿物质含量也有增大的趋势。

2.泥炭沼泽基底不平泥炭沼泽基底不平所引起的煤厚变化现象常见于煤系最底部煤层,并具如下特点:

1)煤层底面起伏不平,而煤层顶面则是平整的;2)煤层变薄方向指向基底凸起方向;3)煤系底部煤层、夹矸被基底隆起地段所隔开而呈现不连续现象。

3.河流海浪冲蚀冲蚀作用可分为同生冲蚀和后生冲蚀两种。

同生冲蚀是指泥炭堆积过程中,顶板未形成前发生的冲蚀。这种冲蚀的特点是规模不大,冲蚀带以砂质为主,常含有煤的碎块,它们和煤层有着共同的顶板。剖面上呈上平下凸的透镜状,平面呈弯曲的条带状。

后生冲蚀是指煤层顶板形成以后的冲蚀。这种冲蚀作用常常规模较大,它不仅冲刷掉煤层和煤层顶板岩层,有时冲蚀到煤层底板及其以下的地层。这种冲蚀带的分布范围较广,常造成无煤带或不可采区。

4.构造挤压:由构造挤压所引起的煤层厚度变化特点是:1)在煤层增厚或变薄带中,煤层的夹矸常和煤炭物质混杂一起,造成煤的灰分增高;2)煤层顶底板多不完整,裂隙发育,有时与煤层互相穿插;3)煤层结构全被破坏,煤变成碎粒状或鳞片状,常可见到光滑的挤压面和不规则的小褶曲;4)沿煤层走向或倾向煤层增厚带和变薄带相间交替出现。5.其他因素引起的煤厚变化

石灰岩地区的岩溶塌陷造成陷落柱或淤泥带、岩浆侵入体等也能破坏煤层的完整性,

煤厚变化对生产的影响:煤厚变化对生产的影响主要有以下几个方面:1.影响采掘开拓部署2.影响计划生产3.增加巷道掘进率4.回采率降低

煤层的观测1.观测的基本要求1)一切穿层巷道揭露煤层的地点,均应作为煤层观测点,进行仔细观测和详细描述,并建立观测卡片或档案;2)一切沿可采煤层的顺层巷道,煤层观测点的间距应根据煤层稳定程度确定

煤层稳定程度稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层

观测点间距>50≤100>25≤50>10≤25≤10

3)工作面回采过程中,每隔7~10天或每推进一定的距离,相当于一个产量验收期,应在回采工作面布点观测煤层情况。

2.观测的主要内容

煤层观测描述内容:1)煤层结构2)煤层厚度3)煤层顶底板4)煤层煤质5)煤层含水性煤层的含水性一般分为干燥、潮、湿和含水等四种情况;6)煤层产状3.观测的一般方法煤层厚度变化的探测1)煤层分叉尖灭的地质特征和规律

煤层分叉尖灭有如下地质特征和规律:煤层分叉尖灭具有一定的方向性和分带性煤层接近分叉尖灭时,煤质发生变化;分叉煤层顶底板岩性变化大煤层分叉尖灭的形式

2)煤层分叉尖灭的探测方法

煤层呈多层次的且较稳定的分叉,可采用沿主要稳定煤层掘煤巷,然后用井下钻探探测各分叉煤层。煤层呈稳定程度不同的分叉,在主分叉层布置巷道,对其它达可采厚度的次要分叉层,采用钻探、巷探等手段探明可采范围,并按照自上而下的顺序回踩。

3.煤层底凸薄化特征及其探测

所谓煤层底凸薄化:是煤层底板凸起而造成的一种煤层变薄尖灭现象。圈定薄煤层的不可采地段,确定厚煤层的厚度变化范围,为调整工作面布置,制定出过变薄带的措施,确定分层回采的次数和采高,提供比较可靠的煤厚资料,这是煤层底凸薄化探测的主要任务。

1)特征:煤层底板凹凸不平,顶板正常平整;

煤层向泥炭沼泽凸起部位逐渐变薄和尖灭。煤分层或夹矸层超覆于基底凸起之上,煤层层理为基底凸起面所拦截;4)煤层底凸薄化主要发生在含煤地层的底部煤层中,上部煤层很少出现。

2)探测煤主要靠巷道揭露之后,再采取井下钻探和巷探手段,

3.煤厚复杂变化的探测

煤厚复杂变化是指原始沉积和后期改造叠加造成的煤厚变化。。所谓边探边掘,是指在分析研究勘探资料的基础上,以各可采见煤钻孔为向导,沿含

煤层位送巷,把开拓掘进作为生产勘探,揭露地质构造,查明层位变动,探测开采水平内可采煤体可能分布的区段,然后再用钻探确定其实际位置。所谓边探边掘边采,是指在找到可采煤体之后,首先掘进探煤巷道,实际圈定可采范围,然后根据圈定的开采范围,掘进采煤准备巷道来组织生产。

二、矿井地质构造

矿井地质构造研究的意义

矿井地质构造主要包括褶曲和断层两个方面,地质构造不仅本身严重影响煤矿生产建设,而且还对其它开采地质条件起着明显的控制作用,直接影响矿井开拓和开采。因此研究地质构造对煤矿具有普遍实际意义。

地质构造对煤矿生产建设的影响有:1、影响井田规模和井田划分;2、影响开拓部署;3、影响掘进率4、影响采面正常生产5、影响安全生产。

矿井地质构造的等级划分

按其规模的大小和对生产的影响程度不同,1、大型构造:2、中型构造:3、小型构造:

矿井地质构造的研究步骤生产矿井对地质构造的研究大致可分为观测、判断、预测和处理等四个步骤。1、观测:是指对巷道已揭露的地质构造现象进行观察、测量、记录、描绘和摄影等项工作。这是一项基础工作,务必扎实抓好。2、判断:是指对揭露尚不充分的地质构造,根据与它有成因联系的各种地质标志,通过综合研究、分析对比,对他的存在、性质和规模作出切合实际的辨认。3、预测:是指对部分揭露或未揭露的地质构造,根据地质理论和已掌握的地质规律,提出的预见性认识。4、处理:是指针对已查明的地质构造特点,为克服和减少对生产的不利影响,所采取的相应技术措施和办法。褶皱构造

1、褶皱构造的识别标志即:1)地层层序对称性重复;此为判明褶皱构造的确定性标志,适用判别一切褶皱。2)岩层产状的规则变化。此为可能性标志。

2、褶皱构造的观测描述描述内容为:1)枢纽位置、倾伏方向和倾伏角及其延展情况;2)褶曲的宽度、幅度、两翼煤层和轴面产状要素;3)褶皱与断层、节理(包括瓦斯富集、水的赋存情况)及煤厚变化的关系。3、褶皱轴的判断、探查与处理

2)枢纽的推测方法根据上部已采煤层推测2根据构造迹线推测根据褶曲两翼产状推测实测控制与外推相结合3)枢纽的探查方法巷探井下钻探

4.褶皱构造观测、判断时应注意的问题

1)注意煤岩层层位的分析和对比。2)注意褶皱的不协调性。相似褶曲(等倾斜线互相平行且等长,褶皱层的内弧和外弧得曲率相等,即相似褶皱面倾斜度基本一致)延展较深;平行褶皱(等倾斜线向内收敛,并与褶皱面垂直,各线长短大致相等,褶皱层厚度不变,内弧曲率大于外弧)延展较浅。3)注意褶皱发展成断层的可能性。4)注意倾伏褶皱倾伏端煤层底板等高线的曲率。5)注意倒转褶曲的正常翼和倒转翼。

1、断层出现前的可能征兆

断层出现前,可能遇到的征兆主要有:1)煤、岩层产状发生显著变化,伴生、派生褶皱发育;2)煤层顶、底板出现不平行现象;3)煤层出现厚度变化、揉皱和破碎现象;4)煤层顶、底板中节理显著增加;5)瓦斯涌出量明显增加;6)煤岩层出现滴水、淋水、涌水现象。

2、断层的识别与观测1)断层的识别

井巷中识别断层主要是根据地层和构造两大标志。地层标志:。注意:断层造成的层位缺失,仅限于断层附近;而不整合或假整合所造成的层位缺失具有区域性;断层造成的地层重复具有顺序行;而褶皱所造成的地层层序重复具有对称性。构造标志:

2)断层的观测内容与方法

断层位置的确定:断层面特征的观测:断层带特征的观测断层面两侧岩层层位、产状、伴生和派生构造的观测:断层产状与断煤交线的测量:断煤交线的特点(什么叫断煤交线?断层面与煤层顶面的交线):A.断层与煤层共有,既在断层面上,又在煤层面上;B.一般与煤层走向线不一致,只有走向断层这一特例(两者重合为一);C.是两断盘煤层的起始线或终止线;每条断层均有两条(上、下盘)断煤交线;D.其方向受断层产状和煤层产状的控制,局部近似直线,总体为一曲线;两(上、下盘)断煤交线局部近于平行,总体趋于相交。

断距的测量:断层的描述:3)断失盘煤层的寻找

所谓断失盘煤层的寻找:是指确定断层性质和断距、为巷道掘进指明前进方向的工作。

方法主要有以下几种:1)层位对比法构造形迹判定法A.牵引褶皱:B.羽状节理C.帚状构造:D.擦痕和阶步:E.断层泥与断层角砾F.平行小断层:规律类推法作图分析法生产勘探法A.巷

探:B.井下钻探

煤系中岩浆侵入体的特征

1、岩浆侵入体的产状特征

1)岩墙:是指岩浆沿断裂侵入形成的墙状不整合浅成侵入体。其中规模较小形状复、

杂者称为岩脉。2)岩床:是指沿层理面或软弱层位侵入形成的层状浅成侵入体。从中心到边缘,侵入体的分布规律是由厚变薄、逐步分叉尖灭,最后形成一些孤立的小侵入体。这是因为远离中心,岩浆来源枯竭,加之岩浆温度、压力降低,熔蚀贯入能力锐减,岩浆只能沿煤层层理和裂隙穿插延伸、扩展、尖灭,

2、岩浆侵入体的接触变质特征当岩浆侵入或接近煤层时,在高温、挥发物质和动压作用下,引起煤的变质称接触变质。。一般的:1)岩墙影响范围小,岩床影响范围大;2)侵入体越大,煤变质越深,影响的范围越广;3)侵入体对其上部煤层影响较大,对其下部的煤层影响较小;4)煤层离侵入体近则变质深,远则变质浅,煤层离侵入体由近到远形成从高至低的变质带;5)基性岩浆粘度小,易流动,对煤层接触变质影响较大;酸性岩浆粘度大,不易流动,影响较小。

岩浆侵入煤层的一般规律

1.岩浆侵入通道

岩浆从岩浆源向上侵入,需要断裂作通道。对于岩浆侵入和对侵入体分布起控制作用的断裂,是岩浆侵入期前或侵入期间所产生的断裂;而岩浆侵入期后所产生的断裂对岩浆侵入和对侵入体的分布不起控制作用,但对先成侵入体起切割和改造作用。

2.岩浆选层侵入

岩浆沿断裂通道上升过程中,还会要沿层理面、层滑面和软弱层位发生侧向顺层侵入。浆侵入煤层的规律是:1)岩浆侵入受煤层厚度影响:2)岩浆侵入受煤层结构影响:3)岩浆侵入受煤的物理化学性质的影响:4)岩浆侵入受通道断裂大小和煤层产状的影响:岩浆侵入体的观测与编录1.观测内容1)侵入体的岩性:包括岩石的颜色、结构、构造和矿物成分等;并确定岩石名称,判断侵入环境。2)侵入体的产状:包括其形态、范围(长、宽、厚)、流动构造(流面、流线)、与围岩接触穿插关系等。3)侵入体与断裂的关系:侵入体及断层的延展方向,断裂的力学性质,断层是切割侵入体还是沿断层面侵入?4)侵入体对煤层的破坏情况

陷落柱的成因

1.岩溶发育的地质条件岩溶发育必须具备的四个条件,且缺一不可。

1)有可溶性岩、矿层有良好的地下水通道。3)有良好的地下水动力条件,地下水交替循环快,排泄流畅。4)地下水源丰富,且具有溶蚀性较强的酸根和较大侵蚀“掏空”能力。

2.岩溶塌陷机理主要观点有如下几种:即:1)重力塌陷观点;2)真空吸蚀塌陷观点;3)物理化学作用综合塌陷观点。陷落柱的特征

1.陷落柱的地表特征1)盆状塌陷坑:2)丘状凸起区3)柱状破碎带4)特殊地貌形态:2.陷落柱的井下特征1)陷落柱的形态特征:是指陷落柱的三度空间形状。

陷落柱的平面形态陷落柱的剖面形态:是指沿陷落柱中心轴切割的陷落柱形态。剖面形态多呈上大下小的漏斗状剖面多呈上小下大的锥体状陷落柱的高度:是指从溶洞底到塌陷顶的垂直距离陷落柱的中心轴:指陷落柱各平面中心点的联线。2)陷落柱的柱面特征

柱面是指陷落柱与周围正常岩层的接触面。

3)陷落柱的柱状组成特征:岩块具有大小悬殊、棱角分明、形状各异、混杂堆积,陷落柱的观测与编录

生产矿井对陷落柱观测的工作方法是:

1.五查:一查陷落柱周围煤岩层中裂隙的发育情况和充填物性质;二查陷落柱周围煤质变化和风化程度;三查邻近陷落柱处的水和瓦斯变化情况;四查陷落柱周围小断层发育情况和产状特征;五查矿区内陷落柱发育情况和分布规律。

2.五看:一看陷落柱与煤岩层接触面的形态;二看陷落柱与煤岩层接触带的充填物性质和特征;三看陷落柱内岩块的性质、形状、大小、排列方式和层位时代;四看陷落柱周围煤岩层产状变化;五看陷落柱与巷顶底交线的弯曲方向及曲率。3.五定:定巷道遇陷落柱的部位;定陷落柱形状;定陷落柱大小;定巷道穿透陷落柱的距离;定处理陷落柱的措施。陷落柱的探测1.陷落柱出现前的预兆

主要有以下几个方面1)煤岩层产状发生变化2)裂隙和小断层增多:3)煤出现风氧化现象:4)煤层中挤入破碎岩块5)地下涌水量增大:引起矿井突水事故的陷落柱必须具备三个条件:一是穿过富水的含水层;二是具有一定的水头压力;三是陷落柱导水

6.2煤矿安全地质条件

一、矿井瓦斯是指从煤层和围岩中泄漏出的一种多成分的混合气体。

2.瓦斯的赋存状态主要有结合、游离和吸附状态三种。

结合状态瓦斯与煤呈化合关系的甲烷及其同系物游离状态瓦斯(游离瓦斯):以气体分子自由运动于煤层空隙和裂隙中的甲烷及其同系物。吸附状态瓦斯(吸附瓦斯):受分子引力作用,呈薄膜吸附于煤层空隙和裂隙表面的甲烷及其同系物,压力↓降低、温度↑增

高,部分吸附状态瓦斯→又可转化为游离状态,这一过程叫解吸过程,其反应是吸热(即吸热效应)。3.瓦斯的成因

4.瓦斯分带

煤层瓦斯成分由浅而深可分为四个带,即

N2—CO2带:CH4≤10%,N2≥20%,CO2≥20%

N2带:CH4≤20%,N2≥80%,CO2≤20%统称瓦斯风化带

N2—CH4带:CH4≥20%,N2≥20%,CO2≤20%

CH4带:CH4≥80%,N2≤20%,CO2≤20%瓦斯带

确定沼气带上界的指标:瓦斯压力大于0.15MPa;瓦斯成分CH4≥80%;相对瓦斯涌出量>2m3/t;瓦斯含量(按煤样中的沼气(即可燃物)含量):

气煤>1.5m3/t,粘结煤>2.0m3/t,瘦煤>2.5m3/t,贫煤>3.0m3/t,无烟煤>5.0m3/t。

煤层瓦斯含量及其影响因素1.影响煤层瓦斯含量的地质因素

煤的变质程度围岩的透气性地质构造地下水活动。煤层埋藏深度除上述因素外,煤田的暴露程度、煤层厚度变化、岩浆侵入活动以及地区的地质发展历史等都对煤层的瓦斯含量有着直接影响。

2.瓦斯含量的测定方法直接测定法包括密封式测定法、集气式测定法和气测井三种方法。间接测定法

矿井瓦斯涌出量及矿井瓦斯等级

1.矿井瓦斯涌出现象

瓦斯涌出:煤矿开采过程中,煤层和围岩中的瓦斯向采掘空间散放的现象,称为瓦斯涌出。按瓦斯散放的形式不同,分为普通涌出和特殊涌出。

普通涌出瓦斯从煤岩层的孔隙或裂隙中,长期缓慢逸出的现象称为普通涌出。特殊涌出瓦斯喷出是指大量承压瓦斯从煤岩层的裂隙中快速喷出的现象。煤与瓦斯突出是指在采掘过程中,很短的时间内,从采掘工作面内部向工作空间喷出大量煤、岩和瓦斯的现象。它是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象。

2.矿井瓦斯涌出量

矿井瓦斯涌出量是指矿井生产过程中,单位时间内实际涌入采掘空间的瓦斯数量。它只包括普通涌出的瓦斯,而不包括特殊涌出的瓦斯。瓦斯涌出量有两种表示方法:

绝对瓦斯涌出量指矿井在单位时间内涌出的瓦斯数量。单位为m3/min或m3/d。相对瓦斯涌出量指矿井正常生产的情况下,平均日产吨煤的瓦斯涌出量。单位为m3/t。

3.矿井瓦斯等级的划分

一个矿井中只要有一个煤层或岩层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。低瓦斯矿井相对瓦斯涌出量≤10m3/t,绝对瓦斯涌出量≤40m3/min;高瓦斯矿井相对瓦斯涌出量>10m3/t,绝对瓦斯涌出量>40m3/min;

煤与瓦斯突出矿井在采掘过程中,凡发生过煤与瓦斯突出的矿井。

原来是分为四级:一级瓦斯矿:相对瓦斯涌出量<5m3/t;二级瓦斯矿:相对瓦斯涌出量为5~10m3/t;三级瓦斯矿:相对瓦斯涌出量为10~15m3/t;超级瓦斯矿:相对瓦斯涌出量>15m3/t以上及突出井。

4.矿井瓦斯涌出量预测矿山统计法:是根据以往矿井生产中的相对瓦斯涌出量与开采深度的统计资料,算出瓦斯相对涌出量梯度a(指矿井瓦斯相对涌出量每增1m3/t时,其深度增加的米数)。并据此预测深部水平的瓦斯相对涌出量。煤层瓦斯含量法:该法是根据煤层瓦斯含量计算瓦斯用出量。煤与瓦斯突出及其预测

2.煤与瓦斯突出类型

按突出的力学特征:按突出发生的基本能源可分为突出、压出和倾出三种类型。

A.煤与瓦斯突出:造成突出的基本能源为高压瓦斯和压缩能;B.煤与瓦斯压出:造成压出的基本能源为煤层和围岩中积聚的弹性应变能;C.煤与瓦斯倾出:造成倾出的基本能源为重力位能。

按突出的强度:突出强度是指每次突出的煤矸数量(以吨为单位)和涌出的气体数量(以m3为单位)。A.小型突出:强度小于25t;B.中型突出:强度在25~99t;

C.大型突出:强度在100~999t;D.特大型突出:强度大于等于1000t。

按突出危险程度:A.无突出危险的煤层和区域:突出矿井中未发生或不可能发生倾出、压出和突出的煤层或区域;B.疑突出危险的煤层和区域:突出矿井中怀疑有突出危险的煤层或区域,对这些煤层或区域需观察待定;C.一般突出煤层或区域:未发生典型突出、且次数不多,强度属小型,每采出千吨煤突出1吨以下的煤层和区域;D.严重突出煤层或区域:小型突出频繁,曾发生中型以上突出,每采出千吨煤突出1吨以上的煤层和区域。

矿井按突出危险程度划分为三类A.非突出矿井:在全矿井范围内,没有突出危险的煤层和区域;

B.一般突出矿井:在全矿井范围内,只有一般突出危险的煤层和区域;C.严重突出矿井:在全矿井范围内,具有严重突出危险的煤层和区域。

3.影响煤与瓦斯突出的因素第一类是瓦斯作用说,第二类是地应力作用说,第三类是综合作用说,

煤层瓦斯含量与压力2)地应力3)煤体结构破坏程度

在影响煤与瓦斯突出的三个主要因素中,高压瓦斯是突出的必要条件

4.突出的一般规律

突出与深度有关突出与煤层厚度有关突出与地质构造有关

突出与瓦斯涌出量、瓦斯压力有关突出与煤体结构及其力学性质有关突出与煤层倾角有关突出与采掘形成的集中应力有关突出与落煤有关突出与围岩性质有关突出预兆这些预兆主要有三个方面:

A.在地压显现方面有煤炮声、支架声响、煤岩开裂、掉渣、底鼓、煤岩自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、跨孔顶钻、卡钻杆、钻机过负荷等;B.在瓦斯涌出方面有瓦斯涌出量异常、瓦斯浓度忽高忽低、煤尘增大、煤壁发冷、气温异常、打钻喷瓦斯喷煤、哨声、风声和蜂鸣声等;C.在煤层结构构造方面有层理紊乱、煤层软硬不均强度低、煤暗淡无光泽、煤厚增大、倾角变陡、煤体干燥、挤压褶皱、波状隆起、顶底板阶梯装凸起、断层等。

5.煤与瓦斯突出预测

区域预测:简称预测。局部预报:简称预报。突出警报:简称警报

煤与瓦斯突出的防治预防煤与瓦斯突出的措施可分为区域性措施和局部性措施两类:1.区域性措施:目前,广泛应用的区域性防突措施是开采解放层。

2.局部性措施:局部防突措施较多,如水力冲孔、煤层注水、震动放炮松动放炮大直径钻孔排放、抽放等

1.水的分布自然界的水以气态、液态、故态分布于地球的大气圈、水圈、和岩石圈中。各相应圈中的水分别称为:大气水、地表水和地下水。

2.水的循环水的循环分为大循环和小循环两种大循环(又称外循环):即从海洋蒸发的水分随气流运移到陆地上空凝结降落到陆地,再通过地表和地下径流(或蒸发)形式返回海洋而再度蒸发。小循环(又称内循环):即从海洋(或陆地)蒸发的水分再度降落到海洋(或陆地)。

二、地下水的概念

埋藏在地表以下、储存在岩石空隙中的水,称为地下水。它主要以气态水、固态水、液态水(毛细水和重力水)和结合水(吸着水和薄膜水)等几种形式存在于岩石空隙中。重力水:岩石空隙中,仅受重力作用而运动的水。

三、含水层与隔水层

含水层:能透水且含有地下水的岩层(或者说:地下水面以下,饱水的透水层)。含水层的形成必须同时具备三个条件,即岩层具有连通的空隙、隔水地质条件和足够的补给水源。隔水层:阻滞或阻隔地下水运动(或者说:重力水不能透过)的岩土层。

四、地下水的分类按地下水的埋藏条件分类

1.上层滞水埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层上的重力水。2.潜水埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上,且具有自由表面的重力水。潜水的自由表面称为潜水面;地表至潜水面的垂直距离,称为潜水面的埋藏深度;潜水面至其底板隔水层顶面间的距离,称为潜水含水层厚度;潜水面上任一点的标高,称为潜水位。

3.承压水充满于两个稳定隔水层之间的重力水(未充满者,称为无压层间水)。

按含水层空隙的性质分类

1.孔隙水储存于松散沉积物孔隙中的重力水。2.裂隙水埋藏于基岩裂隙中的重力水。即:风化裂隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水(又分为层状裂隙水和脉状裂隙水两种)。裂隙水的存在和富水性取决于裂隙的性质与发育程度。

3.岩溶水(喀斯特水或溶洞水)储存于溶洞、溶隙级溶孔中的重力水。岩溶水可以是潜水,也可以是承压水。岩溶水的主要特点是:水量大、水质好、运动快,分布不均匀水化学类型矿化度单位体积水中所含离子、分子及化合物总量(用g/L,克/升表示)它直接反映地下水的循环条件;矿化度低,说明地下水的循环条件好。淡水,微淡水.咸水.盐水.卤水

酸碱度即水中H+和OH-的含量,用PH值表示分为强酸性、弱酸性、中性、弱碱性、强碱性硬度侵蚀性地下水的侵蚀性取决于水中侵蚀性CO2的含量。

7.2矿井充水条件

矿井充水:矿井建设和生产过程中,各种类型水源进入采掘空间的过程。

矿井水:各种类型水源进入到工作面及井巷内的水。

矿井充水形式:渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入等等。当涌入溃入井巷的水量大、来势猛时,称为突水。

所谓矿井充水条件,主要是指矿井水的来源和其渗透通道。

一、矿井水的来源

矿井充水的水源有:岩石空隙中的地下水、地表水、老窑积水和大气降水四种。

岩石空隙中的地下水地下水是矿井涌水最直接、最常见的主要水源。

地表水包括江河、湖海、池沼、水库等。大气降水降雨、融雪,大气降水对矿井充水一般都有一个滞后期。老窑和采空区积水

二、矿井充水通道岩石的孔隙岩石的裂隙岩石的溶隙岩层的溶隙是指可容性的碳酸盐类岩石被溶蚀而形成的空隙。人为通道包括旧钻孔、采掘活动及矿井排水等几个方面。

三、影响矿井涌水量大小的因素水源类型(水量大小);涌水通道的位置及性质;覆盖层的透水性及煤层围岩的出露条件;地形条件的影响地质构造的影响

一、矿井水文地质观测一般包括地面水文地质观测和井下水文地质观测两部分内容。

地面水文地质观测地面水文地质观测的主要内容包括:气象观测、地表水观测、地下水出露观测及采矿后形成的垮落带和导水裂隙带高度的观测等四个方面。

井下水文地质观测1.巷道充水性观测

主要包括:含水层、岩层裂隙发育情况、断裂构造、井下出

水点和出水征兆等方面内容的观测。2.涌水量观测1)矿井涌水量观测要求2)涌水量的观测方法容积法浮标法堰测法A.三角堰B.梯形堰C.矩形堰流速仪法水仓水位观测法水泵有效功率法

观测资料的整理整理的内容一般包括:1.建立水文地质台帐(涌水量统计)2.编制矿井充水性图;3.编制矿井涌水量相关曲线图等。

二、矿井涌水量预测1.水动力学法解析法适用于边界条件简单、含水层均质或各向同性截至;数值法适用于边界条件简单和复杂、同向或各向异性均可。2.统计法又可分为:曲线法只能下推小范围内的涌水量或降深;水文地质比拟法只能用于水文地质相类似的矿区;相关分析法需要较多的相关变量数据;均衡法只能用于粗略估算水量,一般作为辅助方法。

3.模型模拟法主要用于研究井流、验证理论公式等。

7.4矿井水防治方法

矿井水的防治是为了防止矿井水害事故的发生,保证矿井建设和生产的安全,减少矿井正常涌水量及降低生产成本,是国家资源得到充分合理的回收。

1.地表防治水

地表防治水是指在地面修筑防排水工程,防止或减少大气降水和地表水渗入井下。具体措施有:填塞通道整铺河床河流改道修排洪道及水库

2.井下防治水探放水原则是:有疑必探,先探后掘。通常在下述情况下,需要进行超前探水:A.巷道掘进接近小窑老窑区时;B.巷道接近含水断层时;C.巷道接近或需要穿过强含水层时;D.上层采空区有积水,在下层进行采掘工作,两层间垂直距离小于40倍或小于掘进巷道高度10倍时;E.采掘工作面接近各类防水煤柱时;F.采掘工作面有明显出水征兆时。

防水煤柱在受水害威胁地段,预留一定宽度和高度的煤层不采,使工作面和水体保持一定距离,以防止地下水或其它水源溃入工作面,所留的煤层叫防水煤柱。

有下列情况时,均应留设隔水煤柱:

A、煤层露头直接为含水层或地表水所覆盖B、煤层与富含水层接触或煤层被富含水层所掩盖煤层底部含水层与煤层接近D、煤层与充水断层接触E、煤层与充水陷落柱接触;F、接近被淹井巷和积水小窑老窑等。

设置井下截水建筑物隔水建筑物分为防水闸门和防水墙两种。

含水层的疏排

含水层的疏排是利用抽水或放水的方法,使含水层疏干或使其水压降低,从根本上消除任何突水的可能,常用的方法有:A.巷道疏放B.放水钻孔C.疏放降压钻孔D.吸水钻孔

3.注浆堵水

所谓注浆堵水,就是利用注浆技术将制成的浆液压入地层空隙,使其扩张凝固硬化来加固地层并堵截补给水源的通道。

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