煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)課件（2012）（第二部分）.ppt

煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)培訓(xùn)課件剩余的部分 51 88頁(yè) 接上次5月11日上傳的培訓(xùn)1 50頁(yè) 防治水工作原則 預(yù)測(cè)預(yù)報(bào) 有疑必探 先探后掘 先治后采 綜合治理措施 防 堵 疏 截 排地下水的基本知識(shí)礦井充水條件礦井水文地質(zhì)觀測(cè)及其水害的防治 水文地質(zhì) 基本知識(shí)大氣水 地表水 地下水1 大氣水 以氣態(tài) 水汽 液態(tài) 雨 云 和固態(tài) 雪 雹 存在于大氣圈中的水 2 地表水 以液態(tài)聚積在江 河 海 湖中以及以固態(tài)存在于兩極及高寒地帶的水 3 地下水 以各種不同狀態(tài) 氣 液 固 存在于巖石空隙中的水 地下水分類及特征 一 按埋藏條件分類1 上層滯水 包氣帶中局部隔水層之上的重力水 一般只能作小型或暫時(shí)性供水水源 對(duì)礦山開(kāi)發(fā) 建設(shè)幾乎沒(méi)有影響 2 潛水 埋藏在地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上 具有自由水面的重力水 3 承壓水埋藏并充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水 1 承壓水特征 1 承受靜水壓力 2 補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)不一致 3 季節(jié)變化不明顯 礦井充水條件礦井水 流入井筒 巷道和工作面的水 礦井充水的主要因素 水的來(lái)源 涌水通道和影響水量大小的因素 它們是計(jì)算涌水量 預(yù)測(cè)突水的重要依據(jù) 一 礦井水的來(lái)源 一 礦體及圍巖空隙中的地下水 有些礦體本身充滿著地下水 這些水在開(kāi)采時(shí)可以直接流入巷道 成為涌水水源 有些礦體本身不含水 但其圍巖有較多的空隙并含有地下水 當(dāng)巷道與空隙相通時(shí) 成為涌水的水源 二 地表水 地表水體包括 河流 湖泊 池沼 水庫(kù)等 在評(píng)價(jià)地表水體對(duì)礦井充水影響時(shí) 需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題 三 大氣降水的滲入1 礦井涌水程度與降水大小 降水強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有關(guān) 2 礦井涌水量有明顯的季節(jié)性變化 3 大氣降水滲入量隨開(kāi)采深度增加而減少 四 老窯水采空區(qū)或廢棄巷道 由于長(zhǎng)期停止排水而聚積的地下水稱老窯水 老窯水的特點(diǎn) 1 像地下水庫(kù) 且淺部分布較多 2 分布無(wú)規(guī)則 準(zhǔn)確位置不易確定 3 酸性大 多為強(qiáng)酸性水 二 礦井涌水通道分析 一 巖石的孔隙 二 巖石的裂隙 三 巖石的溶隙 四 人工通道 礦井水的防治 一 地表防水慎重選擇井筒位置河流改道鋪設(shè)不透水人工河床修筑排水溝及堵漏 二 井下防水老窯及采空區(qū)積水灰?guī)r水及巖溶陷落柱頂?shù)装迳皫r水?dāng)鄬蛹皹?gòu)造裂隙水 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素 煤厚變化構(gòu)造變動(dòng)巖漿侵入體巖溶陷落柱礦井瓦斯 地?zé)?地壓 第四節(jié)影響煤礦生產(chǎn)的主要地質(zhì)因素 煤層厚度變化對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響 影響采掘部署煤層厚度變化直接影響到煤礦開(kāi)采設(shè)計(jì)和采掘部署 例如原為一次采全厚的煤層 由于煤層增厚必須改為分層開(kāi)采 又如在已開(kāi)拓區(qū)內(nèi) 由于局部地段煤層出現(xiàn)底凸變薄或河流剝蝕使部分區(qū)段不可采 需要重新設(shè)計(jì)采區(qū)和工作面 影響采煤工藝我國(guó)的采煤工藝 按機(jī)械化水平的高低依次為綜采 高檔普采 普采 炮采 不正規(guī)開(kāi)采等五類 煤層厚度的變化直接影響采煤工藝 采煤方法的選擇 特別是綜采對(duì)煤層厚度的穩(wěn)定程度要求更高 如果煤層變薄甚至小于液壓支架的最小高度時(shí) 需要增加破頂或破底工序 影響生產(chǎn)效率 甚至?xí)蛎簩幼儽∈构ぷ髅嬷袛嗌a(chǎn) 影響計(jì)劃生產(chǎn)采煤生產(chǎn)是多工序按計(jì)劃連續(xù)作業(yè) 如果回采工作面內(nèi)煤層厚度變薄 會(huì)打亂原來(lái)的工作計(jì)劃 使工作面提前結(jié)束造成采掘失調(diào) 工作面接續(xù)緊張 掘進(jìn)率增高為探明煤層厚度變化 需多開(kāi)巷道進(jìn)行專門(mén)探測(cè) 使掘進(jìn)率相應(yīng)增高 采出率降低煤層厚度變化大 常造成回采工作中的面積損失和厚度損失 從而降低了采出率 褶曲構(gòu)造對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響 1 大型褶曲是礦井設(shè)計(jì)考慮的主要問(wèn)題 2 中型褶曲影響到采區(qū)的大小和采區(qū)巷道的布置 3 小型褶曲它影響煤層平巷的掘進(jìn)方向 從而影響工作面長(zhǎng)度 給機(jī)械化回采 頂板管理帶來(lái)一定困難 褶曲的處理大型褶曲 1 褶曲軸線作為井田邊界 2 大型褶曲在井田開(kāi)拓部署中的處理方法 把總回風(fēng)道布置在背斜軸附近 兩翼煤層均可利用 把運(yùn)輸巷道布置在向斜軸部附近 用一條運(yùn)輸巷解決向斜兩翼的運(yùn)輸問(wèn)題 中型褶曲以軸作為采區(qū)中心 向兩翼布置回采工作面 工作面直接推過(guò)褶曲軸 當(dāng)褶曲較寬緩 而規(guī)模不太大時(shí) 可布置單翼采區(qū) 工作面直接推過(guò)褶曲軸部 小型褶曲 1 采面重開(kāi)切眼生產(chǎn) 在小型褶曲發(fā)育地區(qū) 常見(jiàn)到煤層突然增厚或變薄 甚至不可采 使工作面無(wú)法通過(guò) 需要重新開(kāi)掘切眼進(jìn)行生產(chǎn) 2 采面運(yùn)輸巷改造取直 煤礦要求運(yùn)輸巷在60m內(nèi)不能有大的彎曲 彎曲過(guò)多無(wú)法使用 由于小褶曲存在 使煤層平巷彎彎曲曲 為滿足生產(chǎn)要求 巷道需要改造取直 斷層對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響影響采區(qū)劃分和工作面布置 影響掘進(jìn)率造成無(wú)效進(jìn)尺 給支護(hù)工作和頂板管理帶來(lái)困難 易發(fā)冒頂事故 由于斷層導(dǎo)水 容易引起透水事故 斷層破碎帶可能出現(xiàn)瓦斯聚集 易發(fā)瓦斯事故 斷層的處理1 開(kāi)拓設(shè)計(jì)階段對(duì)斷層的處理井田邊界和采區(qū)邊界的確定 凡是井田內(nèi)遇到落差大于50m的特大型斷層時(shí)多以大斷層為界影響采區(qū)劃分和工作面布置 平巷過(guò)斷層 當(dāng)煤層平巷遇斷層后 要求不改變巷道坡度而可改變巷道的方向過(guò)斷層 無(wú)效進(jìn)尺 構(gòu)造變動(dòng)對(duì)煤礦的影響復(fù)雜開(kāi)采技術(shù)條件及影響采掘部署 破壞煤炭?jī)?chǔ)量 斷層與褶曲地帶容易發(fā)生事故 巷道遇斷層時(shí)的處理1 開(kāi)拓設(shè)計(jì)階段對(duì)斷層的處理 井田或采區(qū)邊界的確定 井田 大斷層作為邊界 如落差100m或50m 在兩側(cè)各留30 50m的煤柱 合為邊界 減少煤炭損失 采區(qū) 較大斷層作為邊界 如落差 20m 井筒位置的選擇 一般立井井筒要布置在傾角較大的斷層下盤(pán) 以距離斷層30 50m為宜 運(yùn)輸大巷的布置 遇大斷層 可改向 但過(guò)斷層后應(yīng)盡快進(jìn)入原設(shè)計(jì)層位 開(kāi)采塊段的劃分 應(yīng)盡可能將較大斷層留在采面之間的煤柱中 如走向斷層劃入階段煤柱 傾向斷層作為采區(qū)邊界 2 巷道掘進(jìn)階段對(duì)斷層的處理 應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件和生產(chǎn)對(duì)巷道的要求分別采用不同的方法 平巷過(guò)斷層 可采用斜穿煤層頂 底板或順斷層面掘進(jìn) 斜巷過(guò)斷層 可采用斜穿煤層頂 底板或順斷層面掘進(jìn) 回采階段對(duì)斷層的處理 走向斷層的處理 當(dāng)斷層落差小于煤厚 挑頂 臥底而過(guò) 當(dāng)斷層落差大于煤厚或采高 可分采 傾向斷層的處理 當(dāng)斷層落差小于煤厚 挑頂 臥底而過(guò) 當(dāng)斷層落差大于煤厚或采高 重開(kāi)切割眼回采 斜交斷層的處理 一般與處理傾向斷層的方法基本相同 巖漿侵入體對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面 1 減少煤炭?jī)?chǔ)量 2 使煤質(zhì)變差 3 破壞了煤層連續(xù)性 煤層塌陷在一定范圍內(nèi)失去開(kāi)采價(jià)值 減少煤炭?jī)?chǔ)量 縮短了礦井服務(wù)年限 井巷報(bào)廢 由于塌陷破壞煤層的連續(xù)性 給井巷工程的布置和施工 采煤方法和采掘機(jī)械的選擇增加很多困難陷落柱穿透含水層時(shí) 將地下導(dǎo)水采掘工作面 在地下水豐富的礦區(qū)內(nèi) 將威脅生產(chǎn)安全 巖溶陷落柱是指煤層下伏碳酸鹽巖等可溶巖層 經(jīng)地下水溶蝕形成的巖溶洞穴 在上覆巖層重力作用下產(chǎn)生塌陷 形成筒狀或似錐狀柱體 簡(jiǎn)稱陷落柱 俗稱 矸子窩 或 無(wú)炭柱 巖溶陷落柱的影響 瓦斯 地?zé)?地壓的影響瓦斯 是伴隨著煤炭的形成而生成 在煤礦生成中煤層及其圍巖的瓦斯隨著涌出 甲烷占絕大多數(shù) 其次是氮?dú)夂投趸?其他成分較少 瓦斯雖然無(wú)毒 但是空氣中含量較大時(shí) 會(huì)使人頭痛嘔吐 喪失行動(dòng)能力 嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成缺氧窒息死亡 瓦斯在一定濃度 溫度下發(fā)生爆炸 也可能會(huì)發(fā)生瓦斯突出 事故的發(fā)生可能會(huì)有大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失 是目前我國(guó)煤礦的最大安全隱患之一 地?zé)嵊址Q地溫 系指地球內(nèi)部的熱量 地?zé)醽?lái)源有兩方面 一是太陽(yáng)的輻射熱 二是地球內(nèi)部的熱能 地溫所引起的熱害不利于井下機(jī)電設(shè)備的散熱 造成采掘工作面溫度升高 使井下工作環(huán)境的惡化 地壓系巖體開(kāi)挖后 破壞了原巖應(yīng)力平衡狀態(tài) 巖體中應(yīng)力重新分布 使圍巖變形 移動(dòng)和破壞的力 地壓會(huì)對(duì)巷道的穩(wěn)定性造成影響 特別是沖擊地壓對(duì)井下生產(chǎn)的破壞時(shí)巨大的 第五節(jié)礦圖 主要地質(zhì)圖件地質(zhì)工作者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)編錄及生產(chǎn)勘探取得大量地質(zhì)原始資料 并經(jīng)過(guò)對(duì)這些資料分析研究及綜合整理 編制出反映各種地質(zhì)特征 如煤層賦存情況 地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)情況等 勘探工程和井巷采掘工程的布置情況及其相關(guān)資料的圖件 稱為地質(zhì)圖件 它是編制礦山設(shè)計(jì) 制定生產(chǎn)計(jì)劃 指導(dǎo)采掘生產(chǎn)及礦產(chǎn)儲(chǔ)量管理等的主要依據(jù) 根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實(shí)際需要 本節(jié)主要介紹與煤礦生產(chǎn)有關(guān)的主要地質(zhì)圖件 包括地形地質(zhì)圖 地質(zhì)剖面圖 水平切面圖 煤層底板等高線圖 煤巖層對(duì)比圖 地層綜合柱狀圖及水文地質(zhì)圖等 一 地形地質(zhì)圖1 概念地形地質(zhì)圖是表示研究區(qū)的地形特征 地層 礦層分布 巖層產(chǎn)狀及地質(zhì)構(gòu)造特征的圖件 在新地層覆蓋區(qū) 把上覆巖層揭去 反映基巖面的各種地質(zhì)現(xiàn)象的地質(zhì)圖件稱為基巖地質(zhì)圖 2 內(nèi)容地形地質(zhì)圖是以地形圖為底圖 通過(guò)地質(zhì)調(diào)查及生產(chǎn)勘探而編制成的圖件 煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的地形地質(zhì)圖采用的比例尺一般為l 10000或1 5000 在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)可采用1 2000的比例尺 圖中內(nèi)容包括地形地物 地質(zhì)界線 勘探工程及其它 地形地物主要有地形等高線 地面建筑物 構(gòu)筑物 地表水體 公路 鐵路 橋梁 車(chē)站 三角點(diǎn) 高壓線 經(jīng)緯線及指北方向等 地質(zhì)界線包括各時(shí)代的地層分界線 系 統(tǒng) 組 不整合面界線 滑坡范圍 標(biāo)志層 礦層露頭線 褶曲軸線 斷層線及巖層產(chǎn)狀等 各種地質(zhì)界線必須注明其代號(hào)或名稱 如地層系統(tǒng)編號(hào) 標(biāo)志層及礦層的編號(hào) 褶曲及斷層名稱等 如有火成巖的侵入或喀斯特陷落柱出現(xiàn) 應(yīng)圈定其在地表或基巖面上的分布范圍 勘探工程包括鉆孔 坑探工程 探槽 探井 探巷 井筒位置 主要老窯等 其它包括井田邊界 剖面線 勘探線及其編號(hào) 井筒標(biāo)高 礦體采掘范圍 最高洪水水位線 圖名 圖簽 圖例和比例尺等 3 作用地形地質(zhì)圖是煤礦礦井設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基本圖件之一 是設(shè)計(jì)部門(mén)用來(lái)選擇運(yùn)輸干線及供電線路 確定井口 工業(yè)廣場(chǎng) 建筑石料場(chǎng)等位置 考慮保護(hù)農(nóng)田 尋找水源等不可缺少的圖件 是生產(chǎn)部門(mén)用來(lái)編制井上下對(duì)照?qǐng)D 注意地下開(kāi)采對(duì)地表的影響 防止建筑物布置在煤層的上部造成壓煤現(xiàn)象等的重要圖件 是勘探部門(mén)布置生產(chǎn)勘探工程等工作必備的基礎(chǔ)圖件 二 地質(zhì)剖面圖1 概念所謂地質(zhì)剖面圖 是指沿鉛垂方向 將大地切開(kāi) 反映切開(kāi)斷面上巖層及構(gòu)造形態(tài)的圖件 其中沿巖層走向切的剖面叫縱向剖面 沿巖層傾向切的剖面叫橫向剖面 由于橫向剖面反應(yīng)構(gòu)造形態(tài)最清楚 因此地質(zhì)上講的剖面圖一般是指橫向剖面圖 生產(chǎn)礦井一般是沿勘探線或主要巷道軸線方向編繪地質(zhì)剖面圖 以反映煤層的構(gòu)造形態(tài)及其與井巷工程之間的關(guān)系 剖面圖是分析地質(zhì)構(gòu)造 編制其它綜合地質(zhì)圖件 進(jìn)行采掘設(shè)計(jì) 確定煤柱留設(shè)和布置礦井地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)資料 2 內(nèi)容地質(zhì)剖面圖的主要內(nèi)容包括 剖面切過(guò)的地形 地物 經(jīng)緯線 水平標(biāo)高線 地層界線 斷層 火成巖侵人體 喀斯特陷落柱 煤層 標(biāo)志層及其名稱和編號(hào) 其它有益礦層 勘探工程 并注明鉆孔編號(hào) 孔口標(biāo)高 終孔深度 煤層及夾矸厚度 小窯 生產(chǎn)礦井井筒 井巷工程 采空區(qū) 井田邊界 保安煤柱線及開(kāi)采水平高程線 地質(zhì)剖面圖應(yīng)注明剖面線方向 比例尺 圖例和圖簽 3 作用地質(zhì)剖面圖的作用在于它能直接反映研究區(qū)構(gòu)造特征和煤層賦存情況 地質(zhì)體的空間特征 反映對(duì)煤層和構(gòu)造的控制和研究程度 為生產(chǎn)設(shè)計(jì)及實(shí)施勘探工程提供依據(jù) 同時(shí)它也是編制其它地質(zhì)圖件的基礎(chǔ) 礦井勘探及生產(chǎn)過(guò)程中的地形地質(zhì)圖 煤層底板等高線圖 水平切面圖等一般均根據(jù)地質(zhì)剖面圖來(lái)編制 三 水平切面圖1 概念反映某一水平地質(zhì)情況和井巷工程的圖件 稱之為水平切面圖 在煤礦生產(chǎn)中 水平切面圖是沿某一開(kāi)采水平進(jìn)行編制的 2 內(nèi)容 1 地質(zhì)界線圖上要反映該水平所切過(guò)的各煤層 標(biāo)志層 含水層 地層界線 斷層的跡線 煤層的厚度及產(chǎn)狀 褶曲軸線 火成巖在該水平的分布范圍 水平面切過(guò)的喀斯特陷落柱邊界線等 2 井巷及勘探工程圖上要反映該水平所切過(guò)的及其附近的所有工程 包括 該水平切過(guò)的井底車(chē)場(chǎng) 運(yùn)輸大巷 石門(mén) 煤巷 井筒及鉆孔等 3 其它主要有 地質(zhì)剖面線 經(jīng)緯線 指北方向線 井田邊界線 煤柱線等3 作用由于水平切面圖能反映該水平全部地質(zhì)情況及井巷工程 所以它是煤礦生產(chǎn)中運(yùn)用最廣 作用最大的圖件之一 特別是在煤層層數(shù)多 層間距小 地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜 傾斜及急傾斜煤層地區(qū) 它是該水平開(kāi)拓布置 井巷設(shè)計(jì)和掘進(jìn)施工不可缺少的圖件 同時(shí) 水平切面圖常作為礦井生產(chǎn)設(shè)計(jì)該水平巷道系統(tǒng)的底圖 四 煤層底板等高線圖1 概念煤層底板等高線圖是反映某一煤層空間形態(tài)特征的圖件 它是利用煤層底板等高線 底板相同標(biāo)高點(diǎn)的連線 來(lái)表示煤層在空間的起伏及斷裂情況 它可以幫助我們了解煤層層面的立體概念 掌握煤層產(chǎn)狀變化和地質(zhì)構(gòu)造變化 是煤礦生產(chǎn)中最重要的圖件之一 一般生產(chǎn)礦井 特別是傾斜和緩傾斜煤層礦井都必需編制這種圖件 2 內(nèi)容煤層底板等高線圖一般采用的比例尺為l 10000或1 5000 構(gòu)造復(fù)雜的井田 井型較小的礦井及反映一個(gè)采區(qū)或采面的煤層底板等高線圖 一般采用1 2000的比例尺 圖件中主要包括以下內(nèi)容 1 地形地物地面河流 鐵路 主要地物 如工業(yè)廣場(chǎng) 居民點(diǎn) 高壓線路 及地形等高線等 2 地質(zhì)界線煤層露頭線 煤層風(fēng)氧化帶界線 煤層分叉界線 火成巖侵入界線 陷落柱界線 古河床沖刷煤層的界線 煤層底板等高線 斷層與煤層的交線及斷層的編號(hào) 傾角和落差 褶曲樞紐線等 3 井巷工程穿過(guò)編圖煤層的全部井上下鉆孔 勘探線及編號(hào) 生產(chǎn)礦井的巷道 老窯及采空區(qū)范圍 井簡(jiǎn) 主 副 風(fēng)井 的位置 井下回采工作面范圍及編號(hào) 回采進(jìn)度界線及探煤點(diǎn)煤厚等 4 其它經(jīng)緯線 井田邊界線 見(jiàn)煤鉆孔小柱狀 其中包括見(jiàn)煤點(diǎn)煤層底板標(biāo)高和煤層厚度及夾矸厚度 均以真厚度表示 煤質(zhì)主要指標(biāo)小表 儲(chǔ)量分級(jí)線 塊段界線及編號(hào) 儲(chǔ)量計(jì)算塊段表 包括塊段內(nèi)平均傾角 平均厚度 儲(chǔ)量級(jí)別及儲(chǔ)量 等 3 作用煤層底板等高線圖是煤礦井巷布置 編制生產(chǎn)計(jì)劃 安排采掘生產(chǎn)的重要依據(jù) 是分析地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律 布置生產(chǎn)勘探 進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算的基礎(chǔ)圖件 同時(shí) 編制煤層頂板巖性分布圖 瓦斯地質(zhì)圖等分析圖件 均以其為底圖進(jìn)行編制 五