教案(第四章第五章地質開采安全)

1、煤礦安全管理人員課教案首頁教師審批班級煤礦安全管理人員課題第四章 煤礦地質安全第一節(jié) 地質構造與含煤巖系第二節(jié) 影響煤礦生產地質因素授課日期月日節(jié)次教學目的1、了解地質構造與含煤巖系2、掌握影響煤礦生產地質因素授課方法講授法研討法教具掛圖課程重點影響煤礦生產地質因素試驗內容無課程難點陷落柱對煤礦安全生產的影響電教內容多媒體課件第四章 煤礦地質安全第一節(jié) 地質構造與含煤巖系一、含煤巖系 含煤巖系是指一套含有煤層并且在成因上有聯系的沉積巖系，簡稱為煤系。其最大特征是含有煤層。它由煤層和許多起他沉巖層組成。 （一）煤層 煤層是沉積巖中碳質成分的可燃性巖層，一般呈層狀分布。根據煤層內有無穩(wěn)定的巖石夾層

2、（夾矸），將煤層分為簡單結構煤層和復雜結構煤層兩大類。 由于成煤時期條件的不同，導致煤層的厚度變化很大，由幾厘米到幾十米甚至上百米。煤層厚度是指煤層頂底板間的垂直距離。 根據煤層厚度對開采技術的影響，煤層可分為三類： 薄煤層煤層厚度在1.3m以下; 中厚煤層煤層厚度為1.33.5m; 厚煤層 煤層厚度在3.5m以上。 在目前經濟技術條件下，可以開采的煤層厚度稱為可采厚度。（二）頂底板 在煤田形成后，覆蓋在煤層上面的巖層叫做頂板，墊在煤層下面的巖層叫做底板。根據頂板巖層變形和垮落的難易程度，可將煤層頂板分為偽頂.直接頂和基本頂三種。 偽頂：直接覆蓋在煤層之上極易垮塌的薄層巖層，常隨采隨落，厚度不

3、大，一般僅 幾厘米至十余厘米。巖性多為碳質頁巖或碳質泥巖。 直接頂：能隨回柱放頂垮落的巖層。一般厚度可達幾米。巖性常為粉砂巖和泥巖。 基本頂：位于直接頂之上，巖性多為砂巖或石灰?guī)r，一般厚度較大，可達十幾米至幾十米?？箯潉偠容^大，強度較高。 值得注意的是，并不是每個煤層都可分出上述三種頂板，有的煤層可能沒有偽頂，有的可能偽頂.直接頂都沒有，煤層之上直接覆蓋基本頂。 底板指位于煤層下方一定范圍內的巖層。底版可分為直接底和基本底兩種。 直接底：煤層之下與煤層直接接觸的巖層。巖性以碳質泥巖最為常見，厚度不大，常為幾十厘米。 基本底：位于直接底之下的巖層。其巖性多為粉砂巖或砂巖，厚度較大。 二. 礦物與

4、巖石 煤層賦存于含煤巖系之中，含煤巖系位于地殼的表層。地殼由巖石組成，巖石是礦物的集合體，礦物由化學元素結合而成。礦物與巖石是地質作用的產物，不同的地質作用形成了不同的礦物與巖石 。 （一）礦物 礦物是天然產出，具有一定的化學成分和有序的原子排列，通常由無機 作用形成的均勻固體，如天然金、方解石、石英、云母、長石、石膏等。 （二）巖石 巖石是天然產出的礦物集合體，具有一定的結構、構造特征。巖石按其成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質巖三大類。 巖漿巖：由巖漿活動形成的巖石。如花崗巖、玄武巖。 沉積巖：沉積巖位于地殼最上部，由早期形成的巖石和礦物，經風化、剝蝕和搬運后，在一定的地質條件下沉積、固結而形

5、成的新的巖石。它的 主要特征：具有層狀構造及層理、層面構造，含有生物化石和結核。最明 顯的特征是層狀構造。 變質巖：原有巖石在受到高溫、高壓或外部各種化學溶劑的作用時重新形成的巖石。 煤層及其頂底板巖石大多屬于沉積巖。 （三）常見的沉積巖 （1）碎屑巖：由機械沉積和火山噴發(fā)出的各種碎屑物沉積下來后，經壓固、膠結而形成的巖石。根據物質來源不同可分為火山碎屑巖和正常沉積碎屑巖兩類。礫巖、角礫巖、砂巖、粉砂巖屬于正常沉積碎屑巖。 （2）粘土巖：由50%以上顆粒直徑小于0.01mm的粘土礦物組成的巖石。煤層頂底板經常由粘土巖組成。根據巖石固結程度及構造，粘土巖可分為粘土泥巖和頁巖等。泥巖和頁巖層一般為

6、隔水層。 （3）化學巖及生物化學巖：母巖風化產物中的溶解物呈膠體溶液或真溶液狀態(tài)被搬運到湖泊或海盆地中，以化學方式沉淀而形成的巖石屬于化學巖類，如果有生物活動直接或間接參與，沉淀形成的巖石屬于生物化學巖類。根據物質成分及成因不同將其分為碳酸鹽巖、硅質巖、鋁質巖、鐵、錳、磷、鹽巖。石灰?guī)r（主要礦物為方解石CaCO3)、白云巖屬碳酸鹽巖，石灰?guī)r層一般為含水層。 三、地質構造 在地殼運動過程中，巖層改變了原始的埋藏狀態(tài)，產生一定的變形或變位，形成的新結構稱為地質構造。地質構造的表現形式是多種多樣的。在一定范圍內，可歸納為單斜構造、褶皺構造和斷裂構造三種基本類型。單斜構造是指一系列巖層大致向同一個方向

7、傾斜的構造形態(tài)，在較大的區(qū)域內，它往往是其他構造形態(tài)的一部分，如褶曲的一翼或斷層的一盤。（一）單斜構造 煤層在空間的產出狀態(tài)和方位稱為煤層的產狀，它反映了煤層在三維空間的存在方位和延展方向，是井下巷道布置的依據。煤層產狀通常用煤層的走向、傾向和傾角來表示，即煤層的產狀三要素。如圖4-1-1所示走向：傾斜煤層層面與假想水平面的交線稱為走向線，它是一條水平線；走向線向兩邊延伸的方向稱為走向，它代表了巖層層面在水平方向上的展布。 傾向：傾斜煤層層面上與走向線垂直向下的傾斜線在水平面上的投影所指的方向。它代表了煤層向地下傾斜延伸的方向。 傾角：傾斜煤層層面與假想水平面之間所夾的銳角，也就是傾向線與傾斜

8、線之間的夾角。 傾角大小反映煤層的傾斜程度。煤層傾角越大，開采難度也就越大。煤層傾角對開采技術和運輸設備的選擇有較大影響。（二）褶皺構造巖層受到水平力的擠壓而發(fā)生波狀彎曲，但仍保持巖層的連續(xù)性和完整性的構造形態(tài)稱作褶皺構造。如圖4-1-2所示褶皺構造中每一彎曲為褶曲，褶曲是褶皺構造的基本單位，它分向斜和背斜兩種形態(tài)。 背斜：巖層在剖面圖上表現為層面突起的彎曲；在水平切面圖上表現為核部是老巖層，兩翼是新巖層。 向斜：巖層在剖面圖上表現為層面下凹的彎曲；在水平切面圖上表現為核部是新巖層，兩翼是老巖層。（三）斷裂構造 巖層或巖體在受力時會發(fā)生褶皺，而且也可在所受應力達到或超過巖石的強度極限時發(fā)生脆性

9、形變，形成大小不一的破裂和錯動，使巖石的連續(xù)完整性遭到破壞。巖層受力后遭到破壞，失去了連續(xù)性和完整性的構造形態(tài)稱為斷裂構造。斷裂后，斷裂面兩側巖層沒有發(fā)生顯著位移，稱為節(jié)理（裂隙）；如發(fā)生明顯錯斷即巖層沿斷裂面發(fā)生顯著位移的斷裂構造則為斷層。 斷層要素是用以描述斷層空間形態(tài)特征的幾何要素。主要包括斷層面、斷層線、交面線、斷盤和斷距等。 斷層的分類方案很多，主要有兩種： （1）根據斷層上下兩盤相對移動的方向分為三類（圖4-1-3）： 正斷層： 巖層斷裂后，上盤相對下降，下盤相對上升。 逆斷層： 巖層斷裂后，上盤相對上升，下盤相對下降。 平移斷層: 巖層斷裂后，斷層兩盤作水平移動。（2）根據斷層走

10、向與巖層走向的關系分為： 走向斷層: 斷層走向與煤（巖）層走向平行； 傾向斷層: 斷層走向與煤（巖）層走向垂直； 斜交斷層: 斷層走向與煤（巖）層走向既不平行也不垂直。第二節(jié) 影響煤礦生產地質因素 一 、煤層厚度變化對安全生產的影響 根據引起煤層厚度變化的原因, 可以分為原生變化和后生變化。 （一）煤層厚度變化對煤礦生產的影響主要表現在四個方面： 1. 影響采掘部署 厚度變化直接影響開采設計和采掘部署。 2. 影響計劃生產 采煤生產時多工序按計劃連續(xù)作業(yè), 不僅影響計劃生產, 而且生產效率低下。 3. 掘進率增高 為探明煤后的變化, 必須布置一些專門的探巷, 會增加巷道的掘進數量, 使掘進率增

11、高。 4. 回采率低 在開采中由于面積損失和厚度損失, 導致回采率降低。（二） 煤層厚度變化的處理 1. 掘進中的處理方法 在煤巷掘進中如遇到煤層分叉、 尖滅現象, 要根據具體情況確定掘進方案。主要運輸巷遇到變薄帶或無煤區(qū)時，可采用直接穿過的辦法。 2. 采煤工作中的處理方法 采煤工作面遇到變薄帶或無煤區(qū)時, 可采用直接推過或繞過的辦法。如果在采區(qū)和采煤工作面布置之前，已經了解到某些地方有煤層變薄或尖滅帶存在，最好把其作為采區(qū)或工作面的邊界來處理。 二 、地質構造對安全生產的影響 地質構造按其規(guī)模和對安全生產的影響程度分為大、 中、 小型三個等級。 大型構造決定井田總體形態(tài)和井田邊界；中型構造

12、影響采區(qū)劃分和采區(qū)巷道布置，對煤礦安全生產影響極大。小型構造是指小褶曲和小斷層，會給采掘工作，特別是機械化開采帶來困難。 （一）褶曲 1. 褶曲對煤礦安全生產影響 大型褶曲的規(guī)模、方向和位置影響到井田的劃分和礦井開拓方式的確定，是礦井設計考慮的問題； 中型褶曲對采區(qū)的布置關系密切影響到采區(qū)的大小和采區(qū)巷道布置；小型褶曲影響平巷的掘進方向，從而影響采煤工作面長度，煤厚的變化往往會使生產條件復雜；如果褶曲兩翼緊閉，兩翼夾角較小，褶曲軸部地應力就較大，通常作為開采的邊界考慮。大型向斜軸部頂板壓力常有增大現象，必須加強支護，否則容易發(fā)生局部冒頂、大面積冒頂等事故，給頂板管理帶來很大困難。有瓦斯突出的礦

13、井，向斜軸部是瓦斯突出的危險區(qū)。由于斜軸部頂板壓力大，再加上強大的瓦斯壓力，向斜軸部極易發(fā)生煤與瓦斯突出。背斜軸部往往容易積聚瓦斯，發(fā)生瓦斯超限。 2、褶曲的處理 通常以大型褶曲的軸線作為井田邊界。如果井田內有大型背斜構 造，開拓系統中常把總回風巷道布置在背斜軸部附近，兩翼煤層均可利用；有些井田內有大型向斜構造，常把運輸巷道布置在向斜軸部附近，有一條運輸巷解決向斜兩翼的運輸問題。井筒最好不要布置在向斜軸部附近。 中型褶曲的軸線通常作為采區(qū)中心布置采區(qū)上山（下）山，也可以作為采區(qū)的邊界，對于寬緩褶曲，工作面還可以直接推過去。 小型褶曲發(fā)育的地區(qū)，煤層會突然增厚或變薄，甚至不可采，使工作面無法通過

14、，需要重新開掘切眼進行生產；小褶曲會使煤巷彎曲，為滿足生產要求，巷道需要找直。 （二）斷裂構造 1、節(jié)理（裂隙）對煤礦生產的影響及處理 當巖石中節(jié)理發(fā)育時，炮眼方向如與主要節(jié)理組平行，不僅容易卡釬子（尤其是用“一”字形鉆頭），而且在爆破時沿裂隙面漏氣，爆破效果大大降低。所以，炮眼方向應盡最垂直主要節(jié)理面布置。 在回采時，煤層頂板巖石節(jié)理發(fā)育時，工作面頂板支護一般不能用單體柱，而要采用鉸接頂梁或型梁。當煤層傾角較小、頂板裂隙發(fā)育時，放頂距離要小，而且回柱放頂方向應根據頂板主要裂隙組方向確定。 當煤層頂板節(jié)理發(fā)育時，如果工作面平行主要裂隙組方向，容易發(fā)生冒頂事故。因此工作面布置最好與主要節(jié)理組方向

15、有一定交角或接近垂直（一般為20º-40º）。 節(jié)理發(fā)育的地段是地下水和礦井瓦斯的良好通道。為保證回采的安全，應在采前查明節(jié)理的發(fā)育程度及其與水源的導通情況。2、斷層對煤礦生產的影響及處理 （1）、斷層對煤礦生產的影響 斷層破壞了煤層的連續(xù)性和完整性，對煤礦生產造成了很大的影響。斷層規(guī)模不同，對生產的影響程度不同，一般落差大于50m為特大斷層，落差50-20m為大型斷層，落差20-5m為中性斷層，落差小于5m為小型斷層。 斷層對煤礦生產的影響主要表現在以下幾方面： A、影響井田劃分。 B、影響井田開拓方式。 C、影響采區(qū)和工作面布置。 D、影響安全生產。 E、增加煤炭損失量

16、。 F、增加巷道掘進量。 G、影響煤礦綜合效益。（2）、斷層的處理 斷層的處理分開拓設計、巷道掘進和回采三個階段。 在開拓設計階段，凡是煤田內有落差大于50m的特大型斷層時，應以該大型斷層作為井田邊界。 劃分采區(qū)時，也應以斷層作為采區(qū)邊界，但采區(qū)的走向長度應盡量與正常采區(qū)走向長度近似。 在選擇井筒位置時，一般將立井井筒布置在傾角較大的大斷層下盤，距斷層30-50m以外的位置。 運輸大巷服務時間長，需布置在較堅硬巖層中，且盡量少改變方向。如果遇到落差較大斷層，甚至可能與含水層相遇，就必須考慮巷道改道。 在巷道掘進階段，當煤層平巷遇斷層后，要保持巷道坡度，可以采用改變巷道方向過斷層；上（下）山等傾

17、斜巷道遇到斷層后，主要根據巷道用途、斷層面和煤層面產狀、斷層性質等采用改變巷道坡度或掘石門的辦法通過斷層。 回采階段遇到斷層，可以采用強行通過的方法。如果斷層落差較大，可采用重開切眼的方法，還可以采用工作面一分為二的方法，分別通過斷層。三、巖漿侵入對安全生產的影響 （一）對煤礦安全生產的影響 巖漿侵入煤層，破壞煤層的連續(xù)性，減少煤炭儲量，并可使煤質變差，降低煤的工業(yè)價值。同時，侵入巖體硬度大，妨礙采掘工程順利進行。 巖漿侵入對煤礦生產的影響主要表現為：減少煤炭儲量，縮短礦井服務年限；使煤質變差，灰分增高，揮發(fā)分顯著降低，粘結性遭到破壞，使原來的優(yōu)質工業(yè)用煤降為一般的民用煤或天然焦；破壞煤層的連

18、續(xù)性，巖漿侵入體把煤層分割成若干塊段，并在煤層中分布著許多零星巖體，給巷道掘進、采面回采帶來困難，影響采面合理布置及安全生產。 （二）巖漿侵入煤層的處理 掘進巷道遇到巖墻時，可按原設計直接穿過。回采時，可根據巖墻的大小與分布情況，決定是重開切眼還是分兩個工作面開采。如果巖墻沿傾向或斜交方向分布，回采至巖墻時，重開切眼，繼續(xù)回采。如果巖墻沿走向分布時，可分成上、下兩個小工作面回采。對于巖床，則要求用探巷和鉆孔圈定范圍，然后決定回采方案。對串珠狀侵入體，如果對煤層破壞不嚴重，工作面可直接推過，但要增加采面處理侵入體的工序。若侵入體分布區(qū)大，殘留煤層很薄，只能作為不可采區(qū)處理。四、陷落柱對安全生產的

19、影響 喀斯特陷落柱是喀斯特塌陷的一種類型。它是由煤層下伏的碳酸鹽巖（如石灰?guī)r、白云巖）等可溶巖層，經地下水長期溶飾形成空洞，從而引起上覆巖層失穩(wěn)、塌陷，形成筒狀或似錐狀的柱體，簡稱陷落柱，俗稱“無炭柱”或“矸子窩”。 （一）、陷落柱對煤礦安全生產的影響 陷落柱發(fā)育的礦區(qū)，常使可采煤層遭到不同程度的破壞，減少煤炭儲量，影響正規(guī)開采，影響采掘施工。陷落柱可能是礦井水和礦井瓦斯的良好通道，易發(fā)生透水事故和瓦斯事故，對于無水陷落柱巷道掘進直接通過時，應加強支護和頂板管理，以防發(fā)生頂板抽冒事故，影響煤礦安全生產。 （二）、陷落柱的處理 設計時盡量把陷落柱留設在煤柱中，既減少煤炭損失，又保證生產安全；掘進

20、巷道遇陷落柱時，可以直接穿過也可以繞過，根據巷道性質決定；采掘工作面遇到陷落柱時，一般先探明情況，然后決定處理方法。 五、影響煤礦生產的其他地質因素 影響煤礦生產的地質因素還有礦井瓦斯、地溫與礦山壓力等。研討課題 地質構造對安全生產的影響問題 1、褶曲對煤礦安全生產有哪些影響？ 2、斷層對煤礦生產的影響有哪些？課堂小結本次課主要講述了地質構造、含煤巖系及影響煤礦生產地質因素，應重點掌握影響煤礦生產地質因素。作業(yè)1、根據煤層厚度對開采技術的影響，煤層可分為哪幾類？2、地質構造對安全生產的影響有哪些？課后分析 通過講授，學員掌握了課程重點，對教學難點有了進一步的理解，教學效果較好，達到了教學目的。

21、煤礦安全管理人員課教案首頁教師審批班級煤礦安全管理人員課題第四章 煤礦地質安全 第三節(jié) 礦井水文地質與防治水第四節(jié) 煤礦圖件基礎授課日期月日節(jié)次教學目的1、了解礦井充水條件2、掌握礦井水災防治與處理3、了解煤礦常用的礦圖授課方法講授法案例法教具掛圖課程重點礦井水災防治與處理試驗內容無課程難點礦井充水通道電教內容多媒體課件第三節(jié) 礦井水文地質與防治水 一、地下水的概念與分類 （一）地下水的概念 地下水是指埋藏在地表以下，儲存在巖石空隙中的水。它主要以氣態(tài)水、結合水、毛細水和重力水等幾種形式存在于巖石空隙中。巖石空隙中受重力作用而運動的水稱為重力水。如井中取出的水、巖石中流出的泉水等都屬重力水，它

22、是礦井水主要研究對象。 巖石能含水的基本前提是巖石具有空隙。巖石內部并不是致密的，有許多相互連通的孔隙、裂隙和洞穴，故地下水可在巖石中通過。巖石這種能被水透過的性能，稱為巖石的透水性。能透水的巖層稱為透水層。透水性最好的巖石是喀斯特發(fā)育的石灰?guī)r和白云巖，以及空隙大的礫巖和砂巖。透水性能差，對地下水的運動、滲透起阻隔作用的巖層，稱為隔水層或不透水層。含水層是指能透水且含有地下水的巖層。 含水層的形成必須同時具備三個條件，即巖層具有連通的空隙、隔水地質條件和足夠的補給水源。（二）地下水的分類 自然界中有各種各樣地下水，其分類方法有好多種。其中對煤礦生產有直接意義的有以下兩種。 1、按地下水的埋藏條

23、件分類 一般認為上層滯水是指埋藏在離地表不深的飽氣帶中局部隔水層上的重力水。分布范圍小，儲水量不豐富，常見的是位于潛水層上方的山區(qū)，對煤礦生產幾乎沒有影響。 潛水埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層以上，且具有自由水面的重力水稱為潛水。由于潛水具有自由水面，而潛水只受大氣壓作用，不承受靜水壓力，只能在重 力作用下，由高水位向低水位不斷運動，結果使?jié)撍娈a生一定的坡度，形成了不同形狀的潛水面，潛水面的形狀可用等水位線圖來表示。 充滿于上、下兩穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水稱為承壓水，其與水文因素和季節(jié)變化的關系不甚明顯，動態(tài)穩(wěn)定，不易受污染。承壓水有一定的承壓水頭，以傳遞靜水壓力的方式進行水的交替。

24、 當地下水未充滿兩個隔水層之間時，稱為無壓層間水，其特征具有自由水面而不承壓。2、按含水層孔隙性質分類 儲存于疏松巖層孔隙中的水稱為孔隙水?？紫端拇嬖跅l件和特征取決于巖石孔隙的發(fā)育程度。 埋藏于基巖裂隙中的地下水稱為裂隙水。裂隙的性質決定了裂隙水的存在、富水性及其運動條件。裂隙水可分為風化裂隙水、成巖裂隙水和構造裂隙水3種類型。 巖溶水喀斯特是發(fā)育在可溶性巖石地區(qū)的一系列獨特的地質作用和現象的總稱。這種地質作用包括在地下水的溶蝕作用和沖蝕作用。產生的地質現象，就是由這兩種作用所形成的各種溶隙、溶洞和溶蝕地形。埋藏于溶洞、溶隙中的重力水稱為喀斯特水，亦稱巖溶水。巖溶水的主要特點是水量大、運動快

25、、在鉛直和水平方向上分布不均勻的特征。巖溶水對煤礦生產安全的影響主要決定于煤系地層以及附近是否有發(fā)育可溶性巖石。如我國華北石炭二疊紀煤系地層中發(fā)育幾層石灰?guī)r，而且其底部還有奧陶紀石灰?guī)r，巖溶水對煤礦生產安全構成嚴重威脅。 二、礦井充水條件 在礦井建設和生產過程中，各種類型水源進入采掘空間的過程稱為礦井充水。進入到工作面及井巷內的水稱為礦井水。當涌入或潰入井巷的水量大，來勢猛時，稱突水。形成礦井水災的基本條（一）礦井充水的水源 1、大氣降水 大氣降水的主要形式是雨雪。地面的雨雪水既是地下水的主要補給來源，同時也是礦井充水的主要來源之一，有時還是唯一的充水水源。 2、地表水 地表水包括：江河、湖海

26、、沼池、洼地積水、水庫等。位于礦區(qū)或礦區(qū)附近的地表水體，在適當條件下可以成為礦井充水的重要水源。而且由于地表水源一般水量較大，一旦與礦井溝通，對礦井威脅很大。 3、地下水地下水是礦井的直接充水水源。在煤系地層中或多或少夾有含水層，在采掘過程中揭露或穿過這些充水含水層時，地下水就會涌入礦井。涌入礦井的水量與含水層的孔隙性質有關。裂隙水的特點是水量小、水壓大，如與其他水源有水力聯系，涌水量就會逐漸增加，甚至造成淹井事故；巖溶水的特點是水壓高、水量大、來勢猛、不易疏干，危害極大。當它和地面水源相溝通時，對礦井安全生產的威脅更大。 4、老空水 煤礦井下采空區(qū)、廢棄的井巷和停采的小煤窯，由于長期停止排水

27、而積存的地下水，稱為老空水。老空積水一般都在煤層上部，離地表較淺，所以靜水壓力很大，來勢兇猛，而且常含有有害氣體，容易造成人身事故。 上述水源，一般來說，不是孤立地存在，往往是互相溝通，互相補給的。（二）礦井充水通道 礦井充水通道是指可以溝通水源，使之涌入礦井的各種通道。常見的主要有以下幾種。 1、構造斷裂帶 斷裂構造是加大巖層導水性能的重要因素，特別是斷層密集的地段，巖層支離破碎，失去隔離水性能，成為地下水賦存的場所和運移的通道。當煤礦井下采掘工程揭露或接近這些地帶時，地下水就會進入井巷，嚴重的可造成突水淹井事故。 2、冒落裂隙帶 煤層開采后，根據采空區(qū)上方巖層變形和破壞情況不同可劃分為冒落

28、帶、導水裂隙帶和彎曲下沉帶。冒落帶和導水裂隙帶都能成為涌水的通道，這兩帶的高度對礦井充水影響很大。 3、含水層的露頭區(qū) 含水層在地表的露頭區(qū)，起著溝通地表水和地下水的作用，成為含水層充水的咽喉與通道。含水層出露的面積越大，接受大氣降水補給量就越多。 4、煤層底板巖層采動破壞帶 地下水水頭壓力很大的地段，在礦山壓力的作用下，采動后承壓水可突破煤層底板隔水層而涌入礦井，使礦井涌水量突然增大，有時可導致淹井事故。5、封閉不良鉆孔 在煤田勘探和生產建設中，井田內要打許多鉆孔，雖然鉆孔的深度不同，但有部分鉆孔會打穿含水層，于是鉆孔就成為溝通含水層及地表水的人為通道。由于對其封閉不良，在開采揭露時，就會將

29、煤層上方或下部含水層以及地表水引入礦井，造成涌水甚至突水事故。 6、導水陷落柱和地表塌陷 有些陷落柱因膠結程度極差，柱體周圍巖石破碎，并伴生有較多的小斷裂，這就可能成為溝通地表水或地下水的良好通道，當采掘工作面揭露或接近這些導水陷落柱時，就會造成井下涌水或突水事故。 三、礦井水災防治與處理 （一）做好礦井水文地質工作 礦井水文地質工作是礦井防治水的基礎工作，它是地表防治水和煤礦井下防治水的依據。 1、做好水文觀測工作 2、做好礦井地質工作 （二）地面防治水 地面防治水是煤礦防治水的第一道防線，各級領導應該重視地面防治水工作。規(guī)程中規(guī)定：煤礦企業(yè)必須查清礦區(qū)及其附近地面水流系統的匯水、滲漏情況，

30、疏水能力和有關水利工程情況，掌握當地歷年降水量和最高洪水位資料，建立疏水、防水和排水系統。這是為了使地面防治水工程設計能夠切合實際，首先應做防洪調查研究，只有在查明情況的基礎上，才能建立疏水、防水和排水系統。 （1）嚴格按煤礦安全規(guī)程規(guī)定選擇井筒及工業(yè)廣場。井口和工業(yè)廣場內建筑物的高程必須高于當地歷年的最高洪水位;若井口及工業(yè)廣場內建筑物的高程低于當地歷年最高洪水位時，必須修筑堤壩、溝渠或采取其他防排水措施。 （2）為了防止洪水進入煤層開采段或礦區(qū)內，一般可在礦區(qū)上方山坡處，垂直于來水方向修建排洪渠，攔截洪水。排洪渠可大致沿地形等高線布置，并保持適當的坡度，而后根據地形特點將洪水引出礦區(qū)。 （

31、3）防止地表滲水。井田范圍內的河流、溝渠等地表水，可以通過裂隙滲透到煤礦井下造成水害。因此應將河床鋪底，或將其疏干，或改道移至礦區(qū)以外。 （4）防止地面積水。對井田開采范圍內的地面低洼處、塌陷區(qū)等易于積水區(qū)，應設法填平，防止積水，積水量大時，要用水泵排出。 （5）對可能引起漏水的地表裂隙、塌陷、廢棄鉆孔等，應及時用粘土充填或用水泥堵塞。 （6）加強防洪防汛工作，在每年的雨季來臨之前和雨季期間，要加強對礦區(qū)內防洪工程的檢查和防汛搶險工作，發(fā)現問題及時處理。（三）煤礦井下防治水 1、井下防水 （1）合理進行開拓與開采 （2）留設防水煤柱 防水煤柱的種類有：井田邊界隔離、預防斷層、被淹井巷、陷落柱、

32、沖積層的防水煤柱等。 規(guī)程規(guī)定：相鄰礦井的分界處，必須留防水煤柱。礦井以斷層分界時，必須在斷層兩側留有防水煤柱。 防水煤柱的尺寸，應根據相鄰礦井的地質構造、水文地質條件、煤層賦存條件、圍巖性質、開采方法以及巖層移動規(guī)律等因素，在礦井設計中加以規(guī)定。 嚴禁在各種防水煤柱中采掘。 井田內有與河流、湖泊、溶洞、含水層等有水力聯系的導水斷層、裂隙（帶）、陷落柱時，必須查出其確切位置，并按規(guī)定留設防水煤柱。 2、井下疏干排水（1）利用鉆孔疏排地下水 利用鉆孔疏排地下水按地點可分地面和井下鉆孔疏排水。 如果煤層上部為砂巖裂隙含水層，其中的裂隙水常沿裂隙進入采掘工作面，造成頂板滴水和淋水，影響采掘作業(yè)。當頂

33、板含水層水量不大時，可以利用采區(qū)和采面的準備巷道預先疏放頂板水。 煤層底板是否突水，主要取決于水壓的大小與底板巖層的抗拉強度，凡是水壓大于底板抗拉強度的，都要考慮采取措施防止突水事故。只要將底板的靜止水位降到安全水位以下，即可達到防止底板突水的目的。 （2）利用巷道疏排地下水 疏排地下水主要采用疏干立井和水平疏干巷道。 規(guī)程中規(guī)定：主要排水設備應符合下列要求： A、必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力應能在20小時內排出礦井24小時的正常涌水量。備用水泵的能力應不小于工作水泵能力的70。工作和備用水泵的總能力，應能在20小時內排出礦井24小時的最大涌水量。檢修水泵的能力應不小于工作水泵

34、能力的25。水文地質條件復雜的礦井，可在主泵房內預留安裝一定數量水泵的位置。 B、水管:必須有工作和備用的水管。工作水管的能力應能配合工作水泵在20小時內排出礦井24小時的正常涌水量。工作和配用水管的能力的總能力，應能配合工作和備用水泵在20小時內排出礦井24小時的最大涌水量。 C、配電設備：應同工作、備用以及檢修水泵相適應。煤層頂板有含水層和水體存在時，應當觀測“三帶”發(fā)育高度。當導水裂隙帶范圍內的含水層或老孔積水影響安全開采時，必須超前探水并建立疏排水系統。 承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受的水頭值小于實際水頭值時，開采前必須采取措施，由企業(yè)主要負責人審批。 3、井下探放水 （1）探

35、水的目的 探水系指在煤礦生產過程中用超前勘探方法，查明采掘工作面煤層頂底板、側幫和前方的含水構造（包括陷落柱）、含水層、積水老窯等水體的具體位置、產狀等，其目的是為有效的防治礦井水害做好必要的準備。 （2）探放水的原則 “有疑必探，先探后掘”是防治煤礦井下水害的探放水原則。凡是煤礦井下受水害威脅的地區(qū)，都必須堅持這一原則。 采掘工作面遇到下列情況之一時，必須確定探水線進行探水: A、接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時。 B、接近含水層、導水斷層、溶洞和導水陷落柱時。 C、打開隔離煤柱放水時。 D、接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時。E、接近有出水可能的鉆孔時。

36、 F、接近有水的灌漿區(qū)時。 G、 接近其他可能出水地區(qū)時。 經探水確認無突水危險時，方可前進。 （3）探放水的措施 A、加強靠近探水地點的支護，打好堅固的立柱和攔板，以防高壓水沖跨煤壁和支架。 B、認真檢查排水系統，保持狀態(tài)完好，準備好適當坡度和斷面的排水溝及相當容積的緩沖水倉，加大排水能力。 C 、確定主要探水孔的位置，由測量人員進行標定。負責探水的領導必須親臨現場。 D、探水地點要經常檢查有無有害氣體，發(fā)現有害氣體逸出時，要及時采取通風措施。 E、探水地點要安設專用電話，使其能夠及時與礦調度室或中央水泵房聯系。 F、在探水時，制定安全退路，并使其暢通無阻；同時要與相鄰工作地點保持信號聯系，

37、以便萬一出水，好馬上通知受水害威脅地點的人員安全撤離。G、在水壓較大的地點探水時，探水孔要設套管，以便安裝水閥控制放水量。特別危險的地段，還應選擇堅固地點修筑臨時水閘門。 H、打鉆時，要時刻注意觀察鉆孔情況。發(fā)現鉆孔中水量、水壓突然增大，以及出現頂鉆等異?，F象，應立即停鉆檢查，如鉆孔內水的壓力很大，應馬上將鉆桿固定，切勿移動或拔鉆，鉆機后面不要站人，以免高壓水將鉆桿頂出傷人或造成透水事故。 4、井下截水與堵水 井下截水的主要措施有修筑水閘墻和水閘門。水閘門設置在發(fā)生涌水時需要截水而平時仍需運輸、行人的井下巷道內，如井底車場、井下水泵房和變電所的出入口，以及有涌水影響的采區(qū)之間都應設置水閘門。

38、規(guī)程規(guī)定：水文地質條件復雜或有突水淹井危險的礦井，必須在井底車場周圍設置防水閘門。在其他有突水危險的地區(qū)，只有在其附近設置防水閘門，方可掘進。 注漿堵水就是將水泥漿或化學漿通過管道壓入巖層間隙，漿液在間隙中經過擴散、凝結、硬化，最后起到加固巖層和堵隔水源的作用。 四）透水事故的應急措施 1、透水預兆 采掘工作面或者其他地點發(fā)生透水前，一般都有以下預兆：(1 ) 掛紅。 （2）掛汗。 （3）空氣變冷。 （4）出現霧氣。 （5）水叫。 （6 ) 煤層頂板淋水加大。 （7）煤層頂板來壓、底板鼓起。 （8）水色發(fā)渾，有臭味。 （9）采掘工作面有害氣體增加。 （10）裂隙出現滲水。 規(guī)程中規(guī)定：采掘工作

39、面或其他地點發(fā)現上述突水預兆時，必須停止作業(yè)，采取措施，立即報告礦調度室，發(fā)出警報，撤出所有受水威脅地點的人員。 2、透水事故應急措施 當煤礦井下某一地點發(fā)生突然透水事故時，現場人員除立即報告礦調度室外，如果情況危急，水勢很猛，則應采取應急措施。案例分析2010年3月28日，華晉焦煤有限責任公司王家?guī)X礦發(fā)生特別重大透水事故。該起事故是一起責任事故，共造成38人死亡、115人受傷，直接經濟損失4937萬元。事故原因事故的直接原因是：該礦20101回風巷掘進工作面附近小煤窯老空區(qū)積水情況未探明，且在發(fā)現透水征兆后未及時采取撤出井下作業(yè)人員等果斷措施，掘進作業(yè)導致老空區(qū)積水透出，造成+583.168

40、m標高以下巷道被淹和人員傷亡。事故的間接原因是：地質勘探程度不夠，水文地質條件不清，未查明老窯采空區(qū)位置和范圍、積水情況；水患排查治理不力，發(fā)現透水征兆后未采取有效措施；施工組織不合理，趕工期、搶進度；未對職工進行全員安全培訓，部分新到礦職工未經培訓就安排上崗作業(yè)，部分特殊工種人員無證上崗。第四節(jié) 煤礦圖件基礎 一、地形地質圖 （一）地形圖 反映地球表面高低起伏形狀的圖紙就是地形圖。一般用地形等高線來反映地貌。 地形等高線圖：地面上高程相等的點的連線，或水平面與地表面相交得到的交線稱為等高線，該等高線在水平面上的投影就是地形等高線圖。 1、地形等高線基本特性 在同一等高線上的各點，其高程相等。

41、 等高線必定是一條閉合的曲線，不會中斷。 一條等高線不能分叉為兩條。不同高程的等高線，不能相交或合并成一條。在懸崖處等高線雖然相交，但必須有兩個交點。 等高線越密則表示坡度越陡，等高線越稀則表示坡度越緩，等高線間的平距相等則表示坡度相等。 經過河流的等高線不能直跨而過，應該在接近河岸時漸漸折向上游，直到與河底等高處才能越過河流，然后再折向下游，向下游逐漸離開河岸。 等高線通過山脊線時與山脊脊線成正交，并凸向低處；等高線通過山谷線時，則應和山谷線成正交，凸向高處。 2、典型地貌的等高線 ( 如圖4-4-1 ） 山地（山岡）：隆起而高于四周的高地，高大的稱為山峰，矮小的稱為山丘。山地等高線的標高由

42、里向外逐漸降低。 盆地（凹坑）：低與四周的盆形洼地，最低處叫盆底。盆地的等高線的標高由里向外逐漸升高。 山脊：沿著一個方向延伸的狹長高地，高點的連線即為分水線。山脊的等高線凸向低處。 山谷：沿著一個方向延伸下降的洼地，低點的連線即為集水線。山谷的等高線凸向高處。 （二）地形地質圖 地形地質圖是綜合反映地層、構造和地表情況以及勘探工程布置情況的圖件。它是以地形圖作為底圖，經過野外地質填圖后編制而成的，一般附有地層綜合柱狀圖及地質剖面圖。地形地質圖是勘探設計和煤礦生產的基本圖件之一。 二、煤層底板等高線圖 煤層底板與具有一定高程的水平面相交，所得到的交線，就是煤層底板等高線。把它用標高投影的方法投

43、影到水平面上所得到的圖形就是煤層底板等高線圖。煤層底板等高線圖是反映煤層空間形態(tài)和構造變動的重要地質圖件，是煤礦設計、生產、儲量計算的基礎。( 如圖4-4-2 )（一）根據煤層底板等高線圖確定煤層的產狀 煤層底板等高線的延伸方向就是煤層的走向，可用象限角表示。 傾向與走向垂直，并指向標高值低的方向。 在煤層底板等高線圖上可用作圖法或計算求得煤層傾角。 在煤層底板等高線圖中用 a 表示煤層的產狀要素。 （二）地質構造在煤層底板等高線圖上的表現 煤層底板等高線發(fā)生變化，表示煤層構造發(fā)生變化；底板等高線發(fā)生彎曲表示有褶曲，底板等高線發(fā)生中斷表示煤層缺失，或遇斷層或遇陷落柱或煤層尖滅。 1、褶皺構造

44、在褶皺構造中主要掌握向斜和背斜在煤層底板等高線圖上的表現。向斜和背斜在煤層底板等高線圖上的表現和山谷、山脊在地形圖中的表現類似。 等高線凸向高處為向斜，等高線凸向低處為背斜。褶曲會造成工作面長度變化。當褶曲軸部和走向平行時，會影響走向長壁工作面長度變化；當褶曲軸部和傾向平行時，會影響傾斜長壁工作面長度變化。 2、斷層 斷層在煤層底板等高線圖上表現為等高線中斷。 斷層交面線：煤層底板與斷層面的交線。因斷層有上下兩盤，所以一條斷層一般有兩條交面線，即上盤交面線和下盤交面線。 一般情況下，正斷層表示為煤層底板等高線中斷缺失，在交面線之間呈空白區(qū)；逆斷層表示為煤層底板等高線在交面線之間為重疊區(qū)，即上下

45、兩盤重復區(qū)。( 如圖4-4-3 ) 斷層面產狀的確定：兩盤交面線上同標高的交點的連線為斷層面的走向，垂直于斷層面的走向線并指向斷層面走向線底標高值的方向即為傾向。傾角的確定可用作圖法或計算法確定。 3、穹隆構造和構造盆地 穹隆構造和構造盆地的煤層底板等高線為封閉曲線，由里向外標高降低的為穹隆構造，由里向外標高升高的為構造盆地。 三、礦圖的內容及要求 （一）井上下對照圖 為了便于了解地面的地物和地形與井下巷道和工作面之間的對應關系，將井田范圍內的地形圖和井下各水平的主要巷道按照對應關系綜合繪于一張圖上，這種圖便叫做井上、下對照圖。由圖上可以很明確的看出井下巷道、采區(qū)與地面地形和地物之間的關系。

46、井上、下對照圖是一種復制圖，比例尺通常為1：2000或多或1：5000；井上下對照圖以地形圖為底圖。標明重要的地面建筑，標明特有的地貌。 井上、下對照圖主要用于規(guī)劃地面建設和地下開采設計，確定由于井下開采所引起的地表移動范圍；解決在鐵路、水體和建筑物下開采問題；解決礦井的防、排水等問題。 （二）采掘工程平面圖 采掘工程平面圖是根據地質采礦資料直接繪制而成，采掘工程平面圖以煤層底板等高線圖為底圖，是礦圖中核心的圖件之一，比例尺為1：1000、1：2000或1：5000。 采掘工程平面圖主要包括： （1）井下采掘工程情況。 它能全面反映采掘巷道和工作面的相互關系以及各項采掘活動的進展情況等。 （2

47、）煤層情況。 （3）構造情況。 采掘工程平面圖是指導煤礦生產建設不可缺少的重要資料，是了解地質和采掘情況分析解決生產中遇到的問題的重要工具，是進行事故搶救和預測指導的主要依據。（三）通風系統圖 通風系統圖是以采掘工程平面圖為底圖，比例尺為1：1000、1：2000、1：5000；通風系統圖上必須標明風流方向、測風站、風速、風量、通風設備、通風設施、防滅火、防塵、隔爆設施的安裝地點和火區(qū)的位置與范圍。 開采多煤層的礦井，必須備有礦井通風系統圖和分層通風系統圖。 （四）井下避災路線圖 井下避災路線圖是以通風系統圖為底圖，在圖上必須標明發(fā)生各種災害的避災路線。 （五）供電系統圖和井下電氣設備布置圖

48、供電系統圖必須標明供電電源來源、電壓等級；變壓器型號、容量、電壓等級；高低壓開關柜、編號、型號、用途；電纜型號、電壓等級、截面和長度；用電設備及電氣開關名稱、型號、功率、負荷。（六）主要巷道平面布置圖 主要巷道平面布置圖是按每一開采水平的主要巷道所繪制的水平面投影圖。其繪制方法和采掘工程平面圖相同。比例尺為1：1000或1：2000。 主要巷道布置圖是反映巷道位置系統及其在空間的相互關系。 主要巷道布置圖的用途是了解本水平內巷道布置和煤層開采情況，了解煤層沿走向方向變化情況以便于指導巷道的設計和施工，了解本水平內主要斷層的分布情況，預測在巷道前方和深部水平可能遇到的斷層，丈量主要巷道的長度和確

49、定煤層間的水平間距。 （七）水文地質圖 生產礦井最常見的水文地質圖有充水性平面圖、礦井富水性圖、水文地質剖面圖。課堂小結本次課主要講述了礦井充水條件、礦井水災防治與處理及煤礦常用的礦圖，應重點掌握礦井水災防治與處理。作業(yè)1、礦井充水通道常見的主要有哪幾種？2、煤礦井下常見的透水預兆有哪些？3、煤礦常用的礦圖有哪些？課后分析 通過講授，學員掌握了課程重點，對教學難點有了進一步的理解，教學效果較好，達到了教學目的。 煤礦安全管理人員課教案首頁教師審批班級煤礦安全管理人員課題第五章 煤礦開采安全第一節(jié) 礦井開拓授課日期月日節(jié)次教學目的1、了解原煤儲量的分級和分類2、了解礦井生產能力和服務年限3、掌握

50、井田內的劃分和礦井開拓授課方法講授法研討法教具掛圖課程重點井田內的劃分和礦井開拓試驗內容無課程難點井田內的劃分電教內容多媒體課件 第五章 煤礦開采安全第一節(jié) 礦井開拓 經過地質勘探掌握了煤層賦存的地質特征后，即可根據國民經濟發(fā)展和市場的需求，進行煤田開發(fā)。當一個煤田的范圍較大時，必須把煤田劃分為若干較小的部分，每一部分由一個礦井來開采。劃歸一個礦井來開采的那一部分煤田稱為井田。將煤田劃分為井田時，應合理地確定各井田的邊界。 一、原煤儲量的分級和分類 礦井儲量指井田范圍內可采煤層的全部儲量。 （一）根據勘探程度將儲量分級分類 為了說明不同塊段煤層地質情況被查明的程度，常將儲量劃分成不同的級別，同

51、一級別的儲量，代表的勘探程度相同。儲量分A、B、C、D 四級。 根據工業(yè)要求、開采條件以及儲量被查明的程度，礦井的儲量分為以下幾類：礦井地質儲量：礦井技術邊界范圍內的全部煤炭儲量。 能利用的儲量：在目前經濟技術條件下能夠開采的儲量，A、B、C、D級儲量的和，也叫平衡表內儲量。 尚難利用的儲量：目前經濟技術條件下尚不能夠開采的儲量，平衡表外儲量。 工業(yè)儲量： A、B、C級儲量和，是礦井設計的資源依據。工業(yè)儲量中預計可以采出來的煤量為可采儲量，預計不可以采出來的煤量為設計損失量。 遠景儲量： D級儲量，因勘探程度不夠，不能作為礦井設計的依據。 可采儲量與工業(yè)儲量之間的關系： Zk = ( Zg P ) * C 式中 Zk可采儲量； Zg工業(yè)儲量； P永久性煤柱損失量； C采區(qū)設計采出率，采區(qū)回采率規(guī)定厚煤層不低于75%，中厚煤層不低于80%，薄煤層不低于85%。（二）煤、泥炭地質勘查規(guī)范的儲量分級分類 2003年3月1日起實行的地質礦產行業(yè)標準DZ/T0215-2002煤、泥炭地質勘查規(guī)范，對煤炭資源/儲量分類及類型條件、儲量估算等作了新的劃分和規(guī)定。 1、探明的煤炭儲量分類 （1）可采儲量（111）：探明的經濟基礎儲量的