煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)知識課件（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 接上次5月11日上傳的培訓(xùn)1 50頁 防治水工作原則 預(yù)測預(yù)報 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礦井充水條件礦井水文地質(zhì)觀測及其水害的防治 水文地質(zhì) 基本知識大氣水 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性供水水源 對礦山開發(fā) 建設(shè)幾乎沒有影響 2 潛水 埋藏在地表以下第一個穩(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 水的來源 涌水通道和影響水量大小的因素 它們是計算涌水量 預(yù)測突水的重要依據(jù) 一 礦井水的來源 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 這些水在開采時可以直接流入巷道 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 成為涌水的水源 二 地表水 地表水體包括 河流 湖泊 池沼 水庫等 在評價地表水體對礦井充水影響時 需要考慮以下幾個問題 三 大氣降水的滲入1 礦井涌水程度與降水大小 降水強度和持續(xù)時間有關(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采深度增加而減少 四 老窯水采空區(qū)或廢棄巷道 由于長期停止排水而聚積的地下水稱老窯水 老窯水的特點 1 像地下水庫 且淺部分布較多 2 分布無規(guī)則 準確位置不易確定 3 酸性大 多為強酸性水 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采設(shè)計和采掘部署 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采 又如在已開拓區(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)計采區(qū)和工作面 影響采煤工藝我國的采煤工藝 按機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 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) 影響計劃生產(chǎn)采煤生產(chǎn)是多工序按計劃連續(xù)作業(yè) 如果回采工作面內(nèi)煤層厚度變薄 會打亂原來的工作計劃 使工作面提前結(jié)束造成采掘失調(diào) 工作面接續(xù)緊張 掘進率增高為探明煤層厚度變化 需多開巷道進行專門探測 使掘進率相應(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)造對煤礦生產(chǎn)的影響 1 大型褶曲是礦井設(shè)計考慮的主要問題 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方向 從而影響工作面長度 給機械化回采 頂板管理帶來一定困難 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 把運輸巷道布置在向斜軸部附近 用一條運輸巷解決向斜兩翼的運輸問題 中型褶曲以軸作為采區(qū)中心 向兩翼布置回采工作面 工作面直接推過褶曲軸 當(dāng)褶曲較寬緩 而規(guī)模不太大時 可布置單翼采區(qū) 工作面直接推過褶曲軸部 小型褶曲 1 采面重開切眼生產(chǎn) 在小型褶曲發(fā)育地區(qū) 常見到煤層突然增厚或變薄 甚至不可采 使工作面無法通過 需要重新開掘切眼進行生產(chǎn) 2 采面運輸巷改造取直 煤礦要求運輸巷在60m內(nèi)不能有大的彎曲 彎曲過多無法使用 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 影響掘進率造成無效進尺 給支護工作和頂板管理帶來困難 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 開拓設(shè)計階段對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的特大型斷層時多以大斷層為界影響采區(qū)劃分和工作面布置 平巷過斷層 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斷層 無效進尺 構(gòu)造變動對煤礦的影響復(fù)雜開采技術(shù)條件及影響采掘部署 破壞煤炭儲量 斷層與褶曲地帶容易發(fā)生事故 巷道遇斷層時的處理1 開拓設(shè)計階段對斷層的處理 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 以距離斷層30 50m為宜 運輸大巷的布置 遇大斷層 可改向 但過斷層后應(yīng)盡快進入原設(shè)計層位 開采塊段的劃分 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 巷道掘進階段對斷層的處理 應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件和生產(chǎn)對巷道的要求分別采用不同的方法 平巷過斷層 可采用斜穿煤層頂 底板或順斷層面掘進 斜巷過斷層 可采用斜穿煤層頂 底板或順斷層面掘進 回采階段對斷層的處理 走向斷層的處理 當(dāng)斷層落差小于煤厚 挑頂 臥底而過 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 當(dāng)斷層落差大于煤厚或采高 重開切割眼回采 斜交斷層的處理 一般與處理傾向斷層的方法基本相同 巖漿侵入體對煤礦生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在以下三個方面 1 減少煤炭儲量 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)失去開采價值 減少煤炭儲量 縮短了礦井服務(wù)年限 井巷報廢 由于塌陷破壞煤層的連續(xù)性 給井巷工程的布置和施工 采煤方法和采掘機械的選擇增加很多困難陷落柱穿透含水層時 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 簡稱陷落柱 俗稱 矸子窩 或 無炭柱 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) 其次是氮氣和二氧化碳 其他成分較少 瓦斯雖然無毒 但是空氣中含量較大時 會使人頭痛嘔吐 喪失行動能力 嚴重時會造成缺氧窒息死亡 瓦斯在一定濃度 溫度下發(fā)生爆炸 也可能會發(fā)生瓦斯突出 事故的發(fā)生可能會有大量的人員傷亡和財產(chǎn)的損失 是目前我國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)醽碓从袃煞矫?一是太陽的輻射熱 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 移動和破壞的力 地壓會對巷道的穩(wěn)定性造成影響 特別是沖擊地壓對井下生產(chǎn)的破壞時巨大的 第五節(jié)礦圖 主要地質(zhì)圖件地質(zhì)工作者通過現(xiàn)場編錄及生產(chǎn)勘探取得大量地質(zhì)原始資料 并經(jīng)過對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 制定生產(chǎn)計劃 指導(dǎo)采掘生產(chǎn)及礦產(chǎn)儲量管理等的主要依據(jù) 根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際需要 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 車站 三角點 高壓線 經(jīng)緯線及指北方向等 地質(zhì)界線包括各時代的地層分界線 系 統(tǒng) 組 不整合面界線 滑坡范圍 標志層 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或名稱 如地層系統(tǒng)編號 標志層及礦層的編號 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 井筒標高 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)計和生產(chǎn)的基本圖件之一 是設(shè)計部門用來選擇運輸干線及供電線路 確定井口 工業(yè)廣場 建筑石料場等位置 考慮保護農(nóng)田 尋找水源等不可缺少的圖件 是生產(chǎn)部門用來編制井上下對照圖 注意地下開采對地表的影響 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 反映切開斷面上巖層及構(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 進行采掘設(shè)計 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 剖面切過的地形 地物 經(jīng)緯線 水平標高線 地層界線 斷層 火成巖侵人體 喀斯特陷落柱 煤層 標志層及其名稱和編號 其它有益礦層 勘探工程 并注明鉆孔編號 孔口標高 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 反映對煤層和構(gòu)造的控制和研究程度 為生產(chǎn)設(shè)計及實施勘探工程提供依據(jù) 同時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采水平進行編制的 2 內(nèi)容 1 地質(zhì)界線圖上要反映該水平所切過的各煤層 標志層 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的及其附近的所有工程 包括 該水平切過的井底車場 運輸大巷 石門 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) 它是該水平開拓布置 井巷設(shè)計和掘進施工不可缺少的圖件 同時 水平切面圖常作為礦井生產(chǎn)設(shè)計該水平巷道系統(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 底板相同標高點的連線 來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 居民點 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 傾角和落差 褶曲樞紐線等 3 井巷工程穿過編圖煤層的全部井上下鉆孔 勘探線及編號 生產(chǎn)礦井的巷道 老窯及采空區(qū)范圍 井簡 主 副 風(fēng)井 的位置 井下回采工作面范圍及編號 回采進度界線及探煤點煤厚等 4 其它經(jīng)緯線 井田邊界線 見煤鉆孔小柱狀 其中包括見煤點煤層底板標高和煤層厚度及夾矸厚度 均以真厚度表示 煤質(zhì)主要指標小表 儲量分級線 塊段界線及編號 儲量計算塊段表 包括塊段內(nèi)平均傾角 平均厚度 儲量級別及儲量 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 進行儲量計算的基礎(chǔ)圖件 同時 編制煤層頂板巖性分布圖 瓦斯地質(zhì)圖等分析圖件 均以其為底圖進行編制 五