【礦井地質(zhì)學】簡要講義

1、 教學提綱礦井地質(zhì)學簡要講義朱炎銘中國礦業(yè)大學資源學院二OO五年一月緒 論一、礦井地質(zhì)工作的概念和意義（一）礦井地質(zhì)工作的概念礦井地質(zhì)工作是在礦井建設和生產(chǎn)時期，直接為煤礦生產(chǎn)建設服務的地質(zhì)工作。從這一概念中闡明了礦井地質(zhì)工作的兩個基本性質(zhì)。1礦井地質(zhì)工作所處的階段煤炭開發(fā)大體經(jīng)歷遠景規(guī)劃、礦區(qū)總體設計、礦井設計、礦井建設和礦井生產(chǎn)等階段。每一階段都必須以相應的地質(zhì)工作為基礎，以提供的地質(zhì)資料為依據(jù)。遠景規(guī)劃階段主要是解決煤炭工業(yè)整體布局，選擇煤炭工業(yè)基地和劃分礦區(qū)的問題。煤田普查工作成果是遠景規(guī)劃的地質(zhì)依據(jù)。礦區(qū)總體設計階段主要是解決礦區(qū)各礦井統(tǒng)一布局和確定開發(fā)規(guī)劃的問題。其基本任務是確定開

2、發(fā)規(guī)模和開發(fā)順序；劃分井田、選擇井筒位置和開拓方式；擬定煤炭加工工藝和選煤廠建設；選定運輸線、供電線和供水線；以及布置礦區(qū)主要工業(yè)設施等。礦區(qū)詳查工作成果是礦區(qū)總體設計的地質(zhì)依據(jù)。礦井設計階段主要是解決一個礦井開拓布置的問題。其基本任務是選定井筒和工業(yè)廣場位置，確定開拓方式，劃分開來水平，布置第一水平主要巷道和采區(qū)，以及進行基建工程、通風安全、提升運輸、煤炭加工等一系列技術設計。井田精查工作成果是礦井設計的地質(zhì)依據(jù)。礦井建設階段主要是解決礦井基建工程和首采區(qū)建設的問題。其基本任務是編制基建工程施工組織設計和進行井巷施工。建井地質(zhì)工作就是直接為礦井基建工程服務的地質(zhì)工作。礦井生產(chǎn)階段主要是解決礦

3、井煤炭生產(chǎn)和準備的問題。其基本任務是編制采掘設計和組織采掘施工。生產(chǎn)地質(zhì)工作就是直接為礦井生產(chǎn)服務的地質(zhì)工作。綜上所述，為遠景規(guī)劃、礦區(qū)總體設計和礦井設計服務的地質(zhì)工作，合稱為煤炭資源勘探；為礦井建設和礦井生產(chǎn)服務的地質(zhì)工作，總稱為礦井地質(zhì)工作。可見，礦井地質(zhì)工作是從礦井基本建設開始，直到礦井開來結(jié)束為止，這一時期所進行的全部地質(zhì)工作。它貫穿于建井、開拓、掘進、回來，即礦井生產(chǎn)建設的全過程。它是繼資源勘探之后，在資源勘探的基礎上，繼續(xù)研究煤礦地質(zhì)的階段。2礦井地質(zhì)工作服務的對象礦井地質(zhì)工作是直接為煤礦生產(chǎn)建設服務的。它與煤礦生產(chǎn)建設有著直接的、密切的聯(lián)系。礦井地質(zhì)規(guī)程（試行）（1984年5月）

4、總則中明確指出：“礦井地質(zhì)工作必須堅持為生產(chǎn)服務的方向；根據(jù)礦井不同的地質(zhì)條件，按照生產(chǎn)建設各個階段的特點和要求進行”。（二）礦井地質(zhì)工作的意義1礦井地質(zhì)工作的必要性鑒于地質(zhì)條件的復雜性，地質(zhì)工作必須經(jīng)歷由大面積的概略了解到小面積的詳細控制這樣一個過程，即遵循分階段循序漸進的原則。資源勘探是礦井地質(zhì)工作的必要基礎；礦井地質(zhì)工作是資源勘探的深化和發(fā)展。它們構(gòu)成了各自獨立的、相互不能替代的階段。2礦井地質(zhì)工作的重要性煤礦開采是在復雜地質(zhì)體，以煤層為對象的生產(chǎn)活動。采煤技術是一種以地質(zhì)條件為基礎的生產(chǎn)工藝。如果選擇的采煤技術適應于客觀地質(zhì)條件，就能充分發(fā)揮技術的威力，促進生產(chǎn)的發(fā)展；反之，就會防礙生

5、產(chǎn)的正常和安全進行。因此，礦井地質(zhì)工作是煤礦采掘的基礎。3礦井地質(zhì)工作的迫切性由于機械化開來具有高產(chǎn)、高效、經(jīng)濟、安全、勞動強度低和回采率高的優(yōu)點，因此采掘機械化是當今煤炭工業(yè)的發(fā)展方向。但是，采掘機械是按照一定的地質(zhì)條件設計的，適應地質(zhì)變化的能力較低。為了充分發(fā)揮機械的效能，迫切要求準確查明和預測地質(zhì)條件，以便根據(jù)地質(zhì)條件選擇機械設備；根據(jù)機械設備選擇采掘場地。綜上所述，礦井地質(zhì)工作關系到煤礦生產(chǎn)建設的正常、安全進行和高速度發(fā)展；關系到煤炭資源的充分開發(fā)和合理利用。它是保證老礦挖潛，新井建設，煤炭穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)以及與水、火、瓦斯等自然災害作有效斗爭的一項重要的技術基礎工作，也是煤炭生產(chǎn)建設中不可

6、缺少的重要環(huán)節(jié)。大量事實證明，哪里的礦井地質(zhì)工作開展得好，煤礦生產(chǎn)建設就能正常順利進行；哪里的礦井地質(zhì)工作跟不上，煤礦生產(chǎn)建設就往往由于地質(zhì)情況不明而造成被動局面，給采掘工作帶來損失。因此，礦井地質(zhì)工作常被譽為煤礦生產(chǎn)建設的“尖兵”。礦井地質(zhì)的工作成果往往不是直接表現(xiàn)在產(chǎn)量和進尺的數(shù)字上，而是溶化在采掘工作之中，并綜合地反映在生產(chǎn)的經(jīng)濟效益上。由于礦井地質(zhì)效果的隱避性，以及這種效果容易從反面表現(xiàn)出來，從而導致忽視礦井地質(zhì)工作的教訓，應該認真汲取。二、礦井地質(zhì)工作的目的和任務礦井地質(zhì)工作的目的在于從地質(zhì)角度保證礦井生產(chǎn)建設的正常安全進行和高速度發(fā)展；保證國家煤炭資源的充分開發(fā)和合理利用。為了實現(xiàn)

7、這一目的，礦井地質(zhì)工作需要完成下列任務：（一）查明地質(zhì)條件在研究和查明影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)條件時，必須注意以下幾點：1集中力量，狠抓重點影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)條件很多，有的條件對于絕大多數(shù)礦井都具有普遍意義，如地質(zhì)構(gòu)造、煤層變化等；有的條件僅對某些礦井具有特殊意義，如巖漿侵入、巖溶陷落、瓦斯突出、圍巖膨脹等。因此，在研究和查明影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)條件時，要從各礦的實際地質(zhì)情況出發(fā)，抓住主要地質(zhì)問題，集中力量，有重點地予以查明。峰峰礦務局有句順口溜：“礦井地質(zhì)三條腿：煤層、構(gòu)造、地下水”深刻反映出該礦區(qū)存在的主要地質(zhì)問題。2滿足當前，考慮長遠隨著煤礦開來深度的不斷增加，地溫、地壓、瓦斯對生產(chǎn)的影響日益嚴

8、重，成為深部開來的三大障礙。因此，在研究和查明影響煤礦生產(chǎn)建設的地質(zhì)條件時，不僅要立足當前生產(chǎn)的要求，而且還應考慮礦井長遠開拓延深的需要，及早組織研究。3一分為二，變害為利地質(zhì)條件雖然是客觀存在的，但是對于靜態(tài)的地質(zhì)條件可以考慮利用，對于動態(tài)的地質(zhì)條件可以考慮改造。因此，在研究影響煤礦生產(chǎn)建設的地質(zhì)條件時，不能單純被動防害，而應主動積極興利，從而達到變害為利的目的。瓦斯對煤礦安全危害很大，但又是一項重要的自然資源。隨著瓦斯抽放技術的發(fā)展，煤中瓦斯可以人工控制抽取出來，既可以起到卸壓防突的作用，又可作為資源利用。斷層造成煤層斷失，使采掘復雜化。但有的斷層可使深部煤層升至淺部，便于當前開采；在某些

9、情況下，斷層還可使多煤層礦井巷道布置簡化。總之，這種包含在一切地質(zhì)條件中的辯證關系，需要在生產(chǎn)實踐中不斷發(fā)現(xiàn)，并采取措施，加以利用和改造。（二）提供地質(zhì)資料地質(zhì)資料是編制生產(chǎn)建設計劃、井巷工程設計、采掘作業(yè)規(guī)程的必要依據(jù)。礦井地質(zhì)人員要根據(jù)生產(chǎn)建設的要求，有計劃地提供所需的地質(zhì)資料。所提地質(zhì)資料要求正確可靠、簡明扼要、針對性強、便于利用。資料提出后，礦井地質(zhì)人員還要配合生產(chǎn)部門參與設計和計劃的編制工作，根據(jù)掌握的地質(zhì)情況，審查計劃是否妥當，設計是否合理，并提出修改意見，做到地質(zhì)與生產(chǎn)緊密配合，堅持地質(zhì)為煤礦生產(chǎn)服務的方向。（三）指導采掘生產(chǎn)礦井地質(zhì)人員要深入現(xiàn)場調(diào)查研究，把工作做到掘進頭和回采

10、工作面，及時發(fā)現(xiàn)和研究地質(zhì)情況對生產(chǎn)的影響，協(xié)助生產(chǎn)部門正確處理地質(zhì)問題，指導采掘工作的合理進行。對不合理的開采方法，亂采、亂掘、吃肥丟瘦的現(xiàn)象，要堅持原則，提出意見，進行業(yè)務監(jiān)督，使煤炭資源得到充分開發(fā)。（四）組織礦井勘探在礦井建設和生產(chǎn)過程中，為了查明影響煤炭生產(chǎn)建設的地質(zhì)條件，提高儲量級別，增加礦井儲量，延長礦井壽命，還應在煤田勘探的基礎上，補做一些地質(zhì)勘探工作。這項任務一般由礦區(qū)勘探隊和礦地測科協(xié)同完成。（五）進行儲量管理礦井儲量是煤礦生產(chǎn)的物質(zhì)基礎。由于開采、損失、井田邊界變化、重新計算儲量等原因，礦井儲量經(jīng)常發(fā)生變化。為了做到心中有數(shù)，使安排生產(chǎn)、制定規(guī)劃有所依據(jù)，礦井地質(zhì)人員要定

11、期計算儲量，掌握儲量動態(tài)，進行儲量管理。儲量管理也是監(jiān)督煤炭資源合理開發(fā)的有效措施。（六）調(diào)查伴生礦產(chǎn)為了貫徹綜合開發(fā)、綜合利用礦產(chǎn)資源的原則，開展多種經(jīng)營，提高煤礦經(jīng)濟效益，礦井地質(zhì)人員還應調(diào)查和研究煤系地層中伴生礦產(chǎn)的賦存情況和利用價值，并考慮在開采中同時來出這些礦產(chǎn)。三、礦并地質(zhì)工作的階段和容礦井地質(zhì)工作分為建井地質(zhì)和生產(chǎn)地質(zhì)兩個階段。它們各有不同的工作容。（一）建井地質(zhì)工作建井地質(zhì)工作是指從建井準備到礦井建成投產(chǎn)這一過程中的地質(zhì)工作。礦井建設階段主要是建成井筒、井底車場、硐室、主要運輸大巷、總回風巷等礦井基建工程，以及約占礦井設計產(chǎn)量三分之一的首采區(qū)。這決定著建井地質(zhì)工作的服務重點是礦

12、井基建工程的開拓和首采區(qū)巷道的掘進。建井地質(zhì)工作的基本容是：提供礦井基建工程和首采區(qū)設計與施工所需的地質(zhì)資料；進行井巷地質(zhì)觀測編錄和綜合分析；查明和處理施工中出現(xiàn)的地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)問題；編制建井地質(zhì)報告和移交生產(chǎn)的地質(zhì)資料，為投產(chǎn)后的生產(chǎn)地質(zhì)工作奠定基礎?，F(xiàn)按建井準備、建井施工和移交生產(chǎn)的順序，分別敘述建井地質(zhì)的具體容。1建井準備期的地質(zhì)工作建井準備期需要進行以下地質(zhì)工作：（1）熟悉井田地質(zhì)勘探最終報告，核實地質(zhì)勘探資料的可靠性。井田地質(zhì)勘探最終報告是礦井設計的依據(jù)，建井地質(zhì)工作的基礎。在建井地質(zhì)工作開始時，必須詳細研究井田地質(zhì)勘探最終報告；切實掌握井田地質(zhì)特征和規(guī)律；認真檢查地質(zhì)勘探

13、資料的可靠性和全面性；充分考慮儲委對報告提出的問題和意見；正確決定建井地質(zhì)工作的方向和重點。（2）復查礦井設計書，分析設計所依據(jù)的地質(zhì)和技術資料。在審查礦井設計時，要注意設計對地質(zhì)資料的解釋和利用是否正確；設計所采用的地質(zhì)資料是否可靠；設計所引用的技術資料是否符合實際，并對礦井設計提出修改建議。（3）進行建井地質(zhì)勘探，查明基建工程所處的地質(zhì)條件。礦井基建工程使用時間長，建設投資大，施工技術復雜。在基建工程設計與施工前，一般要求沿擬定的井筒位置和主要運輸大巷軸線布置檢查鉆孔，查明基建工程所處的地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件。這種為滿足礦井基建工程設計與施工需要而進行的勘探工作稱為建井地質(zhì)勘探。（4

14、）編制建井地質(zhì)說明書，參與編制建井施工組織設計。建井地質(zhì)說明書是為礦井基建工程設計、施工和管理提供的地質(zhì)預測資料。建井地質(zhì)說明書可以單獨編制，也可作為建井施工組織設計的有機組成部分。2建井施工期的地質(zhì)工作井筒開工后，應緊跟井巷工程的進展，及時進行井巷地質(zhì)觀測編錄和綜合分析；隨時驗證、補充和修改各種綜合性地質(zhì)圖件；查明和處理施工中出現(xiàn)的地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)問題；對影響施工的膨脹粘土、流砂、基巖風化帶、軟巖等不穩(wěn)定巖體，應嚴加注意，必要時需采樣測試；對影響礦井設計實施的重質(zhì)問題，應及時進行礦井補充勘探；對采用凍結(jié)法施工的井筒，應配合有關部門進行井溫、水位、井下涌（漏）水量變化情況的觀測；對采用

15、預注漿方法施工的井巷，應做好注漿孔巖芯編錄，特別注意巖芯裂隙率、破碎帶和簡易水文地質(zhì)的觀測編錄，提出注漿前后抽（壓）水試驗資料，詳細觀測記錄注漿層段注漿材料的充填情況。3移交生產(chǎn)時的地質(zhì)工作新建礦井準備移交生產(chǎn)時，應根據(jù)井田地質(zhì)勘探資料和建井地質(zhì)資料，編制建井地質(zhì)報告，并連同各種原始地質(zhì)資料一并移交給生產(chǎn)單位，作為生產(chǎn)地質(zhì)工作的基礎。建井階段有關采區(qū)掘進和采面掘進的地質(zhì)工作容，由于與生產(chǎn)階段完全相同，故留待生產(chǎn)地質(zhì)工作中介紹。（二）生產(chǎn)地質(zhì)工作生產(chǎn)地質(zhì)工作是指從礦井正式移交生產(chǎn)到礦井采完報廢這一過程中的地質(zhì)工作。礦井生產(chǎn)階段主要由水平開拓、采區(qū)掘進、采面掘進和采面回采等生產(chǎn)環(huán)節(jié)組成。它們既緊密

16、聯(lián)系，又相對獨立。針對這些環(huán)節(jié)各自的特點和要求開展地質(zhì)工作，切實為煤礦生產(chǎn)服務，就成為生產(chǎn)地質(zhì)工作的重點。生產(chǎn)地質(zhì)工作的基本容是：及時進行井巷、采面和鉆孔的地質(zhì)觀測編錄；隨時補充和修改各種綜合性地質(zhì)圖件；定期計算儲量，掌握儲量變動，進行儲量管理；合理布置各種形式的礦井地質(zhì)勘探；適時編制和提供各種地質(zhì)報告、地質(zhì)說明書和開展地質(zhì)預報；配合采掘區(qū)隊正確處理來掘過程中出現(xiàn)的地質(zhì)變化。現(xiàn)按水平開拓、采區(qū)掘進、采面掘進、采面回采、礦井報廢順序，分別敘述生產(chǎn)地質(zhì)的具體容。1水平開拓時的地質(zhì)工作在新水平延深設計前，應熟悉礦井總體設計和礦井發(fā)展規(guī)劃；了解設計部門的意圖和對地質(zhì)工作的要求，詳細研究延深區(qū)域現(xiàn)有地質(zhì)

17、資料的可靠程度，特別要注意勘探工程的密度、質(zhì)量和對煤層、主要構(gòu)造的控制程度；核實原有儲量的數(shù)量和級別；預測水平延深主體工程和首采區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件；針對存在的地質(zhì)問題，進行單項或系統(tǒng)的補充勘探工作，達到礦井地質(zhì)規(guī)程（試行）（1984年5月）中規(guī)定的水平延深的地質(zhì)工作要求，并編制水平延深地質(zhì)報告，作為選擇新水平開拓延深方案，確定開拓巷道層位、方向、坡度、彎度和施工方法的地質(zhì)依據(jù)。在水平延深工程施工中，應及時進行開拓巷道的地質(zhì)觀測編錄；查明巷道所在巖層的層位、巖性、產(chǎn)狀和構(gòu)造；預測掘進前方的地質(zhì)變化，使開拓巷道便利運輸和經(jīng)久耐用。井田外圍擴大新區(qū)開拓之前，必須按煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)（試

18、行）（1986年）的要求進行資源勘探，并提出精查地質(zhì)報告。2采區(qū)掘進時的地質(zhì)工作采區(qū)設計前，應按總體開拓方案所劃分的采區(qū)，編制采區(qū)地質(zhì)說明書，作為布置采區(qū)巷道、劃分采面的地質(zhì)依據(jù)。采區(qū)巷道掘進中，應查明區(qū)主要地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)和分布；掌握可采煤層的層數(shù)、厚度和結(jié)構(gòu)變化；基本確定各煤層的可采圍，特別是最上部薄煤層的可采性；掌握可采煤層頂板（老頂、直接頂、偽頂）的厚度、巖性、含水性、以及各煤層的層間距；探查老采區(qū)、小窯的空間位置和確定防水煤柱等。3采面掘進時的地質(zhì)工作采面設計前。要求編制掘進地質(zhì)說明書，作為制定掘進作業(yè)規(guī)程和指導掘進施工的地質(zhì)依據(jù)。采面巷道掘進中，應觀測研究影響采面連續(xù)推進的地質(zhì)構(gòu)造；

19、綜采工作面必須運用物探、鉆探或巷探，查明來面的隱伏斷層和陷落柱；實測煤層厚度、；結(jié)構(gòu)及其變化情況；厚煤層應在巷道中用物探或鉆探手段探測煤層全厚，繪制煤層等厚線圖；觀測偽項、直接頂?shù)膸r性。厚度和主要裂隙方位，為頂板管理提供有關資料；確定煤層中的巖漿巖體和沖刷帶的分布和影響圍，利用采面巷道布置鉆探查明下部鄰近薄煤層的可采性等。4采面回采時的地質(zhì)工作采面回采前，應編制回采地質(zhì)說明書，作為制定采煤作業(yè)規(guī)程的地質(zhì)依據(jù)。采面回采中，應及時收集采高和煤厚資料；對分層開采的厚煤層，必須堅持探煤厚，繪制剩余煤厚等值線圖；實測各種地質(zhì)構(gòu)造的位置、形態(tài)，并確定其性質(zhì)和規(guī)模，追蹤觀測斷層的延展趨勢；配合采煤區(qū)研究采面

20、地質(zhì)變化的處理措施；積極創(chuàng)造條件，開展采面地質(zhì)預報，使地質(zhì)工作直接為采煤正規(guī)循環(huán)作業(yè)服務；進行采面采出量和損失量測算，分析損失量的構(gòu)成比例及原因，監(jiān)督煤炭資源的充分開采；配合煤質(zhì)科分析原煤質(zhì)量變化原因，提出改善煤質(zhì)的建議。采面開采完畢后，應堅持進行采后地質(zhì)總結(jié)，總結(jié)地質(zhì)特點和規(guī)律，總結(jié)工作經(jīng)驗和教訓，不斷提高地質(zhì)工作水平。5礦井報廢時的地質(zhì)工作礦井進入收尾階段即將報廢時，應全面匯集地質(zhì)資料，進行綜合分析研究，總結(jié)礦井主要地質(zhì)規(guī)律；研究延長礦井服務年限的可能性；進行探采對比，總結(jié)地質(zhì)勘探的經(jīng)驗教訓；核實礦井回采率，分析各種損失量所占比例；編制礦井收尾階段地質(zhì)總結(jié)。進行上述工作，對于提高礦井地質(zhì)工

21、作水平，促進地質(zhì)學科的發(fā)展都具有非常重要的意義。礦井地質(zhì)除了以上工作容之外，凡是礦井生產(chǎn)建設部門需要解決的地質(zhì)問題，都應主動配合、幫助解決。四、礦井地質(zhì)工作的特點和原則（一）礦井地質(zhì)工作的特點1礦井地質(zhì)工作具有很強的實踐性礦井地質(zhì)工作與煤礦生產(chǎn)建設實踐的關系非常密切。生產(chǎn)建設遇到的地質(zhì)問題，就是礦井地質(zhì)人員需要及時解決的問題；而礦井地質(zhì)人員對地質(zhì)問題的分析與判斷，又直接用來指導生產(chǎn)建設實踐的開展，并立即受到嚴格的實踐檢驗。因此，礦井地質(zhì)工作的一般程序可概略歸納為：生產(chǎn)提出地質(zhì)問題，地質(zhì)進行探查判斷，生產(chǎn)接受地質(zhì)指導，地質(zhì)受到生產(chǎn)檢驗。2礦井地質(zhì)工作要有高度的準確性礦井地質(zhì)工作準確性較高，具有可

22、能性和必要性兩個方面。一方面，由于煤礦生產(chǎn)建設中開掘了大量井巷，揭露了豐富的地質(zhì)資料，又有地質(zhì)勘探成果作基礎，因此依據(jù)大量實際地質(zhì)資料作出的地質(zhì)判斷和編制的地質(zhì)圖件，更能準確地反映地質(zhì)現(xiàn)象的真實面貌，另一方面，煤礦生產(chǎn)建設對地質(zhì)判斷和地質(zhì)資料的準確性要求較高。如果地質(zhì)判斷失誤，地質(zhì)資料不準，小則造成報廢巷道，損失煤量；大則導致礦井開拓部署不合理，甚至造成嚴重的安全事故。目前，由于礦井地質(zhì)條件復雜，探測技術手段落后，礦井地質(zhì)部門尚不能完全滿足煤礦生產(chǎn)建設對地質(zhì)提出的日益增高的要求。因此，必須改善礦井地質(zhì)的探測手段，同時也應增大采掘機械對地質(zhì)條件的適應能力。3礦井地質(zhì)工作要有科學的預見性合理的開拓

23、部署和采掘設計來源于正確的地質(zhì)判斷。這決定著礦井地質(zhì)工作必須具有科學的預見性。礦井地質(zhì)工作不能滿足于遇到地質(zhì)問題后再來查明和處理問題，而要事先預測和查明可能出現(xiàn)的地質(zhì)變化。隨著采掘機械化程度的不斷提高，對地質(zhì)變化的預見性要求越高。4礦井地質(zhì)工作具有及時性和連續(xù)性煤礦生產(chǎn)是不斷移動工作場所的、多工序的、綜合連續(xù)的地下作業(yè)。由于工作場所的不斷移動，珍貴的地質(zhì)資料不斷被新的采掘工程所揭露，又不斷被廢棄的采掘工程所毀壞。因此，隨著采掘工作的進展，礦井地質(zhì)人員在時間上要不失時機地開展工作，及時收集資料，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題；在空間上，從淺部到深部，從中心到兩翼，要連續(xù)不斷地進行工作。此外，礦井地質(zhì)工作環(huán)境

24、和條件也與煤田地質(zhì)勘探有所不同，如井下照明條件差，觀察受巷道空間限制，井下觀測與采掘工作相互干擾等?？傊覀儜浞掷斫獾V井地質(zhì)工作的特點，利用有利條件，克服不利因素，把礦井地質(zhì)工作做深做細。（二）礦井地質(zhì)工作的原則為了富有成效地進行礦井地質(zhì)工作，必須遵循以下幾項基本原則：1礦井地質(zhì)與區(qū)域地質(zhì)相結(jié)合礦井地質(zhì)是區(qū)域地質(zhì)不可分割的部分，兩者是局部與整體的關系。因此，要揭示礦井地質(zhì)的在聯(lián)系和規(guī)律性，就不能孤立地研究局部而忽略整體，必須把礦井地質(zhì)與區(qū)域地質(zhì)緊密地結(jié)合起來。既要注意區(qū)域地質(zhì)共性在礦井地質(zhì)中的反映，又要注意礦井地質(zhì)本身的特性。這并不意味著礦井地質(zhì)人員要具體地、大量地進行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究，而

25、是要熟悉區(qū)域地質(zhì)的研究動態(tài)和文獻資料。以便在考慮礦井地質(zhì)問題時予以注意。2井下地質(zhì)與地面地質(zhì)相結(jié)合礦井地質(zhì)人員注重井下地質(zhì)調(diào)查研究，無疑是正確的。但是，絕不能局限于井下，必須把井下與地表調(diào)查研究結(jié)合起來，相互聯(lián)系，彼此對照，才能從三度空間比較全面地認識復雜的地質(zhì)現(xiàn)象，不致犯“坐井觀天”的毛病。同時還應指出，在進行井下地質(zhì)調(diào)查研究時，不僅要重視煤層巷道，而且要重視先期開鑿的巖石巷道，并利用收集到的巖巷資料預測煤層中的地質(zhì)情況。3礦井地質(zhì)與采掘生產(chǎn)相結(jié)合面向生產(chǎn)，服務采掘，是礦井地質(zhì)工作的出發(fā)點和落腳點。因此在進行礦井地質(zhì)工作時，必須把地質(zhì)工作和采掘生產(chǎn)密切地結(jié)合起來，要急生產(chǎn)之所急，想采掘之所想

26、。只有這樣，才能把工作做到點子上，把力量花在刀刃上。礦井地質(zhì)人員不僅要掌握地質(zhì)學的基本理論、基本知識和基本技能，而且還要熟悉采掘生產(chǎn)知識，理解設計部門意圖，明確采掘?qū)Φ刭|(zhì)的要求；不斷開拓新的研究領域，創(chuàng)立新的邊緣學科。4現(xiàn)場觀測與綜合分析相結(jié)合現(xiàn)場觀測和綜合分析是礦井地質(zhì)工作的基礎。要做好礦井地質(zhì)工作，必須加強現(xiàn)場觀測，注重綜合分析，并把兩者緊密地結(jié)合起來。要按照由點到面，由己知到未知，由個別到一般的認識規(guī)律，不斷地積累資料、總結(jié)規(guī)律、指導實踐，促進礦井地質(zhì)工作水平的日益提高。五、礦井地質(zhì)學的歷史和現(xiàn)狀盡管歷史上很早就存在著直接為煤礦開采服務的礦井地質(zhì)工作，但是，作為一門獨立的礦井地質(zhì)學科出現(xiàn)

27、則比較晚。本世紀3040年代才開始有礦井地質(zhì)專著問世；50年代以來，礦井地質(zhì)論著逐漸增加；70年代以來，礦井地質(zhì)學已發(fā)展成為一門系統(tǒng)的獨立學科。概括地說，礦井地質(zhì)學是研究煤礦開發(fā)過程中的地質(zhì)問題和礦產(chǎn)資源經(jīng)濟問題的理論和方法。它是以地質(zhì)學科為主體，介于地質(zhì)學科和采礦工程學科之間的邊緣應用地質(zhì)學科。礦井地質(zhì)工作是礦井地質(zhì)學的發(fā)展基礎；礦井地質(zhì)學是礦井地質(zhì)工作正確進行的理論依據(jù)。它們的誕生和發(fā)展都與煤炭工業(yè)的發(fā)展休戚相關。我國礦井地質(zhì)工作主要是在解放后，隨著煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展而建立和發(fā)展起來的。近40年的發(fā)展歷程，大致可分為以下三個階段：1 初期創(chuàng)立階段19531958年為我國礦井地質(zhì)初創(chuàng)階段。這

28、一階段的基本特點是：設置礦井地質(zhì)機構(gòu)；建立礦井地質(zhì)隊伍；引進聯(lián)礦井地質(zhì)經(jīng)驗；確立為煤礦生產(chǎn)建設服務的方向。1953年，首先在燃料工業(yè)部煤礦管理局設立礦井地質(zhì)處。1954年6月，由煤礦管理總局主持，在礦區(qū)召開了全國第一屆煤礦礦井地質(zhì)會議。這是一次具有歷史意義的會議。會上介紹和交流了國外礦井地質(zhì)工作經(jīng)驗；論述了礦井地質(zhì)的目的、任務和重要意義；明確指出建立各級礦井地質(zhì)工作機構(gòu)，開展礦井地質(zhì)工作的必要性和迫切性。在會議精神的推動下，1954年下半年到1955年上半年，在全國一些重要礦區(qū)，紛紛建立局、礦兩級礦井地質(zhì)機構(gòu)。礦務局設地測處和礦區(qū)勘探隊，礦設地測科。在缺乏技術力量和管理經(jīng)驗的困難情況下，采取引

29、進聯(lián)經(jīng)驗，抽調(diào)人員改行和加速學校人材培養(yǎng)等措施，初步建立了我國礦井地質(zhì)機構(gòu)和隊伍。為了使礦井地質(zhì)生產(chǎn)、科研和教育配套，這一時期，在煤炭科學院建立了我國第一個礦井地質(zhì)研究室；在煤炭中等和高等專業(yè)院校中，分別設置礦井地質(zhì)專業(yè)和開設礦井地質(zhì)課程。經(jīng)過數(shù)年的艱苦努力，到1958年，我國礦井地質(zhì)工作取得了顯著的成效。進行了大量補充勘探工作；查明了老礦區(qū)煤炭儲量；編制了各種礦井地質(zhì)資料；使我國煤礦擺脫了盲目被動狀態(tài)，促進了煤礦生產(chǎn)建設的高速度發(fā)展。實踐證明，礦井地質(zhì)機構(gòu)的建立和礦井地質(zhì)工作的開展，對于減少無效進尺，加快采掘進度，提高資源回收，預防災害事故等，都起到了明顯的作用。2曲折發(fā)展階段這一階段是從1

30、958年到1976年。由于對礦井地質(zhì)這項重要的技術基礎工作認識不足，在其發(fā)展的歷程中，幾經(jīng)挫折，大起大落。1958年掀起的大躍進，打亂了煤礦生產(chǎn)的正常步伐；放松了生產(chǎn)的準備工作；作為煤 礦技術基礎工作的礦井地質(zhì)也遭到了削弱。1962年貫徹“調(diào)整、鞏固、充實、提高”方針，煤礦開始調(diào)整采掘關系，為加快開拓延深和采區(qū)掘進的速度，礦井地質(zhì)工作又重新得到加強。19 6 6197 6年的10年動亂，礦井地質(zhì)工作再度遭到嚴重削弱，撤消機構(gòu)，下放人員，使礦井地質(zhì)工作瀕臨癱瘓狀態(tài)。由于缺乏地質(zhì)資料，礦井技術改造、老礦挖潛、開拓延深難于進行；由于地質(zhì)和水文地質(zhì)情況不清，巷道報廢，采面落空，突水淹井時有發(fā)生。歷史的

31、經(jīng)驗值得注意，凡是忽視礦井地質(zhì)工作，削弱礦井地質(zhì)力量，必將阻礙煤炭生 產(chǎn)的發(fā)展，出現(xiàn)“一馬擋道、萬馬難行”的局面；凡是加強礦井地質(zhì)工作，壯大礦井地質(zhì)力量，定會促進煤炭生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，呈現(xiàn)“一順百順”的良性循環(huán)。造成不重視礦井地質(zhì)的原因，在經(jīng)營管理上是目光短淺，片面追求產(chǎn)量，忽視生產(chǎn)準備工作，在認識上是對礦井地質(zhì)工作的性質(zhì)、特點和作用了解不夠，認識不足，在技術上是礦井地質(zhì)技術手段落后，還不能完全滿足煤礦生產(chǎn)建設的要求。3開拓前進階段1976年以后，我國礦井地質(zhì)工作進入了開拓前進的時期。這一時期的基本特點是：總結(jié)礦井地質(zhì)幾起幾落的經(jīng)驗教訓；制定有中國特色的礦井地質(zhì)規(guī)程；加強礦井地質(zhì)教育和科學研究；

32、成立礦井地質(zhì)學術組織，開拓礦井地質(zhì)新領域。在加強生產(chǎn)礦井地質(zhì)工作方面，煤炭工業(yè)部生產(chǎn)司礦井地質(zhì)測量處多次召開全國礦井地質(zhì)測量會議。采取健全機構(gòu)、充實人員、補足欠帳、狠抓基礎、制定規(guī)程等一系列有效措施，使礦井地質(zhì)工作很快從混亂走上正規(guī)。1984年5月，一部符合我國實際的礦井地質(zhì)規(guī)程正式頒布試行。這是30年來我國礦井地質(zhì)工作實踐經(jīng)驗的結(jié)晶，對于指導礦井地質(zhì)工作的開展，促進礦井地質(zhì)工作水平的提高，無疑將起到重要的作用。在建立礦井地質(zhì)學術組織方面，80年代初期，中國煤炭學會先后成立了礦井地質(zhì)專業(yè)委員會和瓦斯地質(zhì)專業(yè)委員會。對組織礦井地質(zhì)和瓦斯地質(zhì)學術交流，推動學科的形成和發(fā)展，都起到了顯著的作用。學會

33、組織了礦井構(gòu)造預測、煤礦建井地質(zhì)、煤礦綜采地質(zhì)、煤礦安全地質(zhì)、巖漿侵入煤層、巖溶陷落柱、礦井地質(zhì)技術手段、瓦斯地質(zhì)編圖、瓦斯突出預測預報、礦井水文地質(zhì)等專題學術討論會；編輯出版了礦井地質(zhì)、瓦斯地質(zhì)等部學術刊物。在礦井地質(zhì)教育方面，煤炭高等院校對原有煤田地質(zhì)及勘探專業(yè)進行了改造和拓寬，增設了有關礦井地質(zhì)方面的課程組，招收了攻讀礦井地質(zhì)的研究生；舉辦了各種形式的礦井地質(zhì)培訓班；并在煤炭成人高校中創(chuàng)辦礦井地質(zhì)專業(yè)。一批礦井地質(zhì)新生力量不斷充實到礦井地質(zhì)的各級部門。在礦井地質(zhì)科學研究方面，煤炭科學研究總院分院礦井地質(zhì)室，在礦井物探儀器和方法方面的研究，分院礦井地質(zhì)室，在礦井立體攝影方面的研究，都取得了

34、令人矚目的成績，為礦井地質(zhì)增添了新的探查和觀測手段；一些煤炭高等院校和研究單位，在瓦斯地質(zhì)、礦井構(gòu)造預測、綜采地質(zhì)條件評價和探查儀器等方面的研究，也取得了可喜的進展。這一時期，在我國著名地質(zhì)學家、礦井地質(zhì)的老前輩柴登榜教授的組織和領導下，編著了我國第一部礦井地質(zhì)工作手冊和礦井地質(zhì)及礦井水文地質(zhì)教材。雖然，目前我國礦井地質(zhì)工作取得了顯著的成績，但還存在技術裝備落后，基礎工作薄弱，綜合分析較差，管理水平不高等問題，還必須在以下方面做出努力：（1）開展煤礦深部地質(zhì)問題的研究。煤礦開采的必然趨勢是向深部方向發(fā)展。因此，對深部開采出現(xiàn)的地溫、地壓、煤與瓦斯突出、礦井突水等問題應及早開展研究。（2）加強煤

35、礦綜采地質(zhì)條件的研究。煤礦向綜合機械化方向發(fā)展是又一必然趨勢。因此，對綜采地質(zhì)條件的預測理論、評價指標和評價方法等課題，必須加強研究。（3）加緊礦井地質(zhì)探測技術的研究。改善礦井地質(zhì)探測技術刻不容緩。因此，應加緊礦井物探儀器和方法的研究；井下高效輕便鉆機的研制等。（4）做好礦井地質(zhì)基礎工作，使之向系統(tǒng)化、規(guī)格化、嚴密化方向邁進。（5）改善管理體制，尋求精減高效的組織形式，提高管理水平?？傊?，改變礦井地質(zhì)的落后面貌，關鍵在于掌握科學技術的人。因此，應采取多種形式，培養(yǎng)地質(zhì)人才。只要我們勤奮學習，努力進取，就能把我國礦井地質(zhì)提高到一個新水平，推進到一個新階段，為煤炭工業(yè)的發(fā)展作出重大貢獻。本此講授，

36、主要集中在分三部分容進行：礦井地質(zhì)評價（又包括：采前階段和生產(chǎn)階段）、礦井災害地質(zhì)和礦井補充勘探。第一章 礦井地質(zhì)評價礦井地質(zhì)評價主要指煤炭開采前的各種地質(zhì)評價工作，也就是在礦井、水平、采區(qū)設計之前，根據(jù)已有地質(zhì)資料，對設計區(qū)的開采地質(zhì)條件所作的科學評價。它既包括根據(jù)開采地質(zhì)條件，選擇合適的采掘方式，同時又包括根據(jù)采掘方式選擇開采地質(zhì)條件適宜的采掘場地。其目的在于解決采掘方式與地質(zhì)條件之間彼此適應的問題。搞好采前地質(zhì)評價，必須了解不同采掘方式對開采地質(zhì)條件的要求，必須解決評價開采地質(zhì)條件的方法。這是礦井地質(zhì)急待解決，但尚未很好解決的難題。第一節(jié) 綜采地質(zhì)條件評價當前，我國的采煤工藝，按機械化水

37、平的高低和受地質(zhì)條件限制的程度，依次分為綜采、高檔普采、普采、炮采、不正規(guī)開采等五類。其中綜采機械化程度最高，受地質(zhì)條件限制最大。因此，重點闡明綜采地質(zhì)條件的評價，即可起到舉一反三的作用。一、綜采地質(zhì)條件評價的意義和要求綜采是綜合機械化采煤的簡稱。它是一種使用雙滾筒采煤機、自移式液壓支架和可彎曲刮板輸送機的現(xiàn)代化采煤工藝。各種型號的采掘機械及其配套設備，都是按一定的地質(zhì)條件設計的，如果地質(zhì)條件適應于綜采設備的技術特性，機械設備的優(yōu)勢就能充分發(fā)揮，并顯示出高產(chǎn)、高效、經(jīng)濟、安全、勞動強度低和回采率高的優(yōu)點；反之，如果地質(zhì)條件不適應綜采設備的技術特性，機械設備的優(yōu)勢不僅不能充分發(fā)揮，反而會嚴重影響

38、煤礦生產(chǎn)。因此，根據(jù)地質(zhì)條件選擇綜采設備，根據(jù)綜采設備選定綜采場地是我國煤礦實現(xiàn)綜合機械化的重要經(jīng)驗。當前，綜采對地質(zhì)條件的要求比較嚴格，總的要煤層穩(wěn)定，厚度適宜，結(jié)構(gòu)簡單；褶皺開闊，產(chǎn)狀平緩，斷層稀少，頂板完整，較易冒落；底板平坦，承載力強；無涌水和瓦斯突出隱患等。為了滿足綜采對地質(zhì)條件的要求，在進行綜采地質(zhì)條件評價時，必須確切查明和合理評價影響綜采的各種地質(zhì)條件，選準選好綜采場地，劃定各類架型的適用地段，為綜采的正常接續(xù)準備條件和制定規(guī)劃。二、綜采地質(zhì)條件評價的容和方法影響綜采的地質(zhì)條件主要有：煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、煤層頂?shù)装?、地質(zhì)構(gòu)造、煤層沖刷帶、巖溶陷落柱、煤與瓦斯突出、水文地質(zhì)及工程地

39、質(zhì)等方面。其中，最基本和最重要的地質(zhì)條件是煤層厚度變化和小型斷層破壞?，F(xiàn)分單項評價和綜合評判兩個方面，簡述評價的容、原則和方法。（一）單項評價1煤層厚度及其穩(wěn)定性煤層厚度及其穩(wěn)定性，是選擇綜采場地，影響綜機采煤的最基本地質(zhì)條件。理想的綜采采區(qū)和采面，應布置在煤層厚度穩(wěn)定，煤層厚度最小值大于支架下限高度0.2m，煤層厚度最大值與支架上限高度大致相等的區(qū)域。這就需要在設備選型之前，掌握整個井田或水平的煤層厚度及其變化規(guī)律；提供相對可靠的煤層厚度變化幅度；圈出適宜不間架型的綜采場地。為此，礦井地質(zhì)人員應進行以下工作：（1）綜合分析煤厚資料，編制煤層厚度等值線圖。根據(jù)足夠數(shù)量的準確的煤厚資料。分析煤層

40、厚度變化的幅度和規(guī)律；編繪厚度間隔適宜的煤層厚度等值線圖。在整理和分析煤層厚度變化資料時，對煤層沖刷帶的位置、方向和深度，煤層分叉尖滅的方向、分合區(qū)界線和不可采邊界，煤層底板的凹凸情況，煤層中央石層、結(jié)核和包裹體的厚度、巖性和分布，巖溶陷落柱的位置等，都需進行科學的預測和評價，指出它們對綜采的影響。（2）定量評定煤層厚度的穩(wěn)定性。煤層厚度穩(wěn)定性是指煤層厚度的變化程度和可采程度的總合。礦井地質(zhì)規(guī)程（試行）（1984年5月）指出，在定量評定煤層厚度穩(wěn)定性時，薄煤層以煤厚可采性指數(shù)為主要指標，煤厚變異系數(shù)為輔助指標；中厚及厚煤層以煤厚變異系數(shù)為主要指標，煤厚可采性指數(shù)為輔助指標。煤厚可采性指數(shù)Km是

41、表示評定區(qū)可采煤厚所占比例的參數(shù)。計算公式為式中 n評定區(qū)所有參加評定的見煤點總數(shù)；n 見煤點總數(shù)中煤厚大于或等于可采厚度的見煤點數(shù)。煤厚變異系數(shù)是反映評定區(qū)煤層厚度變化偏離平均厚度程度的參數(shù)。計算公式為其中:式中S煤厚標準基；評定區(qū)的平均煤厚；Mi每個見煤點的實測煤厚；n參加評定的見煤點數(shù)；i=1，2，n。由上述兩參數(shù)的定義可知，它們與評定區(qū)大小和煤層厚度大小有關。統(tǒng)計計算的前提條件是各觀測點必須是等權的（即在評定區(qū)它們要有同等的重要性），它們所控制的或所代表的面積應相等。這就要求參加評定的煤厚點分布力求均勻，符合均勻（規(guī)則）網(wǎng)的要求。若系非均勻網(wǎng)，可采用補勻和抽稀們辦法使之變?yōu)榫鶆蚓W(wǎng)，或者

42、進行面積加權計算。忽視這一統(tǒng)計原則，將不同網(wǎng)度的數(shù)據(jù)混同統(tǒng)計，所得結(jié)果將被歪曲而不能利用。此規(guī)，參加評定的煤厚點資料務必準確可靠，對不可靠的煤厚點或因構(gòu)造等原因造成的煤厚異常點應予以剔除。表1-1 評定煤層穩(wěn)定性的主、輔指標煤 層類 型穩(wěn)定煤層較穩(wěn)定煤層不穩(wěn)定煤層極不穩(wěn)定煤層主 要指 標輔 助指 標主 要指 標輔 助指 標主 要指 標輔 助指 標主 要指 標輔 助指 標薄煤層Km0.9525%0.98>Km0.825%<35%0.8>Km0.635%<55%Km<0.6>55%中厚和厚煤層25%Km0.9525%<40%0.98>Km0.840%

43、<65%0.8>Km0.65>65%Km<0.65特 厚煤 層30%Km0.9530%<50%0.98>Km0.8550%<75%0.85>Km0.7>75%Km<0.7通過全礦井、分水平、分采區(qū)的煤厚穩(wěn)定性定量計算，結(jié)合定性分析，參照礦井地質(zhì)規(guī)程擬定的Km和值界限，確定煤層厚度的穩(wěn)定程度，見表1-1。不穩(wěn)定煤層不能布置綜采；較穩(wěn)定煤層夠否布置綜采應持慎重態(tài)度；穩(wěn)定煤層適宣布置綜采。此外，還應綜合考慮其它地質(zhì)條件的影響。（3）圈定綜采場地，計算綜采儲量。在對煤層厚度進行定性、定量分析的基礎上，結(jié)合礦井總體開拓部署和其它地質(zhì)條件，便可劃

44、分出適于不同架型的綜采區(qū)域，以及適合高檔普采、普采、炮采和不正規(guī)開采的地段。在綜采區(qū)域，還可進一步劃分出煤厚低于支架最低高度，需要人工破頂、破底的圍；適合分層開來的圍；以及厚度大于支架最大高度，但又不能分層開采，必須丟煤的圍。在劃定地區(qū)之后，應按采區(qū)和采面分別計算綜采、普采和炮采儲量。2地質(zhì)構(gòu)造及其復雜程度地質(zhì)構(gòu)造是選擇綜采場地，影響綜機采煤的最基本地質(zhì)條件。因此，綜采采區(qū)和采面應布置在地質(zhì)構(gòu)造簡單，產(chǎn)狀平緩，斷層稀少，能形成正規(guī)綜采采面的區(qū)域。這就需要在水平開拓和采區(qū)設計之前，掌握整個井田和水平的主要地質(zhì)構(gòu)造分布，預測小型地質(zhì)構(gòu)造，特別是小型斷層的組合特征和展布規(guī)律，選擇地質(zhì)構(gòu)造相對簡單、適

45、于綜采的區(qū)域。評定地質(zhì)構(gòu)造是否適于綜采，目前采用的基本方法仍然是構(gòu)造地質(zhì)學介紹的方法。構(gòu)造統(tǒng)計法、類比法和編圖法，對于揭示礦井構(gòu)造規(guī)律，指導綜采場地選擇依然行之有效。這里主要介紹幾種適于煤礦定量評價構(gòu)造復雜程度的方法。1）構(gòu)造指數(shù)法 構(gòu)造指數(shù)法是用定量數(shù)據(jù)評價井田不同地質(zhì)塊段構(gòu)造復雜程度的方法。它是由西德地質(zhì)、采礦人員在對魯爾礦區(qū)數(shù)十對生產(chǎn)礦井的地質(zhì)構(gòu)造資料，進行綜合研究的基礎上建立起來的。該方法以區(qū)域構(gòu)造分析為基礎，首先椎斷區(qū)域構(gòu)造應力的作用方向，進而按構(gòu)造等級由大而小對每個地質(zhì)塊段的構(gòu)造破壞程度賦予恰當?shù)臉?gòu)造指數(shù)；然后，用這種分級賦予的構(gòu)造指數(shù)之總和表示各地質(zhì)塊段構(gòu)造的破壞程度。以斷層為主

46、的礦井，評價斷層對開采的影響程度時，主要考慮斷層的組數(shù)和組合形式（圖1-1）。圖中，正號越多的斷層組合形式對開采越有利，負號越多的斷層組合形式對開來越不利。各級構(gòu)造指數(shù)可按下列原則賦值：圖1-1 斷層組合形式對開采的影響（據(jù)西德為我國東歡坨礦井設計文件）一級構(gòu)造指數(shù)主要取決于斷裂的組數(shù)，以及主壓應力方向與地質(zhì)塊段的空間關系。由一組斷裂構(gòu)成的地質(zhì)決段，構(gòu)造相對簡單，構(gòu)造指數(shù)賦予3。由兩組斷裂構(gòu)成的地質(zhì)塊段，構(gòu)造介于中等，構(gòu)造指數(shù)按以下三種情況分別賦值：主壓應力指向斷決開口方向的賦予5；主壓應力與斷塊兩側(cè)邊界斷層平行的賦予6；主壓應力指向斷決收口方向的賦予7。由三組斷裂構(gòu)成的地質(zhì)塊段，構(gòu)造相對復雜

47、，構(gòu)造指數(shù)仍按三種情況分別賦值：主壓應力指向斷塊開口方向的賦予8；主壓應力與斷決兩側(cè)邊界斷層平行的賦予9；主任應力指向斷塊收口方向的賦予10。二級構(gòu)造指數(shù)主要取決于構(gòu)造形態(tài)。按該區(qū)斷裂組合形態(tài)所反映的構(gòu)造復雜程度，地壘賦予1，階梯斷層賦予2，地塹賦予3。三級構(gòu)造指數(shù)取決于有否次級構(gòu)造破壞。有次級構(gòu)造破壞時，地壘式構(gòu)造破壞的賦予0.3，階梯式構(gòu)造破壞的賦予0.6，地塹式構(gòu)造破壞的賦予1.0。沒有次級構(gòu)造破壞時賦予0。每一地質(zhì)塊段的構(gòu)造指數(shù)，即上述一、二、三級構(gòu)造指數(shù)之總和。構(gòu)造指數(shù)越大，構(gòu)造越復雜；構(gòu)造指數(shù)越小，構(gòu)造越簡單。按上述原則計算，地質(zhì)塊段構(gòu)造指數(shù)的最大值為14，最小值為3。綜采塊段構(gòu)造

48、指數(shù)的取植圍尚需通過與相鄰已采區(qū)的類比確定。應該指出，我國不同礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件千差萬別，試圖用統(tǒng)一的取植圍是難于實現(xiàn)的，所以應根據(jù)不同礦區(qū)成礦井的具體地質(zhì)構(gòu)造情況擬定適合當?shù)氐脑u價數(shù)據(jù)。2）斷層破壞指數(shù)法 在進行綜采地質(zhì)條件評價時，需要定量評價煤層遭受小型斷層的破壞程度。表征斷層破壞程度的指數(shù)有：單位面積上斷層的條數(shù)（斷層條數(shù)指數(shù)）；單位面積上斷層的長度（斷層長度指數(shù)）；單位面積上斷層長度與斷距的乘積（斷層強度指數(shù)）籌。嚴格地說，圓滿評價斷層的破壞程度，應全面包括上述三種指數(shù)。但考慮到同時應用三種指數(shù)評價的復雜性，因此一般愿選擇其中的某一個指數(shù)。鑒于斷層長度在圖上易于測定，精度較高，且具單值性

49、；所以作為斷層破壞程度的主要指數(shù)應當采用斷層長度指數(shù)K1；。可用下式求得式中：統(tǒng)計圍個長度之和；S統(tǒng)計圍煤層的面積。由于影響煤礦正常開采的小型斷層，只有在開采完結(jié)后方能完全揭露。為了在采前獲得斷層長度指數(shù)，聯(lián)礦井地質(zhì)學家對此進行了研究。（1）利用回采巷道斷層條數(shù)指數(shù)，求采面斷層長度指數(shù)。由于巷道掘進先于采面回采，因此可利用巷道中揭露的斷層條數(shù)，按下式求出巷道斷層條數(shù)指數(shù)K2式中：n巷道揭露斷層條數(shù)；L巷道長度。研究表明，巷道斷層條數(shù)K2與斷層長度指數(shù)K1之間存在著一定的關系，其關系式為式中：斷煤交線與煤層走向的平均夾角；沿煤層走向和傾向掘進的巷道中，斷層條數(shù)指數(shù)的平均值。若=1575°

50、;時，則（2）利用地質(zhì)勘探資料，求礦井斷層長度指數(shù)。據(jù)MB格佐夫斯基研究，一個地區(qū)不同長度的斷層，服從于斷層長度統(tǒng)計分布規(guī)律?？山频赜孟率奖硎臼街校簄單位面積某一長度區(qū)間的斷層條數(shù)；l該長度區(qū)間斷層的平均長度；v、c與評價區(qū)斷層破壞有關的系數(shù)。上述公式中的系數(shù)v、c，可根據(jù)精查勘探資料，以足夠的精度計算出來?，F(xiàn)以前聯(lián)寇克一嘎克煤產(chǎn)地為例，具體說明它們的確定方法。首先根據(jù)地質(zhì)圖或底板等高線圖，統(tǒng)計精查勘探查明的每條斷層的長度；按斷層長度分為間隔足夠大的34個區(qū)間；計算每一區(qū)間斷層的平均長度li（m）和單位面積斷層的條數(shù)ni（條/km2），計算結(jié)果繪斷層長度分布圖（圖1-2）。從圖上即可求出c和

51、v。其中，c等于橫坐標為零的縱坐標，v=tg。本例=124°，v=-1.48，c=4.75。根據(jù)已確定的斷層長度統(tǒng)計分布公式，不難求出不同長度斷層的發(fā)育情況。在這種情況下，還可按下式計算斷層長度指數(shù)式中：lmax、lmin整個研究區(qū)斷層長度的兩極值。 圖1-2 斷層按長度的分布圖本例中l(wèi)max=3000m，lmin=40m； （寇克一嘎克煤礦）按長度劃分的斷層等級間隔，本例為500m。 （據(jù)煤層斷裂.C.爾比耳）把已知數(shù)據(jù)代入上式，計算出K1=123m公頃（0.0123mm2），而井田已采部分，按實測資料計算的K1=135m公頃（0.0135mm2）。雖然兩者有一定的誤差，但在礦井設

52、計階段還是有用的。計算一個礦井、采區(qū)的斷層長度指數(shù)的平均值，還不能反映礦井不同地區(qū)指數(shù)的變化情況，因此需要編制斷層長度指數(shù)等值線圖。其編制方法如下：第一步，統(tǒng)計斷層長度指數(shù)。在煤層底板等高線圖上，繪100 x 100m或200 x 200m的正方格網(wǎng)，網(wǎng)線分別平行和垂直主要褶皺軸跡或煤層總體走向。在每一十字交叉點，求出交叉點周圍四個方格面積的斷層長度指數(shù)，并記在十字交叉點位置。由于每一個方格要四次參加相鄰統(tǒng)計單元的計算，因此這種統(tǒng)計方法稱為“滑動窗口統(tǒng)計法”。它可起到修勻跳躍式突變的作用。為了使統(tǒng)計資料具有可比性，要求統(tǒng)計單元的地質(zhì)揭露程度和研究程度必須大致相近，且統(tǒng)計斷層的大小要有統(tǒng)一規(guī)定。

53、因此，應把影響采掘的小斷層全部繪在圖上，已采區(qū)和未來區(qū)分別進行統(tǒng)計。第二步，繪制斷層長度指數(shù)等值線。在插和聯(lián)繪等值線時，既要考慮指數(shù)的數(shù)值，又要注意小斷層破壞與主要構(gòu)造的關系。一般在褶皺轉(zhuǎn)折端，大型斷層附近，斷層交匯處和斷距增大處，斷層長度指數(shù)值呈條帶狀增大，條帶的寬度與斷層斷距的大小呈正相關關系。據(jù)前聯(lián)的實踐經(jīng)驗，斷層長度指數(shù)是評定機械化開采條件、估算儲量地質(zhì)損失、衡量開采經(jīng)濟效益的重要參數(shù)，并按斷層長度指數(shù)把礦井分為四類。每一類的斷層長度指數(shù)劃分界限，以及對應的開采技術經(jīng)濟指標、斷層附近煤的損失和礦山機械化的可能水平綜合皆有一定的指標，在此不再贅述。3煤層頂板巖性及穩(wěn)定性頂板巖石性質(zhì)及其變

54、化是液壓支架選型和頂板管理的重要依據(jù)。綜采采面理想的頂板是巖石整體性好，采時不破碎，采后易冒落的頂板。為了正確評價煤層頂板的穩(wěn)定性，礦井地質(zhì)人員應圍繞頂板分類進行相應的地質(zhì)工作。根據(jù)我國煤炭工業(yè)部頒布的“緩傾斜煤層頂板分類方案”，開采煤層頂板按直接須穩(wěn)定性分為不穩(wěn)定、中等穩(wěn)定、穩(wěn)定和堅硬頂板等四類；按老頂來壓強度分為來壓不明顯、來壓明顯、來壓強烈和來壓板強烈等四級。直接頂穩(wěn)定性分類的主要指標為強度指標D，參考招標為直接頂初次跨落步距L。強度指標D可按下式計算：D=C1C2式中：巖石單向抗壓強度；C1裂隙影響系數(shù)（實測裂稅平均間距I，通過換算確定）；C2分層厚度影響系數(shù)（實測直接頂下位巖層2m圍

55、的分層厚度h，通過換算確定）。直接頂初次垮落步距L是指切頂線至開切眼煤壁之間的距離。它與、C1、C2呈線性關系，是反映直接頂穩(wěn)定性的工程指標，可通過工作面觀測確定。老頂來壓強度分級的主要指標為直接頂與來高比N和老項初來壓步距L1。直接頂厚度與采高比N可直接從工作面地質(zhì)資料中確定。N值越大，直接頂冒落破脹后對采空區(qū)充滿得越充分，因而老頂垮落時對工作面的影響就越小。老頂初次來壓步距L1可根據(jù)現(xiàn)場礦壓觀測資料確定。它反映老頂巖層的強度。L1越大，老頂越堅硬，參與來壓的巖層面積大，聚集的彈性變形能高，因而來壓強度就越大。從上述頂板分類和分級的指標中不難看出，要正確劃分頂板類型和評價頂板的穩(wěn)定性，應該進

56、行以下地質(zhì)工作；（1）根據(jù)鉆孔、井巷和采場揭露的頂板資料，分析研究偽頂、直接頂和老頂?shù)膸r石性質(zhì)、組合特征、分層厚度、層理和裂隙的發(fā)育情況；根據(jù)頂板巖性組合差異，分區(qū)建立頂板巖性組臺柱狀圖。（2）分區(qū)、分類采集頂板巖石樣品，進行物理力學性質(zhì)測試和微觀鑒定，了解巖石的礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造；掌握巖石的強度數(shù)據(jù)；評定巖石的堅固性、可塑性和膨脹性。（3）收集開采過程中各類頂板的礦壓顯現(xiàn)，穩(wěn)定狀況和管理方法；通過相似類比，對未采區(qū)的頂板類型和穩(wěn)定性作出有根據(jù)的評價或預測。（4）編制頂板類型預測圖或頂板地質(zhì)險情合成圖，作為選擇綜采場地，劃分支架類型，制定頂板管理方法的依據(jù)。頂板類型預測圖主要表示直接頂?shù)暮穸取?/p>

57、直接頂厚度與煤層采高的比值、直接頂?shù)膸r性特征、斷裂的產(chǎn)狀和分布、地下水的壓力和運動情況，以及通過與相鄰已采區(qū)類比確定的老頂初次來壓步距和頂板類別等。頂板地質(zhì)險情合成圖主要反映不同險情指數(shù)的分布區(qū)域。（二）綜合評判影響綜采的地質(zhì)條件較多。在綜采可行性評價時，除單獨考慮某一地質(zhì)條件對綜采的影響外，還必須以此為基礎綜合評定各種地質(zhì)條件對綜采的影響。目前，國外采用的綜合評判方法有下列幾種。1綜合指數(shù)法聯(lián)、日本等國曾采用這種方法評定各種地質(zhì)條件對開采的綜合影響，具體步驟如下：（1）在全面分析井田地質(zhì)條件的基礎上，系統(tǒng)列出影響綜采的所有地質(zhì)條件，如煤層厚度、傾角、煤的硬度、老頂和直接頂?shù)拿叭苄?、底板穩(wěn)定性、地質(zhì)構(gòu)造破壞、涌水、瓦斯、煤與瓦斯突出、煤層沖刷帶、底板標局變化等。（2）按對綜采的有利或不利程度，對每一