煤礦安全生產(chǎn)知識(shí)(一)

1、煤礦安全生產(chǎn)知識(shí)城區(qū)安全生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)中心 煤礦地質(zhì)1 煤礦地質(zhì)學(xué)概述 地質(zhì)學(xué)是研究地球，主要是研究地殼的科學(xué)。具體地講，它是研究地殼的構(gòu)造、物質(zhì)組成、發(fā)展變化、以及礦產(chǎn)的形成和分布規(guī)律等內(nèi)容的科學(xué)。而煤礦地質(zhì)就是利用地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)，研究煤的生成 、煤的賦存狀態(tài)、確定煤的用途、煤的儲(chǔ)量；研究分析和解決影響礦井建設(shè)與采煤的地質(zhì)因素，達(dá)到指導(dǎo)采掘工程的正常進(jìn)行而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。2煤礦地質(zhì)和生產(chǎn)的關(guān)系地質(zhì)工作是煤炭開(kāi)發(fā)的起點(diǎn)，并貫穿在煤炭勘探、煤礦建設(shè)、煤礦生產(chǎn)全過(guò)程。地質(zhì)資料是礦井設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。地質(zhì)資料是指導(dǎo)煤礦正常生產(chǎn)不可缺少的根據(jù)。地質(zhì)資料是與煤礦自然災(zāi)害作斗爭(zhēng)的武器。煤礦地質(zhì)工作是加

2、強(qiáng)儲(chǔ)量管理、煤炭資源合理開(kāi)采、防止煤炭資源丟失起到非常重要的作用。3學(xué)習(xí)目的和內(nèi)容 通過(guò)培訓(xùn)使學(xué)員掌握煤礦地質(zhì)的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠在實(shí)際工作中認(rèn)清影響煤礦安全生產(chǎn)的地質(zhì)因素，并知道有何影響，以便采取正確措施。學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括： 1、煤的形成。 2、煤層賦存狀況。 3、煤層頂?shù)装?4、地質(zhì)構(gòu)造4一 煤的形成(一) 成煤的原始物質(zhì) 煤是由古代植物遺體變化形成的。主要證據(jù)：1、在煤層及頂?shù)装鍘r層有大量植物化石；2、用顯微鏡觀察煤的薄片，可以看到煤中的木質(zhì)細(xì)胞組織。 低等植物（菌類(lèi)、藻類(lèi)）形成腐泥煤類(lèi)。 高等植物（木本植物）形成煤（也稱(chēng)腐植煤）。5（二）煤的形成條件 1、植物條件：植物大量繁殖是形成煤的基

3、本條件。 2、氣候條件：溫暖濕潤(rùn)的氣候是形成形成煤的重要條件。 3、自然地理?xiàng)l件：適于大面積沼澤的自然地理環(huán)境。 4、地殼運(yùn)動(dòng)條件：（1）對(duì)自然地理環(huán)境起控制作用；（2）影響煤層厚度的變化；（3）形成多煤層沉積。 在地殼發(fā)展的歷程中，只有某個(gè)地區(qū)同時(shí)具備以上四個(gè)條件，彼此間又相互配合的較好持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，就能形成煤層多、厚度大、儲(chǔ)量豐富的煤田。 我國(guó)的主要成煤時(shí)期有古生代的石炭紀(jì)、二迭紀(jì)，中生代的三迭紀(jì)、侏羅紀(jì)，以及新生代的第三紀(jì)。6(三) 煤的形成過(guò)程 植物死亡后，遺體堆積在低洼積水的沼澤中，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的腐泥化作用或泥炭化作用，形成了腐泥或泥炭。它們?cè)诘貧み\(yùn)動(dòng)的影響下，被埋在地下深部，由于溫度和

4、壓力的影響，腐泥轉(zhuǎn)變成腐泥煤；泥炭轉(zhuǎn)變成腐植煤。根據(jù)成煤作用時(shí)間、影響因素及結(jié)果的不同，成煤過(guò)程分為兩個(gè)階段： 1、泥炭化或腐泥化階段（喜氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌作用） 2、煤化階段（溫度和壓力作用） （1）成巖階段 （2）變質(zhì)階段 7低等植物高等植物腐泥泥炭腐泥煤褐煤煤煙無(wú)煙煤泥炭化或腐泥化作用煤化作用成巖作用變質(zhì)作用成煤作用及各階段的產(chǎn)物8(四) 煤系、煤田、煤層 1、 煤系是指在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)，形成的具有成因聯(lián)系且連續(xù)沉積的一套含煤巖系。 2、煤田大致在同一地質(zhì)時(shí)代形成的、成因上有一定聯(lián)系、分布面積廣大、具有一定規(guī)律的含煤地帶。 3、煤層指頂?shù)装鍘r石之間所夾的一套煤及其矸石層。煤層是煤系的主要組

5、成部分。煤層層數(shù)、厚度極其變化是評(píng)價(jià)煤田經(jīng)濟(jì)價(jià)值的主要因素。認(rèn)清煤層的賦存狀態(tài)、頂?shù)装鍘r石構(gòu)成和地質(zhì)構(gòu)造情況對(duì)煤礦安全生產(chǎn)是極為重要的。9二 煤層的賦存狀態(tài) （一）煤層的形態(tài) 煤層的形態(tài)是指煤層賦存的空間幾何形態(tài)。按其成層的連續(xù)程度及可采面積與不可采面積之比例，分為三類(lèi)： 1、層狀煤層：呈連續(xù)層狀，曾位穩(wěn)定，厚度變化小、且有一定規(guī)律。10 2、似層狀煤層：層位比較穩(wěn)定，有一定的連續(xù)性，煤層厚度變化較大，無(wú)一定規(guī)律性。包括藕節(jié)狀、竄珠狀、瓜藤狀等。 3、非層狀煤層：層位極不穩(wěn)定，連續(xù)性很差，分叉尖滅現(xiàn)象普遍，煤層厚度變化常常局部可采無(wú)規(guī)律可循。常見(jiàn)的有雞窩狀、扁豆?fàn)睢⑼哥R狀。11（二）煤層結(jié)構(gòu)

6、煤層結(jié)構(gòu)是指煤層中是否含有巖石夾層（又稱(chēng)夾矸）。煤層結(jié)構(gòu)有兩種： 1、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層：煤層中不含有穩(wěn)定夾矸層。 2、復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層：煤層中含有穩(wěn)定夾矸層。 復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層示意圖頂板底板夾矸12（三）煤層厚度 煤層厚度指煤層頂?shù)装鍘r石之間的垂直距離，也稱(chēng)真厚度。 1、煤層厚度示意圖:MLHMM真厚度水平厚度鉛垂厚度a傾角M=Lsina=Hcosaa（132、煤層厚度分類(lèi)： 根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)可將煤層厚度分為總厚度、有益厚度、可采厚度三種。如圖：0、1M0、3M0、4M 總厚度0、5M0、6M0、4M可采厚度總厚度=2、5M0、2M有益厚度=1、7M可采厚度=1、5M達(dá)到國(guó)家規(guī)定的最低可采厚度以上的煤層或煤分

7、層厚度之和 143、煤層按厚度不同分類(lèi)： 煤層厚度是選擇采煤方法依據(jù) 之一，根據(jù)厚度不同將煤層分為三個(gè)厚度級(jí)： 薄煤層：1.30米 中厚煤層：1.303.5米 厚煤層：.50米 一般情況，薄及中厚煤層一次采全高，厚煤層采用分層開(kāi)采，主要有分層同采、分層分采、綜采放頂煤開(kāi)采等。15三 煤層的頂?shù)装?位于煤層上覆后于煤層形成的巖層稱(chēng)為煤層的頂板，位于煤層下伏的先于煤層形成的巖層稱(chēng)為煤層的底板。煤層的頂?shù)装鍘r石的性質(zhì)、強(qiáng)度及含水性質(zhì)，對(duì)采掘工作有直接影響。它是確定采掘工作面支護(hù)方式，選擇頂板管理方法的重要依據(jù)。 （一）頂板 根據(jù)巖石性質(zhì)、厚度及采煤過(guò)程中垮落的難易程度，頂板可分為：偽頂、直接頂、基本

8、頂三種類(lèi)型。16 1、偽頂: 指直接位于煤層之上的巖層，薄而脆，及易垮落，多為炭質(zhì)頁(yè)巖或頁(yè)巖，富含植物化石，在采煤過(guò)程中，常常隨采隨落，不易維護(hù)。 2、直接頂： 位于偽頂之上或煤層之上的一層或數(shù)層巖石，常為數(shù)米厚的泥質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖、或細(xì)砂巖。它比偽頂穩(wěn)定，在采煤過(guò)程中，經(jīng)常在采過(guò)一段時(shí)間后自行垮落，少數(shù)砂巖需要進(jìn)行人工放頂。 17 3、基本頂： 又稱(chēng)老頂，位于直接頂之上（有時(shí)也可能緊帖在煤層之上）有一定厚度的堅(jiān)硬巖石，一般為粗砂巖、礫巖、石灰?guī)r。采空后能維持很大的懸露面積，長(zhǎng)時(shí)間不垮落，僅發(fā)生緩慢下沉，當(dāng)懸露面積到一定后垮落，造成工作面來(lái)壓。 (二)底板 煤層底板 分為直接底和

9、基本底。 1、直接底 直接為于煤層之下的巖層稱(chēng)直接底。多為數(shù)十厘米厚，富含植物根化石的泥巖。由于這種巖石遇水膨脹，容易引起底鼓現(xiàn)象，造成運(yùn)輸線路或巷道支架的破壞2、基本底 又稱(chēng)老底，位于直接底之下常為砂礫巖或石灰?guī)r。 。18 煤層頂?shù)装迨疽鈭D 名稱(chēng)柱狀圖 巖 性基本頂砂巖或石灰?guī)r 直接頂頁(yè)巖或粉砂巖 偽頂 煤層 直接底 老底炭質(zhì)頁(yè)巖或頁(yè)巖 半亮型泥巖石灰?guī)r19（三）煤層頂板分類(lèi)、易垮落松軟頂板直接頂為厚層易垮落松軟巖層，能隨回柱垮落，并能充滿采空區(qū)，工作面來(lái)壓緩和。、中等垮落的穩(wěn)定頂板直接頂為松散巖層，厚度不大，能隨回柱而垮落，但不能充滿采空區(qū)，當(dāng)工作面推進(jìn)一段距離后，老頂也會(huì)垮落，工作面周期

10、來(lái)壓現(xiàn)象明顯。、難垮落的堅(jiān)硬頂板煤層直接被老頂覆蓋，不能隨回柱而垮落，當(dāng)老頂懸露到一定面積后垮落，使工作面周期來(lái)壓劇烈，常常造成工作面條件惡化。20、極難垮落的堅(jiān)硬頂板煤層之上覆蓋了極堅(jiān)硬的厚巖層，在采空區(qū)懸頂面積可達(dá)幾千甚至幾萬(wàn)平方米不垮落，一旦垮落會(huì)造成狂風(fēng)、巨響，易造成大事故。、塑性彎曲頂板直接頂是具有一定厚度塑性較大的堅(jiān)硬巖石，回柱后不垮落，而隨采空區(qū)面積增大而緩慢彎曲下沉，逐漸與底板接觸。21四地質(zhì)構(gòu)造由于地殼運(yùn)動(dòng)使巖層或巖體的原始產(chǎn)狀和原始形態(tài)改變，形成了各式各樣的構(gòu)造形態(tài)稱(chēng)為地質(zhì)構(gòu)造。地殼運(yùn)動(dòng)單斜、褶皺、斷層重力作用地下水作用侵蝕風(fēng)化作用巖溶陷落柱、火山作用巖漿侵入體冰川作用22

11、.（一）單斜構(gòu)造在一定范圍內(nèi)，一系列巖層大致向同一方向傾斜的構(gòu)造形態(tài)叫單斜構(gòu)造。在較大范圍內(nèi)，它往往其他構(gòu)造的一部分，如褶曲的一翼、或斷層的一盤(pán)。、煤（巖）層的產(chǎn)狀要素：傾斜煤（巖）層在地殼中的空間和產(chǎn)出狀態(tài)，稱(chēng)為產(chǎn)狀，煤（巖）層的產(chǎn)狀是以其層面在空間的方位及其與水平面的關(guān)系來(lái)確定的，用走向、傾向和傾角三要素來(lái)表示。，（）、走向：傾斜煤（巖）層層面與水平面的交線稱(chēng)為走向線，走向線兩端的延伸方向叫走向。它表示煤（巖）層在水平面上的延伸方向。（）、傾向：傾斜煤巖層層面上與走向線垂直的線叫傾向線，傾向線由高向低的水平投影所指的方向叫傾向。（）、傾角：煤巖層層面與水平面所夾的最大銳角叫傾角。23水平面

12、巖層層面走向傾向傾角a產(chǎn)狀要素示意圖地質(zhì)羅盤(pán)測(cè)量24、煤層按傾角不同分類(lèi)：近水平煤層：緩傾斜煤層：傾斜煤層：急傾斜煤層：傾角大小反映煤巖層的傾斜程度，傾角越大，開(kāi)采越困難，是選擇采煤方法的依據(jù)之一。25（二）褶皺構(gòu)造 當(dāng)巖層在水平方向擠壓力的長(zhǎng)期作用下，所形成的各種彎曲變形，叫褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造是巖層塑性變形的產(chǎn)物，它保持了巖層的連續(xù)完整性。褶皺構(gòu)造中巖層的一個(gè)彎曲叫褶曲，它是褶皺構(gòu)造的基本單位。 1、褶曲的基本形態(tài) （1）背斜 是巖層向上的彎曲。背斜核心部位是老巖層，外側(cè)是新巖層，新巖層呈對(duì)稱(chēng)重復(fù)出現(xiàn)。外側(cè)兩翼巖層傾向相背。 （2）向斜 是巖層向下的彎曲。向斜核心部位是新巖層，外側(cè)是老巖層，

13、老巖層呈對(duì)稱(chēng)重復(fù)出現(xiàn)。外側(cè)兩翼巖層傾向相背。26 褶曲 褶曲 褶皺構(gòu)造新 老 新 背斜老 新 老 向斜272、褶曲要素翼 軸面 軸樞紐地表面頂角翼角水平面巖層褶曲各部位的名稱(chēng),描述褶曲在空間的形態(tài)特征核部、翼部、翼角、頂和槽、軸面 、軸、樞紐28、褶曲的主要類(lèi)型根據(jù)褶曲在橫斷面的特征（軸面產(chǎn)狀）可分為：直立褶曲傾斜褶曲倒轉(zhuǎn)褶曲直立褶曲也稱(chēng)對(duì)稱(chēng)褶曲。軸面直立，兩翼巖層傾向相反，傾角大致相等。傾斜褶曲軸面傾斜，兩翼巖層傾向相反，傾角明顯不等。倒轉(zhuǎn)褶曲軸面傾斜，兩翼巖層傾向相同，巖層層序一翼正常，另一翼倒轉(zhuǎn)。29、根據(jù)褶曲在縱剖面特征（樞紐產(chǎn)狀）可分為：水平面軸面褶曲在水平面上延伸，樞紐近于水平，兩

14、翼的走向基本平行。褶曲在一定方向上傾伏至消失，樞紐傾伏，兩翼走向不平行。水平褶曲傾伏褶曲30、褶曲構(gòu)造與煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)系 （1）增大開(kāi)采難度。 （2）給頂板管理帶來(lái)困難。由于褶曲軸部裂隙發(fā)育，巖層較為破碎，頂板不好管理，很容易發(fā)生冒頂事故；大型向斜軸部頂板壓力常有增大現(xiàn)象，必須加強(qiáng)支護(hù)，否則容易發(fā)生垮塌、切面事故。 （3）容易引起瓦斯事故。封閉的背斜軸部瓦斯涌出量大，向斜軸部是瓦斯突出的危險(xiǎn)區(qū)。 （4）容易引起水害。褶曲軸部裂隙是地下水的良好通道和儲(chǔ)存場(chǎng)所。31（三）斷裂構(gòu)造 巖層收力后產(chǎn)生變形，當(dāng)作用力超過(guò)巖層的彈性變形時(shí)，巖層的連續(xù)性和完整性均遭到破壞，產(chǎn)生了斷裂或沿?cái)嗔衙鎺r塊發(fā)生相對(duì)位

15、移，這些構(gòu)造統(tǒng)稱(chēng)斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造分為裂隙、籪層兩種基本類(lèi)型。 1、裂隙：巖層斷裂后，斷裂面兩側(cè)巖塊未發(fā)生顯著位移的斷裂構(gòu)造，稱(chēng)為裂隙（又稱(chēng)節(jié)理）。 （1）類(lèi)型： 按成因不同分為原生裂隙、構(gòu)造裂隙、非構(gòu)造裂隙。按裂隙產(chǎn)狀和巖層產(chǎn)狀關(guān)系分為走向裂隙、傾向裂隙、斜交裂隙。 （2）裂隙與煤礦生產(chǎn)的關(guān)系： A、炮眼方向應(yīng)煤、巖層主要裂隙方向盡量垂直或斜交。否則，鉆眼時(shí)易卡釬子；爆破時(shí)易沿裂隙面漏氣，大大降低爆破效果。：32 B、采掘工作面應(yīng)與煤層主要裂隙方向盡量垂直或斜交。否則，容易引起片幫、冒頂事故；突出危險(xiǎn)礦井瓦斯不能向平巷散放，致使回采時(shí)瓦斯放散作用可能極其強(qiáng)烈。裂隙方向 工作面瓦斯瓦斯33裂隙

16、鉸接 梁立柱C、采煤工作面的支架應(yīng)與頂板巖石主要裂隙方向垂直或斜交。34D、頂板巖石裂隙發(fā)育時(shí)，放頂距離應(yīng)小一些。當(dāng)煤層傾角小于15時(shí)，回柱放頂方向要根據(jù)主要裂隙方向確定，使頂板巖石順著裂隙面以不大的塊度冒落，保證安全。33321211-1 2-2 3-3為正確回柱方向4 5 64頂板巖石主要裂隙方向5新特種支架6老特種支架工作面回柱方向示意圖35 E、裂隙破碎帶是瓦斯、地下水的良好通道和儲(chǔ)存場(chǎng)所，會(huì)造成淋水增大，瓦斯涌出量增大，必須注意預(yù)防水患和瓦斯事故。 F、裂隙破碎帶煤層破碎，頂板巖石破碎，必須加強(qiáng)支護(hù)，否則容易引起片幫、冒頂事故。 2、斷層 巖層斷裂后，斷裂面兩側(cè)巖層發(fā)生了明顯移動(dòng)稱(chēng)為

17、斷層。 （1）斷層的要素： A、斷層面（或斷層破碎帶） B、斷層線：斷層面與地面的交線，反映了斷層的延伸方向，有時(shí)呈直線，有時(shí)呈曲線。 C、斷盤(pán)：位于斷層面上面的巖塊叫上盤(pán)，位于斷層面下面的巖塊叫下盤(pán)。36 D、交面線：斷層面與煤層底板的交線稱(chēng)為交面線。與上盤(pán)煤層底板的交線稱(chēng)上盤(pán)交面線，與下盤(pán)煤層底板的交線稱(chēng)下盤(pán)交面線。12345671斷層面傾向 2斷層面走向3下盤(pán)（上升盤(pán)） 4上盤(pán)（下降盤(pán)）5斷層線 6斷層面7斷層面傾角37 E、斷距；斷層兩盤(pán)同一側(cè)相對(duì)移動(dòng)的距離。斷距分為地層斷距、鉛直斷距（也叫落差）、水平斷距和斜斷距。abcda地層斷距b水平斷距c落差d斜斷距38（）斷層分類(lèi)、按斷層兩盤(pán)

18、相對(duì)位移的方向分類(lèi)：正斷層逆斷層平移斷層上盤(pán)相對(duì)下降，下盤(pán)相對(duì)上升。上盤(pán)相對(duì)上升，下盤(pán)相對(duì)下降。兩盤(pán)沿?cái)鄬用孀鏊揭苿?dòng)39B、根據(jù)斷層走向與巖層走向關(guān)系分類(lèi)；走向斷層：平行傾向斷層：垂直40斜交斷層：斜交傾向斷層走向斷層斜交斷層41（3）斷層對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響 A、影響采區(qū)劃分、工作面和巷道布置。工作面布置不規(guī)則，巷道掘進(jìn)率明顯增高，還常常會(huì)造成進(jìn)尺，不僅帶來(lái)?yè)p失，還會(huì)留下安全隱患。 B、斷層帶巖石破碎，容易造成冒頂事故。工作面過(guò)斷層時(shí)必須采取措施，加強(qiáng)支護(hù)。 C、斷層帶巖石破碎，地表水和含水層中的水往往沿?cái)鄬訋Я魅刖?，使井下涌水量增加，甚至引起突水事故?D、封閉的 斷層破碎帶是瓦斯良好的積聚場(chǎng)所，是瓦斯突出