教案(第四章第五章地质开采安全)

1、煤矿安全管理人员课教案首页教师审批班级煤矿安全管理人员课题第四章 煤矿地质安全第一节 地质构造与含煤岩系第二节 影响煤矿生产地质因素授课日期月日节次教学目的1、了解地质构造与含煤岩系2、掌握影响煤矿生产地质因素授课方法讲授法研讨法教具挂图课程重点影响煤矿生产地质因素试验内容无课程难点陷落柱对煤矿安全生产的影响电教内容多媒体课件第四章 煤矿地质安全第一节 地质构造与含煤岩系一、含煤岩系 含煤岩系是指一套含有煤层并且在成因上有联系的沉积岩系，简称为煤系。其最大特征是含有煤层。它由煤层和许多起他沉岩层组成。 （一）煤层 煤层是沉积岩中碳质成分的可燃性岩层，一般呈层状分布。根据煤层内有无稳定的岩石夹层

2、（夹矸），将煤层分为简单结构煤层和复杂结构煤层两大类。 由于成煤时期条件的不同，导致煤层的厚度变化很大，由几厘米到几十米甚至上百米。煤层厚度是指煤层顶底板间的垂直距离。 根据煤层厚度对开采技术的影响，煤层可分为三类： 薄煤层煤层厚度在1.3m以下; 中厚煤层煤层厚度为1.33.5m; 厚煤层 煤层厚度在3.5m以上。 在目前经济技术条件下，可以开采的煤层厚度称为可采厚度。（二）顶底板 在煤田形成后，覆盖在煤层上面的岩层叫做顶板，垫在煤层下面的岩层叫做底板。根据顶板岩层变形和垮落的难易程度，可将煤层顶板分为伪顶.直接顶和基本顶三种。 伪顶：直接覆盖在煤层之上极易垮塌的薄层岩层，常随采随落，厚度不

3、大，一般仅 几厘米至十余厘米。岩性多为碳质页岩或碳质泥岩。 直接顶：能随回柱放顶垮落的岩层。一般厚度可达几米。岩性常为粉砂岩和泥岩。 基本顶：位于直接顶之上，岩性多为砂岩或石灰岩，一般厚度较大，可达十几米至几十米。抗弯刚度较大，强度较高。 值得注意的是，并不是每个煤层都可分出上述三种顶板，有的煤层可能没有伪顶，有的可能伪顶.直接顶都没有，煤层之上直接覆盖基本顶。 底板指位于煤层下方一定范围内的岩层。底版可分为直接底和基本底两种。 直接底：煤层之下与煤层直接接触的岩层。岩性以碳质泥岩最为常见，厚度不大，常为几十厘米。 基本底：位于直接底之下的岩层。其岩性多为粉砂岩或砂岩，厚度较大。 二. 矿物与

4、岩石 煤层赋存于含煤岩系之中，含煤岩系位于地壳的表层。地壳由岩石组成，岩石是矿物的集合体，矿物由化学元素结合而成。矿物与岩石是地质作用的产物，不同的地质作用形成了不同的矿物与岩石 。 （一）矿物 矿物是天然产出，具有一定的化学成分和有序的原子排列，通常由无机 作用形成的均匀固体，如天然金、方解石、石英、云母、长石、石膏等。 （二）岩石 岩石是天然产出的矿物集合体，具有一定的结构、构造特征。岩石按其成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 岩浆岩：由岩浆活动形成的岩石。如花岗岩、玄武岩。 沉积岩：沉积岩位于地壳最上部，由早期形成的岩石和矿物，经风化、剥蚀和搬运后，在一定的地质条件下沉积、固结而形

5、成的新的岩石。它的 主要特征：具有层状构造及层理、层面构造，含有生物化石和结核。最明 显的特征是层状构造。 变质岩：原有岩石在受到高温、高压或外部各种化学溶剂的作用时重新形成的岩石。 煤层及其顶底板岩石大多属于沉积岩。 （三）常见的沉积岩 （1）碎屑岩：由机械沉积和火山喷发出的各种碎屑物沉积下来后，经压固、胶结而形成的岩石。根据物质来源不同可分为火山碎屑岩和正常沉积碎屑岩两类。砾岩、角砾岩、砂岩、粉砂岩属于正常沉积碎屑岩。 （2）粘土岩：由50%以上颗粒直径小于0.01mm的粘土矿物组成的岩石。煤层顶底板经常由粘土岩组成。根据岩石固结程度及构造，粘土岩可分为粘土泥岩和页岩等。泥岩和页岩层一般为

6、隔水层。 （3）化学岩及生物化学岩：母岩风化产物中的溶解物呈胶体溶液或真溶液状态被搬运到湖泊或海盆地中，以化学方式沉淀而形成的岩石属于化学岩类，如果有生物活动直接或间接参与，沉淀形成的岩石属于生物化学岩类。根据物质成分及成因不同将其分为碳酸盐岩、硅质岩、铝质岩、铁、锰、磷、盐岩。石灰岩（主要矿物为方解石CaCO3)、白云岩属碳酸盐岩，石灰岩层一般为含水层。 三、地质构造 在地壳运动过程中，岩层改变了原始的埋藏状态，产生一定的变形或变位，形成的新结构称为地质构造。地质构造的表现形式是多种多样的。在一定范围内，可归纳为单斜构造、褶皱构造和断裂构造三种基本类型。单斜构造是指一系列岩层大致向同一个方向

7、倾斜的构造形态，在较大的区域内，它往往是其他构造形态的一部分，如褶曲的一翼或断层的一盘。（一）单斜构造 煤层在空间的产出状态和方位称为煤层的产状，它反映了煤层在三维空间的存在方位和延展方向，是井下巷道布置的依据。煤层产状通常用煤层的走向、倾向和倾角来表示，即煤层的产状三要素。如图4-1-1所示走向：倾斜煤层层面与假想水平面的交线称为走向线，它是一条水平线；走向线向两边延伸的方向称为走向，它代表了岩层层面在水平方向上的展布。 倾向：倾斜煤层层面上与走向线垂直向下的倾斜线在水平面上的投影所指的方向。它代表了煤层向地下倾斜延伸的方向。 倾角：倾斜煤层层面与假想水平面之间所夹的锐角，也就是倾向线与倾斜

8、线之间的夹角。 倾角大小反映煤层的倾斜程度。煤层倾角越大，开采难度也就越大。煤层倾角对开采技术和运输设备的选择有较大影响。（二）褶皱构造岩层受到水平力的挤压而发生波状弯曲，但仍保持岩层的连续性和完整性的构造形态称作褶皱构造。如图4-1-2所示褶皱构造中每一弯曲为褶曲，褶曲是褶皱构造的基本单位，它分向斜和背斜两种形态。 背斜：岩层在剖面图上表现为层面突起的弯曲；在水平切面图上表现为核部是老岩层，两翼是新岩层。 向斜：岩层在剖面图上表现为层面下凹的弯曲；在水平切面图上表现为核部是新岩层，两翼是老岩层。（三）断裂构造 岩层或岩体在受力时会发生褶皱，而且也可在所受应力达到或超过岩石的强度极限时发生脆性

9、形变，形成大小不一的破裂和错动，使岩石的连续完整性遭到破坏。岩层受力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态称为断裂构造。断裂后，断裂面两侧岩层没有发生显著位移，称为节理（裂隙）；如发生明显错断即岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造则为断层。 断层要素是用以描述断层空间形态特征的几何要素。主要包括断层面、断层线、交面线、断盘和断距等。 断层的分类方案很多，主要有两种： （1）根据断层上下两盘相对移动的方向分为三类（图4-1-3）： 正断层： 岩层断裂后，上盘相对下降，下盘相对上升。 逆断层： 岩层断裂后，上盘相对上升，下盘相对下降。 平移断层: 岩层断裂后，断层两盘作水平移动。（2）根据断层走

10、向与岩层走向的关系分为： 走向断层: 断层走向与煤（岩）层走向平行； 倾向断层: 断层走向与煤（岩）层走向垂直； 斜交断层: 断层走向与煤（岩）层走向既不平行也不垂直。第二节 影响煤矿生产地质因素 一 、煤层厚度变化对安全生产的影响 根据引起煤层厚度变化的原因, 可以分为原生变化和后生变化。 （一）煤层厚度变化对煤矿生产的影响主要表现在四个方面： 1. 影响采掘部署 厚度变化直接影响开采设计和采掘部署。 2. 影响计划生产 采煤生产时多工序按计划连续作业, 不仅影响计划生产, 而且生产效率低下。 3. 掘进率增高 为探明煤后的变化, 必须布置一些专门的探巷, 会增加巷道的掘进数量, 使掘进率增

11、高。 4. 回采率低 在开采中由于面积损失和厚度损失, 导致回采率降低。（二） 煤层厚度变化的处理 1. 掘进中的处理方法 在煤巷掘进中如遇到煤层分叉、 尖灭现象, 要根据具体情况确定掘进方案。主要运输巷遇到变薄带或无煤区时，可采用直接穿过的办法。 2. 采煤工作中的处理方法 采煤工作面遇到变薄带或无煤区时, 可采用直接推过或绕过的办法。如果在采区和采煤工作面布置之前，已经了解到某些地方有煤层变薄或尖灭带存在，最好把其作为采区或工作面的边界来处理。 二 、地质构造对安全生产的影响 地质构造按其规模和对安全生产的影响程度分为大、 中、 小型三个等级。 大型构造决定井田总体形态和井田边界；中型构造

12、影响采区划分和采区巷道布置，对煤矿安全生产影响极大。小型构造是指小褶曲和小断层，会给采掘工作，特别是机械化开采带来困难。 （一）褶曲 1. 褶曲对煤矿安全生产影响 大型褶曲的规模、方向和位置影响到井田的划分和矿井开拓方式的确定，是矿井设计考虑的问题； 中型褶曲对采区的布置关系密切影响到采区的大小和采区巷道布置；小型褶曲影响平巷的掘进方向，从而影响采煤工作面长度，煤厚的变化往往会使生产条件复杂；如果褶曲两翼紧闭，两翼夹角较小，褶曲轴部地应力就较大，通常作为开采的边界考虑。大型向斜轴部顶板压力常有增大现象，必须加强支护，否则容易发生局部冒顶、大面积冒顶等事故，给顶板管理带来很大困难。有瓦斯突出的矿

13、井，向斜轴部是瓦斯突出的危险区。由于斜轴部顶板压力大，再加上强大的瓦斯压力，向斜轴部极易发生煤与瓦斯突出。背斜轴部往往容易积聚瓦斯，发生瓦斯超限。 2、褶曲的处理 通常以大型褶曲的轴线作为井田边界。如果井田内有大型背斜构 造，开拓系统中常把总回风巷道布置在背斜轴部附近，两翼煤层均可利用；有些井田内有大型向斜构造，常把运输巷道布置在向斜轴部附近，有一条运输巷解决向斜两翼的运输问题。井筒最好不要布置在向斜轴部附近。 中型褶曲的轴线通常作为采区中心布置采区上山（下）山，也可以作为采区的边界，对于宽缓褶曲，工作面还可以直接推过去。 小型褶曲发育的地区，煤层会突然增厚或变薄，甚至不可采，使工作面无法通过

14、，需要重新开掘切眼进行生产；小褶曲会使煤巷弯曲，为满足生产要求，巷道需要找直。 （二）断裂构造 1、节理（裂隙）对煤矿生产的影响及处理 当岩石中节理发育时，炮眼方向如与主要节理组平行，不仅容易卡钎子（尤其是用“一”字形钻头），而且在爆破时沿裂隙面漏气，爆破效果大大降低。所以，炮眼方向应尽最垂直主要节理面布置。 在回采时，煤层顶板岩石节理发育时，工作面顶板支护一般不能用单体柱，而要采用铰接顶梁或型梁。当煤层倾角较小、顶板裂隙发育时，放顶距离要小，而且回柱放顶方向应根据顶板主要裂隙组方向确定。 当煤层顶板节理发育时，如果工作面平行主要裂隙组方向，容易发生冒顶事故。因此工作面布置最好与主要节理组方向

15、有一定交角或接近垂直（一般为20º-40º）。 节理发育的地段是地下水和矿井瓦斯的良好通道。为保证回采的安全，应在采前查明节理的发育程度及其与水源的导通情况。2、断层对煤矿生产的影响及处理 （1）、断层对煤矿生产的影响 断层破坏了煤层的连续性和完整性，对煤矿生产造成了很大的影响。断层规模不同，对生产的影响程度不同，一般落差大于50m为特大断层，落差50-20m为大型断层，落差20-5m为中性断层，落差小于5m为小型断层。 断层对煤矿生产的影响主要表现在以下几方面： A、影响井田划分。 B、影响井田开拓方式。 C、影响采区和工作面布置。 D、影响安全生产。 E、增加煤炭损失量

16、。 F、增加巷道掘进量。 G、影响煤矿综合效益。（2）、断层的处理 断层的处理分开拓设计、巷道掘进和回采三个阶段。 在开拓设计阶段，凡是煤田内有落差大于50m的特大型断层时，应以该大型断层作为井田边界。 划分采区时，也应以断层作为采区边界，但采区的走向长度应尽量与正常采区走向长度近似。 在选择井筒位置时，一般将立井井筒布置在倾角较大的大断层下盘，距断层30-50m以外的位置。 运输大巷服务时间长，需布置在较坚硬岩层中，且尽量少改变方向。如果遇到落差较大断层，甚至可能与含水层相遇，就必须考虑巷道改道。 在巷道掘进阶段，当煤层平巷遇断层后，要保持巷道坡度，可以采用改变巷道方向过断层；上（下）山等倾

17、斜巷道遇到断层后，主要根据巷道用途、断层面和煤层面产状、断层性质等采用改变巷道坡度或掘石门的办法通过断层。 回采阶段遇到断层，可以采用强行通过的方法。如果断层落差较大，可采用重开切眼的方法，还可以采用工作面一分为二的方法，分别通过断层。三、岩浆侵入对安全生产的影响 （一）对煤矿安全生产的影响 岩浆侵入煤层，破坏煤层的连续性，减少煤炭储量，并可使煤质变差，降低煤的工业价值。同时，侵入岩体硬度大，妨碍采掘工程顺利进行。 岩浆侵入对煤矿生产的影响主要表现为：减少煤炭储量，缩短矿井服务年限；使煤质变差，灰分增高，挥发分显著降低，粘结性遭到破坏，使原来的优质工业用煤降为一般的民用煤或天然焦；破坏煤层的连

18、续性，岩浆侵入体把煤层分割成若干块段，并在煤层中分布着许多零星岩体，给巷道掘进、采面回采带来困难，影响采面合理布置及安全生产。 （二）岩浆侵入煤层的处理 掘进巷道遇到岩墙时，可按原设计直接穿过。回采时，可根据岩墙的大小与分布情况，决定是重开切眼还是分两个工作面开采。如果岩墙沿倾向或斜交方向分布，回采至岩墙时，重开切眼，继续回采。如果岩墙沿走向分布时，可分成上、下两个小工作面回采。对于岩床，则要求用探巷和钻孔圈定范围，然后决定回采方案。对串珠状侵入体，如果对煤层破坏不严重，工作面可直接推过，但要增加采面处理侵入体的工序。若侵入体分布区大，残留煤层很薄，只能作为不可采区处理。四、陷落柱对安全生产的

19、影响 喀斯特陷落柱是喀斯特塌陷的一种类型。它是由煤层下伏的碳酸盐岩（如石灰岩、白云岩）等可溶岩层，经地下水长期溶饰形成空洞，从而引起上覆岩层失稳、塌陷，形成筒状或似锥状的柱体，简称陷落柱，俗称“无炭柱”或“矸子窝”。 （一）、陷落柱对煤矿安全生产的影响 陷落柱发育的矿区，常使可采煤层遭到不同程度的破坏，减少煤炭储量，影响正规开采，影响采掘施工。陷落柱可能是矿井水和矿井瓦斯的良好通道，易发生透水事故和瓦斯事故，对于无水陷落柱巷道掘进直接通过时，应加强支护和顶板管理，以防发生顶板抽冒事故，影响煤矿安全生产。 （二）、陷落柱的处理 设计时尽量把陷落柱留设在煤柱中，既减少煤炭损失，又保证生产安全；掘进

20、巷道遇陷落柱时，可以直接穿过也可以绕过，根据巷道性质决定；采掘工作面遇到陷落柱时，一般先探明情况，然后决定处理方法。 五、影响煤矿生产的其他地质因素 影响煤矿生产的地质因素还有矿井瓦斯、地温与矿山压力等。研讨课题 地质构造对安全生产的影响问题 1、褶曲对煤矿安全生产有哪些影响？ 2、断层对煤矿生产的影响有哪些？课堂小结本次课主要讲述了地质构造、含煤岩系及影响煤矿生产地质因素，应重点掌握影响煤矿生产地质因素。作业1、根据煤层厚度对开采技术的影响，煤层可分为哪几类？2、地质构造对安全生产的影响有哪些？课后分析 通过讲授，学员掌握了课程重点，对教学难点有了进一步的理解，教学效果较好，达到了教学目的。

21、煤矿安全管理人员课教案首页教师审批班级煤矿安全管理人员课题第四章 煤矿地质安全 第三节 矿井水文地质与防治水第四节 煤矿图件基础授课日期月日节次教学目的1、了解矿井充水条件2、掌握矿井水灾防治与处理3、了解煤矿常用的矿图授课方法讲授法案例法教具挂图课程重点矿井水灾防治与处理试验内容无课程难点矿井充水通道电教内容多媒体课件第三节 矿井水文地质与防治水 一、地下水的概念与分类 （一）地下水的概念 地下水是指埋藏在地表以下，储存在岩石空隙中的水。它主要以气态水、结合水、毛细水和重力水等几种形式存在于岩石空隙中。岩石空隙中受重力作用而运动的水称为重力水。如井中取出的水、岩石中流出的泉水等都属重力水，它

22、是矿井水主要研究对象。 岩石能含水的基本前提是岩石具有空隙。岩石内部并不是致密的，有许多相互连通的孔隙、裂隙和洞穴，故地下水可在岩石中通过。岩石这种能被水透过的性能，称为岩石的透水性。能透水的岩层称为透水层。透水性最好的岩石是喀斯特发育的石灰岩和白云岩，以及空隙大的砾岩和砂岩。透水性能差，对地下水的运动、渗透起阻隔作用的岩层，称为隔水层或不透水层。含水层是指能透水且含有地下水的岩层。 含水层的形成必须同时具备三个条件，即岩层具有连通的空隙、隔水地质条件和足够的补给水源。（二）地下水的分类 自然界中有各种各样地下水，其分类方法有好多种。其中对煤矿生产有直接意义的有以下两种。 1、按地下水的埋藏条

23、件分类 一般认为上层滞水是指埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层上的重力水。分布范围小，储水量不丰富，常见的是位于潜水层上方的山区，对煤矿生产几乎没有影响。 潜水埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上，且具有自由水面的重力水称为潜水。由于潜水具有自由水面，而潜水只受大气压作用，不承受静水压力，只能在重 力作用下，由高水位向低水位不断运动，结果使潜水面产生一定的坡度，形成了不同形状的潜水面，潜水面的形状可用等水位线图来表示。 充满于上、下两稳定隔水层之间的含水层中的重力水称为承压水，其与水文因素和季节变化的关系不甚明显，动态稳定，不易受污染。承压水有一定的承压水头，以传递静水压力的方式进行水的交替。

24、 当地下水未充满两个隔水层之间时，称为无压层间水，其特征具有自由水面而不承压。2、按含水层孔隙性质分类 储存于疏松岩层孔隙中的水称为孔隙水。孔隙水的存在条件和特征取决于岩石孔隙的发育程度。 埋藏于基岩裂隙中的地下水称为裂隙水。裂隙的性质决定了裂隙水的存在、富水性及其运动条件。裂隙水可分为风化裂隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水3种类型。 岩溶水喀斯特是发育在可溶性岩石地区的一系列独特的地质作用和现象的总称。这种地质作用包括在地下水的溶蚀作用和冲蚀作用。产生的地质现象，就是由这两种作用所形成的各种溶隙、溶洞和溶蚀地形。埋藏于溶洞、溶隙中的重力水称为喀斯特水，亦称岩溶水。岩溶水的主要特点是水量大、运动快

25、、在铅直和水平方向上分布不均匀的特征。岩溶水对煤矿生产安全的影响主要决定于煤系地层以及附近是否有发育可溶性岩石。如我国华北石炭二叠纪煤系地层中发育几层石灰岩，而且其底部还有奥陶纪石灰岩，岩溶水对煤矿生产安全构成严重威胁。 二、矿井充水条件 在矿井建设和生产过程中，各种类型水源进入采掘空间的过程称为矿井充水。进入到工作面及井巷内的水称为矿井水。当涌入或溃入井巷的水量大，来势猛时，称突水。形成矿井水灾的基本条（一）矿井充水的水源 1、大气降水 大气降水的主要形式是雨雪。地面的雨雪水既是地下水的主要补给来源，同时也是矿井充水的主要来源之一，有时还是唯一的充水水源。 2、地表水 地表水包括：江河、湖海

26、、沼池、洼地积水、水库等。位于矿区或矿区附近的地表水体，在适当条件下可以成为矿井充水的重要水源。而且由于地表水源一般水量较大，一旦与矿井沟通，对矿井威胁很大。 3、地下水地下水是矿井的直接充水水源。在煤系地层中或多或少夹有含水层，在采掘过程中揭露或穿过这些充水含水层时，地下水就会涌入矿井。涌入矿井的水量与含水层的孔隙性质有关。裂隙水的特点是水量小、水压大，如与其他水源有水力联系，涌水量就会逐渐增加，甚至造成淹井事故；岩溶水的特点是水压高、水量大、来势猛、不易疏干，危害极大。当它和地面水源相沟通时，对矿井安全生产的威胁更大。 4、老空水 煤矿井下采空区、废弃的井巷和停采的小煤窑，由于长期停止排水

27、而积存的地下水，称为老空水。老空积水一般都在煤层上部，离地表较浅，所以静水压力很大，来势凶猛，而且常含有有害气体，容易造成人身事故。 上述水源，一般来说，不是孤立地存在，往往是互相沟通，互相补给的。（二）矿井充水通道 矿井充水通道是指可以沟通水源，使之涌入矿井的各种通道。常见的主要有以下几种。 1、构造断裂带 断裂构造是加大岩层导水性能的重要因素，特别是断层密集的地段，岩层支离破碎，失去隔离水性能，成为地下水赋存的场所和运移的通道。当煤矿井下采掘工程揭露或接近这些地带时，地下水就会进入井巷，严重的可造成突水淹井事故。 2、冒落裂隙带 煤层开采后，根据采空区上方岩层变形和破坏情况不同可划分为冒落

28、带、导水裂隙带和弯曲下沉带。冒落带和导水裂隙带都能成为涌水的通道，这两带的高度对矿井充水影响很大。 3、含水层的露头区 含水层在地表的露头区，起着沟通地表水和地下水的作用，成为含水层充水的咽喉与通道。含水层出露的面积越大，接受大气降水补给量就越多。 4、煤层底板岩层采动破坏带 地下水水头压力很大的地段，在矿山压力的作用下，采动后承压水可突破煤层底板隔水层而涌入矿井，使矿井涌水量突然增大，有时可导致淹井事故。5、封闭不良钻孔 在煤田勘探和生产建设中，井田内要打许多钻孔，虽然钻孔的深度不同，但有部分钻孔会打穿含水层，于是钻孔就成为沟通含水层及地表水的人为通道。由于对其封闭不良，在开采揭露时，就会将

29、煤层上方或下部含水层以及地表水引入矿井，造成涌水甚至突水事故。 6、导水陷落柱和地表塌陷 有些陷落柱因胶结程度极差，柱体周围岩石破碎，并伴生有较多的小断裂，这就可能成为沟通地表水或地下水的良好通道，当采掘工作面揭露或接近这些导水陷落柱时，就会造成井下涌水或突水事故。 三、矿井水灾防治与处理 （一）做好矿井水文地质工作 矿井水文地质工作是矿井防治水的基础工作，它是地表防治水和煤矿井下防治水的依据。 1、做好水文观测工作 2、做好矿井地质工作 （二）地面防治水 地面防治水是煤矿防治水的第一道防线，各级领导应该重视地面防治水工作。规程中规定：煤矿企业必须查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况，

30、疏水能力和有关水利工程情况，掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水、防水和排水系统。这是为了使地面防治水工程设计能够切合实际，首先应做防洪调查研究，只有在查明情况的基础上，才能建立疏水、防水和排水系统。 （1）严格按煤矿安全规程规定选择井筒及工业广场。井口和工业广场内建筑物的高程必须高于当地历年的最高洪水位;若井口及工业广场内建筑物的高程低于当地历年最高洪水位时，必须修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。 （2）为了防止洪水进入煤层开采段或矿区内，一般可在矿区上方山坡处，垂直于来水方向修建排洪渠，拦截洪水。排洪渠可大致沿地形等高线布置，并保持适当的坡度，而后根据地形特点将洪水引出矿区。 （

31、3）防止地表渗水。井田范围内的河流、沟渠等地表水，可以通过裂隙渗透到煤矿井下造成水害。因此应将河床铺底，或将其疏干，或改道移至矿区以外。 （4）防止地面积水。对井田开采范围内的地面低洼处、塌陷区等易于积水区，应设法填平，防止积水，积水量大时，要用水泵排出。 （5）对可能引起漏水的地表裂隙、塌陷、废弃钻孔等，应及时用粘土充填或用水泥堵塞。 （6）加强防洪防汛工作，在每年的雨季来临之前和雨季期间，要加强对矿区内防洪工程的检查和防汛抢险工作，发现问题及时处理。（三）煤矿井下防治水 1、井下防水 （1）合理进行开拓与开采 （2）留设防水煤柱 防水煤柱的种类有：井田边界隔离、预防断层、被淹井巷、陷落柱、

32、冲积层的防水煤柱等。 规程规定：相邻矿井的分界处，必须留防水煤柱。矿井以断层分界时，必须在断层两侧留有防水煤柱。 防水煤柱的尺寸，应根据相邻矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等因素，在矿井设计中加以规定。 严禁在各种防水煤柱中采掘。 井田内有与河流、湖泊、溶洞、含水层等有水力联系的导水断层、裂隙（带）、陷落柱时，必须查出其确切位置，并按规定留设防水煤柱。 2、井下疏干排水（1）利用钻孔疏排地下水 利用钻孔疏排地下水按地点可分地面和井下钻孔疏排水。 如果煤层上部为砂岩裂隙含水层，其中的裂隙水常沿裂隙进入采掘工作面，造成顶板滴水和淋水，影响采掘作业。当顶

33、板含水层水量不大时，可以利用采区和采面的准备巷道预先疏放顶板水。 煤层底板是否突水，主要取决于水压的大小与底板岩层的抗拉强度，凡是水压大于底板抗拉强度的，都要考虑采取措施防止突水事故。只要将底板的静止水位降到安全水位以下，即可达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。 规程中规定：主要排水设备应符合下列要求： A、必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70。工作和备用水泵的总能力，应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵

34、能力的25。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。 B、水管:必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。工作和配用水管的能力的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。 C、配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应。煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。当导水裂隙带范围内的含水层或老孔积水影响安全开采时，必须超前探水并建立疏排水系统。 承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值时，开采前必须采取措施，由企业主要负责人审批。 3、井下探放水 （1）探

35、水的目的 探水系指在煤矿生产过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面煤层顶底板、侧帮和前方的含水构造（包括陷落柱）、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等，其目的是为有效的防治矿井水害做好必要的准备。 （2）探放水的原则 “有疑必探，先探后掘”是防治煤矿井下水害的探放水原则。凡是煤矿井下受水害威胁的地区，都必须坚持这一原则。 采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水: A、接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。 B、接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。 C、打开隔离煤柱放水时。 D、接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。E、接近有出水可能的钻孔时。

36、 F、接近有水的灌浆区时。 G、 接近其他可能出水地区时。 经探水确认无突水危险时，方可前进。 （3）探放水的措施 A、加强靠近探水地点的支护，打好坚固的立柱和拦板，以防高压水冲跨煤壁和支架。 B、认真检查排水系统，保持状态完好，准备好适当坡度和断面的排水沟及相当容积的缓冲水仓，加大排水能力。 C 、确定主要探水孔的位置，由测量人员进行标定。负责探水的领导必须亲临现场。 D、探水地点要经常检查有无有害气体，发现有害气体逸出时，要及时采取通风措施。 E、探水地点要安设专用电话，使其能够及时与矿调度室或中央水泵房联系。 F、在探水时，制定安全退路，并使其畅通无阻；同时要与相邻工作地点保持信号联系，

37、以便万一出水，好马上通知受水害威胁地点的人员安全撤离。G、在水压较大的地点探水时，探水孔要设套管，以便安装水阀控制放水量。特别危险的地段，还应选择坚固地点修筑临时水闸门。 H、打钻时，要时刻注意观察钻孔情况。发现钻孔中水量、水压突然增大，以及出现顶钻等异常现象，应立即停钻检查，如钻孔内水的压力很大，应马上将钻杆固定，切勿移动或拔钻，钻机后面不要站人，以免高压水将钻杆顶出伤人或造成透水事故。 4、井下截水与堵水 井下截水的主要措施有修筑水闸墙和水闸门。水闸门设置在发生涌水时需要截水而平时仍需运输、行人的井下巷道内，如井底车场、井下水泵房和变电所的出入口，以及有涌水影响的采区之间都应设置水闸门。

38、规程规定：水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，必须在井底车场周围设置防水闸门。在其他有突水危险的地区，只有在其附近设置防水闸门，方可掘进。 注浆堵水就是将水泥浆或化学浆通过管道压入岩层间隙，浆液在间隙中经过扩散、凝结、硬化，最后起到加固岩层和堵隔水源的作用。 四）透水事故的应急措施 1、透水预兆 采掘工作面或者其他地点发生透水前，一般都有以下预兆：(1 ) 挂红。 （2）挂汗。 （3）空气变冷。 （4）出现雾气。 （5）水叫。 （6 ) 煤层顶板淋水加大。 （7）煤层顶板来压、底板鼓起。 （8）水色发浑，有臭味。 （9）采掘工作面有害气体增加。 （10）裂隙出现渗水。 规程中规定：采掘工作

39、面或其他地点发现上述突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。 2、透水事故应急措施 当煤矿井下某一地点发生突然透水事故时，现场人员除立即报告矿调度室外，如果情况危急，水势很猛，则应采取应急措施。案例分析2010年3月28日，华晋焦煤有限责任公司王家岭矿发生特别重大透水事故。该起事故是一起责任事故，共造成38人死亡、115人受伤，直接经济损失4937万元。事故原因事故的直接原因是：该矿20101回风巷掘进工作面附近小煤窑老空区积水情况未探明，且在发现透水征兆后未及时采取撤出井下作业人员等果断措施，掘进作业导致老空区积水透出，造成+583.168

40、m标高以下巷道被淹和人员伤亡。事故的间接原因是：地质勘探程度不够，水文地质条件不清，未查明老窑采空区位置和范围、积水情况；水患排查治理不力，发现透水征兆后未采取有效措施；施工组织不合理，赶工期、抢进度；未对职工进行全员安全培训，部分新到矿职工未经培训就安排上岗作业，部分特殊工种人员无证上岗。第四节 煤矿图件基础 一、地形地质图 （一）地形图 反映地球表面高低起伏形状的图纸就是地形图。一般用地形等高线来反映地貌。 地形等高线图：地面上高程相等的点的连线，或水平面与地表面相交得到的交线称为等高线，该等高线在水平面上的投影就是地形等高线图。 1、地形等高线基本特性 在同一等高线上的各点，其高程相等。

41、 等高线必定是一条闭合的曲线，不会中断。 一条等高线不能分叉为两条。不同高程的等高线，不能相交或合并成一条。在悬崖处等高线虽然相交，但必须有两个交点。 等高线越密则表示坡度越陡，等高线越稀则表示坡度越缓，等高线间的平距相等则表示坡度相等。 经过河流的等高线不能直跨而过，应该在接近河岸时渐渐折向上游，直到与河底等高处才能越过河流，然后再折向下游，向下游逐渐离开河岸。 等高线通过山脊线时与山脊脊线成正交，并凸向低处；等高线通过山谷线时，则应和山谷线成正交，凸向高处。 2、典型地貌的等高线 ( 如图4-4-1 ） 山地（山冈）：隆起而高于四周的高地，高大的称为山峰，矮小的称为山丘。山地等高线的标高由

42、里向外逐渐降低。 盆地（凹坑）：低与四周的盆形洼地，最低处叫盆底。盆地的等高线的标高由里向外逐渐升高。 山脊：沿着一个方向延伸的狭长高地，高点的连线即为分水线。山脊的等高线凸向低处。 山谷：沿着一个方向延伸下降的洼地，低点的连线即为集水线。山谷的等高线凸向高处。 （二）地形地质图 地形地质图是综合反映地层、构造和地表情况以及勘探工程布置情况的图件。它是以地形图作为底图，经过野外地质填图后编制而成的，一般附有地层综合柱状图及地质剖面图。地形地质图是勘探设计和煤矿生产的基本图件之一。 二、煤层底板等高线图 煤层底板与具有一定高程的水平面相交，所得到的交线，就是煤层底板等高线。把它用标高投影的方法投

43、影到水平面上所得到的图形就是煤层底板等高线图。煤层底板等高线图是反映煤层空间形态和构造变动的重要地质图件，是煤矿设计、生产、储量计算的基础。( 如图4-4-2 )（一）根据煤层底板等高线图确定煤层的产状 煤层底板等高线的延伸方向就是煤层的走向，可用象限角表示。 倾向与走向垂直，并指向标高值低的方向。 在煤层底板等高线图上可用作图法或计算求得煤层倾角。 在煤层底板等高线图中用 a 表示煤层的产状要素。 （二）地质构造在煤层底板等高线图上的表现 煤层底板等高线发生变化，表示煤层构造发生变化；底板等高线发生弯曲表示有褶曲，底板等高线发生中断表示煤层缺失，或遇断层或遇陷落柱或煤层尖灭。 1、褶皱构造

44、在褶皱构造中主要掌握向斜和背斜在煤层底板等高线图上的表现。向斜和背斜在煤层底板等高线图上的表现和山谷、山脊在地形图中的表现类似。 等高线凸向高处为向斜，等高线凸向低处为背斜。褶曲会造成工作面长度变化。当褶曲轴部和走向平行时，会影响走向长壁工作面长度变化；当褶曲轴部和倾向平行时，会影响倾斜长壁工作面长度变化。 2、断层 断层在煤层底板等高线图上表现为等高线中断。 断层交面线：煤层底板与断层面的交线。因断层有上下两盘，所以一条断层一般有两条交面线，即上盘交面线和下盘交面线。 一般情况下，正断层表示为煤层底板等高线中断缺失，在交面线之间呈空白区；逆断层表示为煤层底板等高线在交面线之间为重叠区，即上下

45、两盘重复区。( 如图4-4-3 ) 断层面产状的确定：两盘交面线上同标高的交点的连线为断层面的走向，垂直于断层面的走向线并指向断层面走向线底标高值的方向即为倾向。倾角的确定可用作图法或计算法确定。 3、穹隆构造和构造盆地 穹隆构造和构造盆地的煤层底板等高线为封闭曲线，由里向外标高降低的为穹隆构造，由里向外标高升高的为构造盆地。 三、矿图的内容及要求 （一）井上下对照图 为了便于了解地面的地物和地形与井下巷道和工作面之间的对应关系，将井田范围内的地形图和井下各水平的主要巷道按照对应关系综合绘于一张图上，这种图便叫做井上、下对照图。由图上可以很明确的看出井下巷道、采区与地面地形和地物之间的关系。

46、井上、下对照图是一种复制图，比例尺通常为1：2000或多或1：5000；井上下对照图以地形图为底图。标明重要的地面建筑，标明特有的地貌。 井上、下对照图主要用于规划地面建设和地下开采设计，确定由于井下开采所引起的地表移动范围；解决在铁路、水体和建筑物下开采问题；解决矿井的防、排水等问题。 （二）采掘工程平面图 采掘工程平面图是根据地质采矿资料直接绘制而成，采掘工程平面图以煤层底板等高线图为底图，是矿图中核心的图件之一，比例尺为1：1000、1：2000或1：5000。 采掘工程平面图主要包括： （1）井下采掘工程情况。 它能全面反映采掘巷道和工作面的相互关系以及各项采掘活动的进展情况等。 （2

47、）煤层情况。 （3）构造情况。 采掘工程平面图是指导煤矿生产建设不可缺少的重要资料，是了解地质和采掘情况分析解决生产中遇到的问题的重要工具，是进行事故抢救和预测指导的主要依据。（三）通风系统图 通风系统图是以采掘工程平面图为底图，比例尺为1：1000、1：2000、1：5000；通风系统图上必须标明风流方向、测风站、风速、风量、通风设备、通风设施、防灭火、防尘、隔爆设施的安装地点和火区的位置与范围。 开采多煤层的矿井，必须备有矿井通风系统图和分层通风系统图。 （四）井下避灾路线图 井下避灾路线图是以通风系统图为底图，在图上必须标明发生各种灾害的避灾路线。 （五）供电系统图和井下电气设备布置图

48、供电系统图必须标明供电电源来源、电压等级；变压器型号、容量、电压等级；高低压开关柜、编号、型号、用途；电缆型号、电压等级、截面和长度；用电设备及电气开关名称、型号、功率、负荷。（六）主要巷道平面布置图 主要巷道平面布置图是按每一开采水平的主要巷道所绘制的水平面投影图。其绘制方法和采掘工程平面图相同。比例尺为1：1000或1：2000。 主要巷道布置图是反映巷道位置系统及其在空间的相互关系。 主要巷道布置图的用途是了解本水平内巷道布置和煤层开采情况，了解煤层沿走向方向变化情况以便于指导巷道的设计和施工，了解本水平内主要断层的分布情况，预测在巷道前方和深部水平可能遇到的断层，丈量主要巷道的长度和确

49、定煤层间的水平间距。 （七）水文地质图 生产矿井最常见的水文地质图有充水性平面图、矿井富水性图、水文地质剖面图。课堂小结本次课主要讲述了矿井充水条件、矿井水灾防治与处理及煤矿常用的矿图，应重点掌握矿井水灾防治与处理。作业1、矿井充水通道常见的主要有哪几种？2、煤矿井下常见的透水预兆有哪些？3、煤矿常用的矿图有哪些？课后分析 通过讲授，学员掌握了课程重点，对教学难点有了进一步的理解，教学效果较好，达到了教学目的。 煤矿安全管理人员课教案首页教师审批班级煤矿安全管理人员课题第五章 煤矿开采安全第一节 矿井开拓授课日期月日节次教学目的1、了解原煤储量的分级和分类2、了解矿井生产能力和服务年限3、掌握

50、井田内的划分和矿井开拓授课方法讲授法研讨法教具挂图课程重点井田内的划分和矿井开拓试验内容无课程难点井田内的划分电教内容多媒体课件 第五章 煤矿开采安全第一节 矿井开拓 经过地质勘探掌握了煤层赋存的地质特征后，即可根据国民经济发展和市场的需求，进行煤田开发。当一个煤田的范围较大时，必须把煤田划分为若干较小的部分，每一部分由一个矿井来开采。划归一个矿井来开采的那一部分煤田称为井田。将煤田划分为井田时，应合理地确定各井田的边界。 一、原煤储量的分级和分类 矿井储量指井田范围内可采煤层的全部储量。 （一）根据勘探程度将储量分级分类 为了说明不同块段煤层地质情况被查明的程度，常将储量划分成不同的级别，同

51、一级别的储量，代表的勘探程度相同。储量分A、B、C、D 四级。 根据工业要求、开采条件以及储量被查明的程度，矿井的储量分为以下几类：矿井地质储量：矿井技术边界范围内的全部煤炭储量。 能利用的储量：在目前经济技术条件下能够开采的储量，A、B、C、D级储量的和，也叫平衡表内储量。 尚难利用的储量：目前经济技术条件下尚不能够开采的储量，平衡表外储量。 工业储量： A、B、C级储量和，是矿井设计的资源依据。工业储量中预计可以采出来的煤量为可采储量，预计不可以采出来的煤量为设计损失量。 远景储量： D级储量，因勘探程度不够，不能作为矿井设计的依据。 可采储量与工业储量之间的关系： Zk = ( Zg P ) * C 式中 Zk可采储量； Zg工业储量； P永久性煤柱损失量； C采区设计采出率，采区回采率规定厚煤层不低于75%，中厚煤层不低于80%，薄煤层不低于85%。（二）煤、泥炭地质勘查规范的储量分级分类 2003年3月1日起实行的地质矿产行业标准DZ/T0215-2002煤、泥炭地质勘查规范，对煤炭资源/储量分类及类型条件、储量估算等作了新的划分和规定。 1、探明的煤炭储量分类 （1）可采储量（111）：探明的经济基础储量的