矿井地质学全套课件完整版ppt教程(最新)

1、矿井地质学课程主要内容第二章矿井地质条件评价第三章生产地质研究第四章井巷工程地质第五章地质编录第一章绪论第六章矿井地质制图第七章矿井地质勘查第八章矿井储量管理参考用书矿井地质学龙荣生 主编，1991.10，煤炭工业出版社。矿井地质规程，煤炭工业部，1984(废止)。煤矿地质工作规定2014.3.1日起实施矿井地质学，李增学，煤炭工业出版社，2009矿井地质学，张子戌，吕闰生等，中国矿业大学出版社，2016第一章 绪论知识点矿井地质工作的概念和意义矿井地质工作的目的和任务矿井地质工作的阶段和内容矿井地质工作的特点和原则矿井地质学的历史和现状第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论神华保德煤矿第一

2、章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论巷道突水地质异常地质异常顶板异常第一章绪论第一章绪论第一章绪论Spin coal, NSW, Australia第一章绪论一、矿井地质工作概念和意义矿井地质：从矿井基本建设开始到矿井开采结束为止这一期间的全部地质工作。 直接服务煤矿生产建设贯穿于煤矿整个生产过程远景设计、矿井设计、建设、生产阶段 ？第一章绪论第一章绪论地质构造差异第一章绪论必要性：地质条件复杂性，由大面积小面积。重要性：采煤技术是以地质条件为基础。迫切性：采掘机械按一定地质条件设计，适应地质条件能力差。实践性：直接 获取地下资料，有效分析，找

3、出规律性的东西。先进性：地质资料处理的电子化、自动化。准确性：依据揭露的地质资料能准确反映地质现象。预见性：合理开拓布置源于对地质条件的正确判断。及时性和连续性：生产场所移动，地质工作要连续。矿井地质工作意义矿井地质工作成果表现：产量和进尺第一章绪论二、矿井地质工作的基本任务1、查明地质条件：地质构造、煤层厚度（普遍）；岩浆岩侵入、陷落柱，围岩膨胀等（个别）。2、提供地质数据：正确，可靠，简明扼要，针对性强，便于利用。3、指导采掘生产：深入掘进头和工作面调查，协助生产。4、组织矿井勘探：增加矿井储量，延长矿井寿命。5、进行储量管理：定期计算储量，掌握动态储量。6、调查伴生矿产：综合开发，多种经

4、营，提高效益。第一章绪论二、矿井地质工作的基本任务“矿井地质三条腿：煤层、构造、地下水” 第一章绪论三、矿井地质与地质勘查的关系1、勘查阶段对井田的研究程度是不均匀的（井田中部、煤层浅部、上部煤层）2、内插法的局限性、有限勘探网3、勘探中的质量问题：打丢 打薄第一章绪论四、矿井地质与煤矿生产的关系1.地质与开拓布置第一章绪论四、矿井地质与煤矿生产的关系2.地质与掘进峰峰四矿第一章绪论四、矿井地质与煤矿生产的关系3.地质与采煤第一章绪论四、矿井地质与煤矿生产的关系3.地质与采煤第一章绪论四、矿井地质与煤矿生产的关系4.地质与安全生产第一章绪论第一章绪论2004年10月20日，河南省郑煤集团大平煤

5、矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。第一章绪论第一章绪论22时09分12秒22时12分26秒瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.22时31分31秒22时35分15秒,瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m322时32分16秒22时39分45秒,瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示第一章绪论位于向斜构造的轴部位于落差约10m的逆断层处第一章绪论五、矿井地质工作的阶段和内容建井地质与生产地质阶段：（一）建

6、井地质井筒、井底车场、硐室、主要运输大巷、总回风巷等，矿井设计产量三分之一的首采区。1、施工所需的地质资料；2、进行井巷地质观测编录和综合分析；3、查明和处理施工中出现的地质、水文和工程地质问题；4、编制建井地质报告和移交生产的地质资料，为投产后的生产地质工作奠定基础。内容：第一章绪论（二）生产地质水平开拓、采区掘进、采面掘进和采面回采1、及时进行井巷、采面和钻孔的地质观测编录；2、随时补充和修改各种综合性地质图件；3、定期计算储量，掌握储量变动，进行储量管理；4、合理布置各种形式的矿井地质勘探；5、适时编制和提供各种地质报告、地质说明书和开展地质预报；6、配合采掘区队正确处理来掘过程中出现的

7、地质变化。内容：第一章绪论六、矿井地质工作的特点和原则（1）强实践性：生产提出地质问题，地质进行探查判断，生产 接受地质指导，地质受到生产检验。（2）高度准确性：能准确地反映地质现象的真实面貌；生产建设对地质判断和地质资料的准确性要求较高。（3）科学预见性：合理的开拓部署和采掘设计来源于正确的地质判断。（4）及时性和连续性：动态生产，在空间上，从浅部到深部，从中心到两翼，要连续不断地进行工作。1、特点：第一章绪论六、矿井地质工作的特点和原则（1）矿井地质与区域地质相结合（2）井下地质与地面地质相结合（3）矿井地质与采掘生产相结合（4）现场观测与综合分析相结合2、原则：第一章绪论七、矿井地质学现

8、状与展望 我国煤矿矿井地质从1954年建立门门机构至今已有近70年的历史，在技术上已有长足的发展。回顾我国矿井地质技术，概括地讲，经历了4个阶段。（1）50年代的起步阶段（2）专题研究、技术革新阶段（3）技术发展阶段（4）技术突破阶段 发展历程第一章绪论研究现状1. 煤矿安全高效开采地质保障系统的研究 2. 采区三维地震勘探技术的研究应用 3. 井下探测技术的研究应用4. 信息技术的普及和应用 5. 煤矿地质灾害的研究 6. 煤矿陷落柱研究 7. 其他方面的研究 第一章绪论1.煤矿安全高效开采地质保障系统的研究煤矿地质安全保障系统其内涵为：采取以地质构造量化预测评价为先导，井下物探、钻探相配套

9、的工作面超前综合探测的技术途径。 地质安全保障系统包括两大主题，即生产地质保障和安全地质保障。 第一章绪论1.煤矿安全高效开采地质保障系统的研究新形势下地质保障系统新的内容:根据高产高效矿井机械化、集中化程度高的特点，以地质量化预测为先导，以物探、钻探等综合技术为手段，依托先进的计算机技术实现地质工作的动态管理。为综采工作面的开采设计和安全生产提供可靠的地质保障。 第一章绪论2.采区三维地震勘探技术的应用1991年原国家能源投资公司主管煤矿的部门提出在大型煤矿矿井设计前，需补做地震勘探的决定，真正把煤田地震勘探由资源勘探扩展应用到煤矿矿井的补充勘探和采区的采前探测上。 淮南煤矿是最早把三维地震

10、勘探技术用于采区勘探的，成果96年曾获国家科技进步三等奖。第一章绪论淮南谢桥煤矿采区三维地震勘探案例三维地震面积：20.49km2（98年底），掘出10多个综采综放工作面，1.6km2范围得到验证。查明落差5m以上的断层，基本控制落差3-5m的断层。检测到井下煤、岩巷。连续形象地反映出煤层形态的起伏，小褶曲构造形态。满足采区巷道、采面布置和采煤方法选择的要求。第一章绪论存在的问题与不足地质条件的复杂性和多样性地震信息内部存在的相关性和多解性矿井地质和物探技术人员要密切配合，不断实践、总结，在对客观地质规律深化认识的基础上，深化对勘探结果的解释第一章绪论2.井下探测技术我国煤田地震勘探技术居世界

11、领先地位，井下探测技术也位世界前列。矿井地质专业委员会致力于矿井采区探测新技术新方法专题研讨与交流。第一章绪论当前主要探测技术无线电波坑道透视技术 瑞利波探测技术 地质雷达探测技术 井下直流电法探测技术 槽波地震探测技术 CT探测技术等等第一章绪论西四 CT 探 测 解 释 图第一章绪论西二 CT 探 测 解 释 图第一章绪论 孔 集 矿西 二 CT 探 测 解 释 图第一章绪论 孔 集 矿西 四 CT 探 测 解 释 图第一章绪论3.信息技术普及与应用(1)计算机的应用得到普及资料的管理、物探数据及图象的处理、动态的监测安徽煤田地质局勘察院开发的软件系统矿井地测信息系统自动地进行提取资料生成

12、地测常用的基础图件。平面图（地质地形图、水平切面图、储量计算图）剖面图（地质剖面图、水文剖面图、任意切剖面图）煤岩层对比图，单孔柱状图，井上下对照图，采掘工程图等第一章绪论3.信息技术普及与应用第一章绪论3.信息技术普及与应用 西安科技学院开发“煤矿地测信息管理与计算机成图系统”，利用计算机对地质、测量资料进行系统的处理，实现地测数据资料和图纸资料的计算机化管理。第一章绪论第一章绪论4.煤矿地质灾害煤矿地质灾害包括地面塌陷、井筒变型、软岩巷道变形破坏、突水淹井事故、煤岩瓦斯突出等第一章绪论第一章绪论5.陷落柱陷落柱是我国特有的地质形迹，山西煤矿最发育。煤矿岩溶陷落柱是影响煤矿生产的地质因素之一

13、。开滦、徐州、皖北等局曾发生特大突水淹井灾害，就是发育在煤系地层中的岩溶陷落柱所致。加强对煤矿岩溶陷落柱的成因、分布规律、对生产的影响及防治技术的研究具有重要意义。第一章绪论5.陷落柱煤系地层中的碳酸盐岩第一章绪论案例1 1984年6月2日10：20，开滦范各庄矿发生世界采矿史上罕见的特大突水灾害，矿井深部的奥灰水，沿着2171综采工作面内的巨大岩溶陷落柱通道溃入矿井，21小时后将年产300万吨原煤的大型机械化矿井淹没。经计算高峰期的平均突水量高达2053m3/min.6月6日15：30涌水又突破范各庄和吕家坨两矿的边界煤柱，使吕家坨矿被淹，以后林西矿也因受水害威胁而停产。第一章绪论案例2 9

14、6年3月4日皖北任楼矿7222首采工作面回采中遭遇隐伏导水陷落柱突水，瞬时最大突水量达34570m3/h，致使矿井淹没,直接经济损失1.2亿元。第一章绪论6.GIS在矿井中应用GIS是以采集、计算、存储、分析、管理和应用一切与空间地理分布有关数据的计算机系统。矿区的GIS可以将所有矿山测量的信息包含进去，经过数据处理，为矿区的生产管理、数据检索、环境保护、事故处理和规划开发等提供决策依据。将图形数据和非图形数据统一处理，直接为煤矿生产服务。第一章绪论6.GIS在矿井中应用空间数据处理(包括编辑)空间数据采集空间数据存储分析模型建立空间信息分析空间信息输出各种地图制作第一章绪论7.其它地质方面研

15、究(1) 煤系硬质高岭土矿的开发应用(2) 矿井水资源化的处理技术(3) 煤中微量元素的研究等 第一章绪论1.煤系硬质高岭土矿的开发应用 煤系共生硬质高岭土矿资源分布广，储量大，质量较好，具有较大的资源优势。 从80年代开始我国对煤系地层中的沉积型伴生高岭岩给予必要的重视，做了大量的研究和开发利用工作。据2000年的调查，我国北方CP纪煤系地层中预测总储量在100亿吨以上，全国21个省区208个矿区探明保有储量为14.3亿吨。 第一章绪论第一章绪论2.矿井水资源化的处理技术 第一章绪论3.煤中微量元素研究 70年代以来，环境问题越来越引起世界各国的重视，美、加、澳、前苏联以及欧洲产美国家都把注

16、意力放在煤中有害元素上，对火力发电厂燃煤后，煤中有害元素对大气、水体、土壤的污染作了大量研究工作。近几年内，我国也开始调查研究煤（包括煤矸石）中有害元素以及在洗选、燃烧等加工利用过程中的富集、变化及其对环境的影响。第一章绪论未来展望1.基础地质的研究将得到重视和加强矿井地质基础地质的研究包括：区域地质背景、井田内煤系地层的发育特点、断裂及褶曲构造的特征、煤层的厚度及变化、矿井水文地质及瓦斯地质等。 2.探测技术广泛应用仪器将向小型化、智能化方向发展。数据采集、处理、解释将向自动化方面迈进。 第一章绪论3.环境可持续发展中国洁净煤技术是以煤炭洗选为源头，以煤炭高效、洁净燃烧与发电为核心，以煤炭转

17、化和污染控制为重要内容的技术体系4.数字矿山数字化、信息化、网络化第一章绪论技术的进步地质基础知识扎实较好的计算机应用水平掌握物探专业知识复合型人才未来展望才能适应矿井地质技术发展的要求目的：解决采掘方式与地质条件彼此适应问题第二章矿井地质条件评价第一节采前地质评价第二节综采地质研究第三节矿井地质条件分类第一节采前地质条件评价一、概念采前地质评价是在矿井、水平、采区或工作面投入前，根据各种手段获取的地质资料，对研究区的开采地质条件做出全面客观的评价。二、评价内容煤层厚度、煤层结构、煤层顶底板、地质构造、煤层冲刷带、岩溶陷落柱、煤与瓦斯突出、水文地质与工程地质等。三、评价方法定性评价、定量评价、

18、定性定量第一节采前地质条件评价定性评价(1) 煤层厚度及变化规律分析 (2) 地质构造规律及其成因分析 (3) 水文地质条件研究 (4) 瓦斯地质研究 (5) 其它地质异常分析2. 定量评价 常用单指标评价，依据不同地质条件选取不同评价指标。第一节采前地质条件评价1) 煤层稳定性评价(1) 评定指标煤层厚度稳定性是指煤层厚度的变化程度和可采程度的综合 煤层可采性指数：反映煤层可采性的一项指标。n：参与评定的见煤点的总数（要求：分布均一、有代表性）；n：其中大于或等于最低可采煤层厚度的见煤点树。煤厚变异系数：反映煤层厚度相对变化大小的指标。s：煤厚标准差 Mi：每个煤厚点的实测厚度：煤厚平均值

19、n：参与煤厚评定的点数样本标准差第一节开采地质条件评价(2) 评定方法薄煤层以Km为主要指标、r为辅助指标。中厚及中厚以上煤层以r为主要指标、Km为辅助指标。可分为：稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤层Km75%0.85Km0.750%Km0.8530%50%Km0.9530%特 厚煤 层Km65%0.8Km0.6540%Km0.825%55%Km0.635%Km0.625%Km0.825%Km0.95薄煤层辅 助指 标主 要指 标辅 助指 标主 要指 标辅 助指 标主 要指 标辅 助指 标主 要指 标极不稳定煤层不稳定煤层较稳定煤层稳定煤层煤 层类 型第一节采前地质条件评价2) 地

20、质构造复杂程度评价(1) 评定指标：构造指数法以断层为主的块段，对每个块段的构造复杂程度赋予恰当的构造指数，以总和形式表示。有利不利第一节采前地质条件评价赋值原则：一级构造由断层组数、主压应力方向和块段空间关系 一组断裂简单，赋3 二组断裂中等，赋， 三组断裂赋复杂，开口赋8、平行赋9、收口10二级构造由构造形态，地垒1、阶梯2、地堑3三级构造由次级构造控制 地垒取0.3、阶递取0.6、地堑破坏取1第一块段构造指数为一、二、三级指数之和。值 越大、构造越复杂576第一节采前地质条件评价实例第一节采前地质条件评价(2) 评定指标：断层破坏指数 断层条数指数：n：统计单元内的断层条数；s：统计单元

21、的面积 断层长度指数 li：统计单元内某断层的长度；n：统计单元内的断层条数；s：统计单元的面积。 断层强度指数Hi：该断层的断距；li：统计单元内某断层的长度；n：统计单元内的断层条数；s：统计单元的面积。第一节采前地质条件评价利用回采巷道断层条数求工作面断层长度指数：统计单元内断层长度之和 （m）s：统计单元的 面积 km2（106m）定义：巷道断层条数指数K2=n/l n：巷道揭露的断层条数；l：巷道长度 km（103m）K2走：走向巷道断层条数指数 条/kmK2倾：倾向巷道断层条数指数 条/km ：巷道平均断层条数指数 条/km第一节采前地质条件评价M1断层沿走向的平均间距，103m；

22、M2断层沿煤层倾向的平均间距，103m；断层走向与煤层走向的平均夹角M 断层间的垂直距离第一节采前地质条件评价采面断层长度指数Km/km2巷道断层平均条数指数条/km例：某工作面走向巷道长度1000m，揭露2条断层；倾向巷道长度500m，揭露断层5条，已知煤层走向与断层走向夹角为18，求断层长度指数K1。K2走=2/1=2条/kmK2倾=5/0.5=10条/km第一节采前地质条件评价例：某回采工作面在沿煤层走向掘进的巷道（长1500m）中揭露断层9条，在沿煤层倾向掘进的巷道（长200m）中揭露断层2条。已知煤层走向与断层走向夹角为8，试采用近似计算公式，根据该工作面的巷道断层条数指数，计算工作

23、面的断层长度指数（断层长度指数单位：m/km2）。 第一节采前地质条件评价3) 煤层顶底板岩性及稳定性评价直接顶稳定性分：不稳定、中等稳定、稳定、坚硬顶板4种 评定指标：强度指标D(2) 按老顶来压强度：来压不明显、来压明显、来压强烈、来压极强烈4种。 评定指标：直接顶与采高比、顶初次跨落距、老顶初次来压步距有关。第一节采前地质条件评价3. 综合评价 (1) 综合指数法（划分区块，分别评价各因素有利程度3、2、1，31-36的有利综采区，19-30中等；12-18不利） (2) 等性块段指数法（顶板等性、构造等性、煤层等性） (3) 模糊综合评价法（用模糊数学方法分别对各地质因素赋重，得到模糊

24、评判集） (4) 人工神经网络法第二节综采地质研究一、影响综采的地质因素煤层厚度倾角煤层物理性质(硬度及切割性)煤层结构煤层稳定性(稳定、较稳定综采、不稳定局部适合、极不稳定不适合)构造(煤层层理、节理)1234567812m12-66-4.514.50-3.513.50-2.512.50-1.811.80-1.311.31234567855软煤中硬煤硬煤f3第二节综采地质研究一、影响综采的地质因素2. 地质构造断层褶皱岩浆岩体陷落柱强行通过落差小于1m，顶底板为泥岩和页岩的断层控制落差大于10m的断层20m以上褶皱控制二翼产状、宽度、幅度、长度采前查明工作面内起伏10m以上宽缓、5m紧闭褶皱

25、查明岩浆岩体分布控测前方查明数量、大小、位置、破坏范围、含水性第二节综采地质研究一、影响综采的地质因素3. 顶底板4. 其它水文地质。复杂水文地质不适合综采煤与瓦斯突出。高瓦斯或突出煤层不适于连续式房柱式采煤。自燃倾向。不适用于放煤开采。地热。温度过高设备无法工作，采掘工作面26度，硐室30度。冲击地压。回采过快、大采高应注意冲击地压。第二节综采地质研究二、综采地质保障足够煤层综采储量，保障供给。满足综采的可靠地质资料先进高效的日常地质工作方式，保障综采面安全生产。1. 综采煤层储量 (1)采区储量必须是A级储量；(2)一套综采设备可采储量3Mt，仅一层中厚煤层1Mt，薄煤层0.5Mt。(3)

26、 工作面可采储量 多煤层、地质简单20-30Mt； 中厚煤层大于1Mt； 薄煤层大于0.15Mt。第二节综采地质研究二、综采地质保障2. 可靠地质资料 (1) 做好采前勘探(2) 生产中地质预测预报、煤厚探测与管理、采后地质总结。3. 综采地质工作内容井田(采区)地质条件分析、煤层综采 适应性评价。煤层采前勘探地质资料及数据处理综采规划、设计、采场选择、设备选型第三节矿井地质条件分类 目的：1. 科学评价矿井开采条件，合理 配合人力物力 2. 加强各类矿井的技术经济管理一、分类指标（依据煤矿地质工作规定以地质构造复杂程度、煤层稳定程度、瓦斯类型、水文地质条件和其它开采地质条件进行分类，其它开采

27、地质条件为辅助指标，如顶底板，煤层倾角。等为辅助指标。井工煤矿地质条件分类划分依据类 型简单中等复杂极复杂地质构造复杂程度简单中等复杂极复杂煤层稳定程度稳定和较稳定煤层的资源/储量占全矿井资源/储量的80%及以上，其中稳定煤层资源/储量所占比例不小于40%稳定和较稳定煤层的资源/储量占全矿井资源/储量的60%80%（含60%）稳定和较稳定煤层的资源/储量占全矿井资源/储量的 40%60%（含40%）不稳定和极不稳定煤层的资源/储量占全矿井资源/储量的60%及以上瓦斯类型煤层瓦斯含量小于4m3/t 煤层瓦斯含量大于或等于4m3/t，且小于8 m3/t煤层瓦斯含量大于或等于8 m3/t煤与瓦斯突出

28、矿井或按照煤与瓦斯突出矿井管理水文地质类型简单中等复杂极复杂其他开采地质条件顶底板顶底板平整，顶板完整性好，裂隙不发育顶底板较平整，局部凹凸不平，顶板较完整、裂隙不很发育顶底板凹凸不平，顶板裂隙比较发育，岩性比较松软破碎顶底板凹凸不平，顶板岩性松软、破碎，裂隙发育倾角8以下825（含8）2545（含25）45及以上其他特殊地质因素一般不出现陷落柱、冲击地压、地热和天窗等地质危害偶有陷落柱、冲击地压、地热和天窗等地质危害常有较多陷落柱、冲击地压、地热和天窗等地质危害煤层大面积遭受陷落柱、冲击地压、地热和天窗等地质危害露天煤矿地质条件划分划分依据类 型简单中等复杂地质构造复杂程度简单中等复杂、极复

29、杂煤层稳定程度稳定较稳定不稳定、极不稳定工程地质条件以坚硬岩层为主，软弱结构层(面)不发育，有很少的软弱结构层(面)或层间距大于30m，含水性差，不影响边坡稳定坚硬岩与软岩互层，软弱结构层(面)发育，软弱结构层(面)多或层间距为1530m，含水性中等，对边坡稳定有一定影响坚硬岩与软岩互层，软弱结构层(面)极发育，软弱结构层(面)很多或层间距小于15m，含水性强或有井工煤矿开采破坏边坡现象等，严重影响边坡稳定水文地质条件地形有利于地表水的自然排泄，露天煤矿附近无地表水体或距地表水体很远，地表水与地下水无水力联系；地质构造简单，构造断裂对露天煤矿的充水作用甚微；含水层不发育，不需要疏干；边坡岩层岩

30、性坚硬，软弱夹层不发育，地表水、地下水对边坡稳定基本无影响地形不利于地表水的自然排泄，露天煤矿附近有地表水体，但距地表水体较远，地表水与地下水联系不密切，含水层补给条件较差；地质构造中等，煤层上部无松散含水层或松散含水层厚度不大；含水层虽较发育，但易于疏干；边坡岩层软弱夹层较发育，地表水、地下水对边坡稳定有一定影响地形不利于地表水的自然排泄，露天煤矿附近有地表水体，地表水与地下水有水力联系；地质构造复杂，或煤层上部被较厚的松散含水层覆盖；含水层发育，不易疏干；边坡岩层软弱夹层发育，地表水、地下水对露天开采和边坡稳定有很大影响第三节矿井地质条件分类二、各分类指标确定1）简单构造含煤地层沿走向、倾

31、向的产状变化不大，断层稀少，没有或很少受岩浆岩的影响，不影响采区的合理划分和采煤工作面的连续推进。主要包括：（1）产状接近水平，很少有缓波状起伏；（2）缓倾斜的简单单斜、向斜或背斜；（3）为数不多和方向单一的宽缓褶皱依据（断层、褶皱、岩浆岩）1.地质构造复杂程度确定第三节矿井地质条件分类2）中等构造含煤地层沿走向、倾向的产状有一定变化，断层较发育，局部受岩浆岩的影响，对采区的合理划分和采煤工作面的连续推进有一定影响。主要包括：（1）产状平缓，沿走向和倾向均发育宽缓褶皱，或伴有一定数量的断层；（2）简单单斜、向斜或背斜，伴有较多断层，或局部有小规模的褶皱及倒转。第三节矿井地质条件分类3）复杂构造

32、含煤地层沿走向、倾向的产状变化很大，断层发育，有时受岩浆岩的严重影响，影响采区的合理划分，只能划分出部分正规采区。主要包括：（1）受几组断层严重破坏的断块构造；（2）在单斜、向斜或背斜的基础上，次一级褶曲和断层均很发育；（3）紧密褶皱，伴有一定数量的断层。第三节矿井地质条件分类4）极复杂构造极复杂构造。含煤地层的产状变化极大，断层极发育，有时受岩浆岩的严重破坏，很难划分出正规采区。主要包括：（1）紧密褶皱、断层密集；（2）形态复杂的褶皱，断层发育；（3）断层发育，受岩浆岩的严重破坏。第三节矿井地质条件分类2. 煤层稳定程度评价（定性和定量）煤层稳定性以煤层变化规律和可采性划分，采用定性和定量结

33、合的方法确定。1）定性评价（1）稳定煤层。煤层厚度变化很小，规律明显，结构简单至较简单；煤类单一。全区可采或大部分可采。（2）较稳定煤层。煤层厚度有一定变化，但规律性较明显，结构简单至复杂；有2个煤类。全区可采或大部分可采。可采范围内厚度及煤质变化不大。第三节矿井地质条件分类1）定性评价（3）不稳定煤层。煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂；有3个或3个以上煤类。主要包括：煤层厚度变化很大，具突然增厚、变薄现象，全区可采或大部分可采；煤层呈串珠状、藕节状，一般连续，局部可采，可采边界不规则；难以进行分层对比，但可进行层组对比的复合煤层。（4）极不稳定煤层。煤层厚度变化极大，呈透镜状、

34、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段零星分布；无法进行煤分层对比，且层组对比也有困难的复合煤层。第三节矿井地质条件分类2）定量评价薄煤层以煤层可采性指数 Km为主，煤厚变异系数为辅；中厚及厚煤层以煤厚变异系数为主，可采性指数为辅。3. 瓦斯类型评定简单中等复杂极复杂煤层瓦斯含量小于4m3/t 煤层瓦斯含量大于或等于4m3/t，且小于8 m3/t煤层瓦斯含量大于或等于8 m3/t煤与瓦斯突出矿井或按照煤与瓦斯突出矿井管理4. 水文地质条件评定水文地质类型划分按2009版煤矿防治水规定执行。第三节矿井地质条件分类5. 其它开采地质条件简单 顶底板平整、顶板裂隙不发育中等 顶底板平整、顶板裂隙

35、不很发育复杂 顶底板凸凹不平、顶板较松软、破碎、裂隙较发育极复杂 顶底板凸凹不平、顶板松软、破碎、裂隙发育（1）煤层顶底板（2）煤层倾角简单 8中等 825复杂 2545极复杂 45第三节矿井地质条件分类a. 煤层冲刷带b. 岩溶陷落柱 c. 冲击地压d. 天窗e. 地热（3）其它特殊因素简单一般不出现中等偶尔出现复杂经常出现极复杂煤层大面积遭受第三节矿井地质条件分类二、矿井地质条件分类1. 分类原则：就高不就低原则（露天煤矿和井工煤矿）2. 分类要求:（1）基建煤矿移交生产后，应在1年内进行煤矿地质类型划分，编写煤矿地质类型划分报告。（2）一个煤矿原则上只评定划分一种地质类型，但在地质构造复

36、杂程度、煤层稳定程度、瓦斯类型、水文地质类型和工程地质条件等有明显分区规律时，可分区、分煤层划分地质类型。（3）煤矿地质类型每5年应重新确定。当煤矿发生影响煤矿地质类型划分的突水和煤与瓦斯突出等地质条件变化时，煤矿应在1年内重新进行地质类型划分。目的：解决影响煤矿生产的主要地质条件第三章生产地质研究第三章生产地质研究第一节矿井地质构造第二节煤层厚度第三节岩溶陷落柱第四节矿井瓦斯和地温第五节岩浆岩第六节 煤层顶底板第一节矿井地质构造一、概述1、研究意义(1)影响井型规模和井田划分：破坏严重不能建大矿井(2)影响开拓布置：开采水平、运输大巷、采区划分、巷道布置(3)影响掘进率：工作面不正规，多掘巷

37、道，无效进尺，掘进率比大(4)影响采面正常生产：影响正规循环(5)影响安全生产：涌水、瓦斯涌出、突出、顶底板稳定平顶山十矿、十一矿第一节矿井地质构造2、等级划分(主要以断裂构造为主)(1)大型构造：决定井田总体形态或井田边界的构造（工作查明）(2)中型构造：影响采区划分和巷道布置的次一级构造（未查明）(3)小型构造：在巷道或工作面可观测全貌的地质构造（无法查明）大型断层30m 中型断层30m煤厚 小型断层煤厚断层落差是评定断层规模的基本指标，对平移和缓倾角断层不适用第一节矿井地质构造3、研究步骤观测：如是观察记录井巷揭露的构造现象判断：正确认识揭露还不充分的地质构造预测：对未揭露部分或地区的地

38、质构造提出预见性的认识处理：针对地质构造的特点采取措施第一节矿井地质构造二、褶皱的观察和判断1、褶皱识别(1)煤岩层层位的对称重复：判断存在性标志(2)煤岩层产状的规律变化：判断可能性标志沿煤层走向掘进煤层平巷，出现弯曲，说明有倾伏褶皱存在。如右图穿层和顺层巷道中，只要发现岩层产状出现相向或相背倾斜时，表明褶皱存在第一节矿井地质构造二、褶皱的观察和判断2、观测内容(1) 枢纽的位置、倾伏向、倾伏角 CA水平线：倾伏向；BAC：倾伏角。(2) 两翼煤岩层的产状(3) 与断层节理及煤厚变化的关系构造分布、规模大小、延伸状态、发展趋势第一节矿井地质构造二、褶皱的观察和判断3、褶皱枢纽的探查(1) 巷

39、探：一巷二用 第一节矿井地质构造二、褶皱的观察和判断3、褶皱枢纽的探查(2)钻探：第一节矿井地质构造二、褶皱的观察和判断4.注意的问题(1)注意煤岩层层位对比分析。煤层的标志层、煤层上下20m(2)褶皱的不协调性。褶皱可能分叉和尖灭、推测时注意。(3)注意褶皱发展成断层的可能性。(4)倾伏褶皱倾伏端煤层底板等高线的曲率。曲率过大，无法运输。(5)注意倒转褶皱的正常翼和倒转翼，避免先采下方煤层。第一节矿井地质构造三、断层的观测和判断1、断层出现前的可能征兆(1)煤岩层产状发生显著变化(2)大断层附近常伴生平行小断层(3)煤层厚度发生变化、顶底板发生不平行现象(4)煤层出现揉皱破（煤的条带形成的小

40、褶皱）碎现象第一节矿井地质构造三、断层的观测和判断*1、断层出现前的可能征兆(5)煤层及顶底板中节理显著增加(6)瓦斯涌出量往往有明显变化(7)涌水性强的矿井，常出现滴水、淋水和涌水现象第一节矿井地质构造三、断层的观测和判断产状煤厚生巨变，揉皱破碎光泽暗，节理增加有规律，瓦斯增大显驼峰，滴水淋水或涌水，反常现象放在心，综合起来再确定，以防“草木皆成兵”。第一节矿井地质构造如何识别断层？识别：地层和构造标志地层标志：巷道中地层出现顺序重复或地层层位缺失(断层附近)。 区别断层和褶皱造成的层位缺失；构造标志：巷道中煤岩错断、产状剧烈变化、伴生构造。 薄煤层容易识别；厚煤层难识别根据顶底板岩性、煤层

41、中稳定夹矸层 追索。第一节矿井地质构造2、断层位置的观测(1)确定断层的位置(2)断层面特征观测断层面形态：光滑平直、粗糙不平、舒缓波状断层面上的擦痕、阶步、摩擦镜面断层带的特征a. 宽度及其变化 b. 充填物的特征及其胶结情况（变质岩体断层角砾岩、糜棱岩、断层泥）断层两侧的煤岩层层位及伴生、派生的地质现象断层性质和力学性质第一节矿井地质构造2、断层位置的观测断层产状和断煤交线方向断层产状测量：走向、倾向、倾角直接法、间接法AB为断层面走向CD为断煤交线方向煤层走向？第一节矿井地质构造2、断层位置的观测断层产状和断煤交线方向断煤交线：断层面与煤层底板（顶板）的交线（上盘断煤交线、下盘断煤交线）

42、断煤点：断煤交面线的一点断煤交线特点： a.煤层面和断层面共有的线，即在煤层面上，也在断层面上； b.一般情况下与煤层走向线不一致，只有走向断层才重合为一； c.断煤交线是两盘煤层的起始线和终止线，一条断层有二条断煤交线，即上盘、下盘断煤交线； d.断煤交线方向受断层产状和煤层产状控制，局部近视直线，总体为曲线。第一节矿井地质构造2、断层位置的观测断距垂直地层走向剖面真断距视断距AD-地层断距AE-铅直地层断距（真）AF-水平地层断距AD-地层断距AE-铅直地层断距AF-水平地层断距垂直地层走向的剖面不垂直地层走向落差是指在通过断层任意方向的剖面上（即揭露断层的巷道方向），断层两盘同一层面断失

43、点的标高差。落差是固定不变的吗？第一节矿井地质构造断距限定在沿地层走向的剖面上为真落差（简称落差），而在其他方向剖面上的落差为视落差，这就避免了使用中的混乱。不同剖面断层落差I-沿走向落差10mII-落差20mIII-3.2m，原下降盘高出3.2m新落差定义铅直地层断距第一节矿井地质构造第一节矿井地质构造2、断层位置的观测断层描述（以文字描述、素描图）断层性质 运动方向断层落差 断层倾角第一节矿井地质构造3、断失煤翼的寻找(1)层位对比法河北唐山矿一条8煤层巷道误入9煤层，根据层位特征确定断层性质和地层断距该断层另一盘揭露的白色细砂岩是位于4煤层上部12m的一个标志层，确定为正断层，断距12.

44、9m根据巷道揭露断层另一盘煤、岩层的层位、结合断层产状来判断断层性质和地层断距的一种方法第一节矿井地质构造3、断失煤翼的寻找断距确定倾斜巷道与断层水平巷道与断层通过平巷H的高程作一水平切面图，A为下盘煤层顶板断失点，AC为断层的走向线，在图上根据运输需要，确定巷道拐弯的曲率半径，绘出将要掘进的岩石巷道。过A点作垂直于巷道（煤层走向）的垂线AB，在AB上量取水平地层断距AF，过F点作平巷H的平行线交断层于G点，则GO为断失翼煤层。按比例量取AO的距离就是巷道过断层后需要掘进岩石巷道的长度。沿煤层上山CD掘进到D处遇到一断层，延长CD并在CD延长线上任取一点E，过E点作垂线，量取铅直地层断距AE，

45、过A点作CD的平行线交断层于B点，则AB为断失翼煤层。按运输允许的坡度，过D点设计岩石巷道，交断失翼煤层于O点，则DO为巷道过断层后需要掘进岩石巷道的长度。第一节矿井地质构造3、断失煤翼的寻找(2)构造行迹判断法根据断层面、断层带的特征或两盘伴生、派生的地质现象来确定断层两盘的相对运动的方向。（不能确定断距） 1）断层擦痕：指断层两盘相对错动在断层面上留下的痕迹。用手顺擦痕光滑的方向或擦痕由粗而深至细而浅的方向指示对盘的运动方向第一节矿井地质构造(2)构造行迹判断法2）阶步：断层面上垂直于擦痕的小陡坎（陡坡的方向指示对盘的运动方向） 反阶步：有断层面上一组节理面发育而成（陡坡的方向指示本盘的运

46、动方向）3）牵引褶皱：弧形突出的方向指示本盘运动方向、弧形面与断层面夹的锐角方向指示对盘的运动方向。4) 平行小断层：平行小断层与主干断层的性质一致第一节矿井地质构造(2)构造行迹判断法5）羽状节理：分布在断层一侧或二侧，与断层面呈斜交呈羽状排列的节理。 张节理：与断层相交的锐角指示本盘的运动方向 剪节理： a.与断层面大角度相交（与断层面相交的锐角指示对盘的运动方向） b.与断层面夹角较小（15）（与断层面相交的锐角指示本盘的运动方向）羽状节理是由断层两盘相对运动构造应力场产物。特点：(1)不切割断层面(2)随着远离断层面逐步减弱或消失第一节矿井地质构造(2)构造行迹判断法6）入字型构造：主

47、干断层与其旁侧的低序次分支构造构成入字形，就成为入字形构造。分支构造不穿越主干断层。张、扭性分支构造（张、扭性断层、张节理） 与主干断层相交的锐角指示本盘的运动方向。压、扭性分支构造（压性、压扭性断层、褶皱） 与主干断层相交的锐角指示对盘的运动方向。扭性分支构造（扭性断层、剪节理）a、与断层大角度斜交 与主干断层相交的锐角指示对盘的运动方向。b、与断层面的夹角较小（15）与主干断层相交的锐角指示本盘的运动方向。第一节矿井地质构造(2)构造行迹判断法7）帚状构造：分布在主断层两侧，一端收敛，另一端撕开的一组小型弧形破裂面。和羽状节理形成一样，主要岩体受力不均衡，曾发生过局部旋转。按破裂面力学性质

48、差异，分压扭性帚状构造和张扭性帚状构造。组成：砥柱：由圆筒形后半圆筒形的岩块构成旋回面：围绕砥柱的弧形断裂面、褶皱轴面旋回层：旋回面之间所夹的弧形岩块内旋层：位于旋回面凹的一层的旋回层外旋层：位于旋回面凸的一层的旋回层第一节矿井地质构造(2)构造行迹判断法力学特征： 由压扭性旋回面构成的帚状构造，其内圈层相对外圈层向收敛方向扭动 由张扭性旋回面构成的帚状构造，其内圈层相对外圈层向撒开方向扭动判断方法砥柱被动：旋回层的扭动方向与主干断层一致砥柱主动：旋回层的扭动方向与主干断层相反第一节矿井地质构造(2)构造行迹判断法8）构造透镜体：AB面与主干断层面相交的锐角指示对盘的运动方向9）断层角砾岩及粉

49、煤线：被断层搓碎并保留在断层带内的煤、岩层碎块和粉未呈断层角砾岩和断层泥。特点：粒度由粗到细，数量由多到少。第一节矿井地质构造(3)规律类推法根据已经掌握的该区断层发育的特征和规律，确定断层的性质，指明缺失断层的性质，寻找断失煤翼的一种方法。如焦作的断层都是正断层，从来没有发现过逆断层。如河北峰峰矿区，约大部分为正断层，只有NE30方向才出现过倾角较缓的逆断层。第一节矿井地质构造(4)作图分析法根据地质制图原理，结合断层的各种特征，进行断层对比连接，确定断层性质和断距的一种方法。第一节矿井地质构造(5)生产勘探法1）断层性质已知、断距未知。沿煤层掘进水平巷道遇断层时，当掘进前方是断层的下降盘时

50、应逆煤层倾向作平巷寻找断失翼煤层。沿煤层掘进的水平巷道遇断层、当掘进前方是断层的上升盘时应顺煤层倾向作平巷寻找断失翼煤层。2）断层性质、断距均未知。第一节矿井地质构造4、矿井构造预测(1)总体构造规律预测（1）根据构造组合形式进行总体构造预测（2）构造复杂程度预测a、倾角变化参数 倾角标准差倾角变异系数反映倾角随均角变化程度第一节矿井地质构造4、矿井构造预测(1)总体构造规律预测b、褶皱复杂程度 褶皱强度系数（剖面变形系数）褶皱复杂性指数（面变形系数）第一节矿井地质构造4、矿井构造预测(1)总体构造规律预测c、断层破坏指数 条数指数：单位面积内断层的条数(长度资料不定) 长度指数：单位面积断层

51、长度之和(长度资料确切，断路不确切) 强度指数：单位面积内断层长度地层断距(长度和断距准确)第一节矿井地质构造4、矿井构造预测(1)总体构造规律预测d、裂隙发育程度参数 (2)已知构造的延展预测主要是对揭露尚不充分的断层的延展长度和深度、各点断距进行预测。断层位置预测（剖面图+平面图）A地质剖面图B水平面图线裂隙率：沿裂隙面法线方向上单位长度内裂隙的条数。面积裂隙率：单位面积内所发育裂隙条数。体积裂隙率：单位体积内所发育的裂隙条数。预测深部巷道遇断层位置利用水平切面图预测断层在水平方向的延展位置第一节矿井地质构造C.煤层底板等高线 d.煤层立面投影图利用煤层底板等高线图预测同一煤层断层位置10

52、2、202遇断层，预测203巷遇断层位置。延长断煤交线方法 。立面投影图预测同一煤层深部断层位置第一节矿井地质构造断层位置预测（断层面等高线法）ABCD煤层面AFDE断层面立体图第一节矿井地质构造西二路+62m，西四路-26mAC为断层+62走向线AD为断层倾向线断层面实测倾角48度AC等于二条巷道的标高差88mA.同煤层不同标高巷道遇断层位置预测西四路巷道遇断层位置？第一节矿井地质构造B.不同煤层的平巷或岩石平巷断层位置预测3煤层巷道设计标高+200m, 5煤层巷道设计标高+300mAC为断层+300走向线AB为断层倾向线断层面实测倾角55度AC等于二条巷道的标高差100m预测+300岩巷遇

53、断层位置？第一节矿井地质构造C.根据上部煤层断层位置预测下部煤层煤层位置A煤层巷道标高-40m，掘进遇断层预测B煤层-40m巷道及-70m巷道在什么位置遇见同一条断层？第一节矿井地质构造4、矿井构造预测断层落差及尖灭点预测(断层延展长度与落差呈线性关系)已知HAHB位于最大落差的同一侧、HAHB 落差变化梯度设H为同一侧任意待求点落差，当HHB时，与B点平距为l当HHB时，与B点平距为l又设同一侧的尖灭点与B点平距l0例、某断层HA=6m，HB=2m，l=100m。求AB之间与B相距30m的C点的落差，并求同一侧尖灭点到B点的平距l0。第一节矿井地质构造4、矿井构造预测断层延展长度预测一元线性

54、回归方程：曲线回归幂函数第一节矿井地质构造5、矿井构造处理(1)构造处理基本要求A有利于生产；B保证安全；C减少丢煤；D少掘巷道(2)设计阶段对断层的处理小倾角断层处理大倾角断层处理大倾角断层水平划分第一节矿井地质构造(3)掘进阶段对断层的处理穿顶板过断层穿底板过断层穿断层面过断层A.水平巷道：改变巷道方向、坡度不变注意：平面图和剖面图原则：1.根据断层面灾害特征选择2.根据顶底板含水情况选择3.根据断层带特征选择第一节矿井地质构造落差大落差小B.倾斜巷道：改变巷道坡度、方向不变第一节矿井地质构造(4)回采阶段对断层的处理A.强行硬过炮采面、普采面断层落差小于煤厚综采面、两盘对接煤厚大于支架最

55、小采高综采面、两盘对接煤厚小于支架最小采高，顶底板岩性较软B.重开切眼：倾向断层或斜交断层C.划分小工作面落差大于等于煤厚或采高，走向断层合采与分采第二节煤厚变化一、概述增厚 变薄 分岔 尖灭影响矿井采掘布置、生产计划使掘进率增加使回采率降低第二节煤厚变化二、生产矿井常用煤层分类1.按煤厚分2.按煤层倾角分45 急倾斜煤层0.3-0.5m 极薄煤层0.5-1.3m 薄煤层1.3-3.5m 中厚煤层3.5-8.0m 厚煤层 8m 巨厚煤层3.按煤层结构分简单与复杂6m露天45第二节煤厚变化4.按煤层形态分5.按煤层稳定性分层状煤层似层状煤层非层状煤层稳定煤层：均可采厚度，煤层厚度变化有一定规律性

56、；较稳定煤层：煤厚有相当变化，大多可采，局部不可才；不稳定煤层：煤厚变化大，分岔、尖灭、增厚、变薄时有出现；极不稳定煤层：常呈透镜状、断续分布、仅局部可采。第二节煤厚变化M真厚度，m；H铅直厚度，m；L水平厚度，m；煤层倾角，第二节煤厚变化三、煤层的观测1.基本要求所有穿层巷道的煤层揭露点都应作为观测点煤层巷道的观测点和探煤点间距2.观测内容煤层厚度总厚度、各分层厚度、夹石层的岩性及厚度煤层顶底板 A.分类：脆性、塑性 B.观测内容：顶底板岩性、厚度、节理发育情况、与煤层的接触关系（明显接触、过度接触、冲刷接触）煤层稳定性稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层观测点间距(m)50-10025

57、-5010-255mm、相互间没有大的位移，层理易辩，较坚硬。碎粒结构：宏观煤岩成分不可辩，原生结构严重破坏，层理难辩，煤破碎成粒状（1-5mm）、常见揉皱滑面，较疏松。靡棱结构：宏观煤岩类型和成分不可辩，层理消失，呈鳞片、揉皱状，裂隙无法观测到，疏松。河南理工大学 第二节煤厚变化三、煤层的观测3.观测方法煤层厚度的观测工作与井巷地质编录一起进行。第二节煤厚变化四、煤层厚度变化的主要特征1.原生变化：煤层顶底板形成前由某些地质因素引起的变化沉积环境（变薄、尖灭） 大都有一定的方向性和分带性泥炭沼泽（基底不平） 顶板平整、底板起伏不平、煤分层被底板截断 如果是后期的构造影响则煤层不会被底板截断第

58、二节煤厚变化地壳的不均衡沉降（分叉、变薄、尖灭） 有一定的方向性和分带性a.沉积速度与植物遗体堆积速度一致，煤层较厚；b.地壳沉降速度逐渐变快伴有小震荡，煤层与泥砂交互，易形成马尾状煤层；c.煤厚变化具有明显的方向性和分带性；d.分岔变薄地带，顶底板均不平坦，Ad大，岩性和岩相变化大。第二节煤厚变化河流的同生冲刷 煤层变薄、煤层变薄带在平面上常呈弯曲的带状分布海水的同生冲蚀 顶板起伏不平、底板平整（蛤蟆顶）第二节煤厚变化四、煤层厚度变化的主要特征2.后生变化：煤层顶板形成后由某些地质作用因素引起的变化河流的后生冲蚀 出现变薄区和无煤区、煤层冲刷带在平面上呈较宽的带状分布 煤系内的后生冲蚀 煤系

59、形成后的后生冲蚀第二节煤厚变化地质构造的变动 出现变薄区和无煤区、煤层冲刷带在平面上呈较宽的带状分布褶皱：核部增厚、翼部变薄断层：挤压增厚、拉伸变薄第二节煤厚变化地质构造的变动岩浆侵入：出现大小不一的无煤柱特点：1. 岩浆侵入煤层，使煤层形态和煤层厚度、煤层结构、煤质都发生变化，有时煤层变为天然焦或被吞食，从而丧失工业价值；2. 顺层侵入的不规则岩体形态、厚度和结构产生极不规则，煤层、天然焦、火成岩体和围岩俘虏体混杂在一起，严重影响生产的正常进行。 第二节煤厚变化地质构造的变动陷落柱：变化复杂煤层局部中断靠近陷落柱附近煤层产状变化靠近陷落柱节理增多煤质变差第二节煤厚变化五、煤层厚度的探测1.煤

60、厚探测方法(1)巷道掘进时煤厚探测 巷道不能揭露全厚，缓倾斜煤层用钻探配合溜煤眼和联络斜巷探查。 急倾斜煤层及钻探配合煤门探查第二节煤厚变化1.煤厚探测方法(2)采面回采时煤厚探测 厚煤层分层开采时，从上分层探测下分层厚度，用煤电钻，30-50m2.各类煤厚变化探测要点(1)煤层分叉尖灭探测 煤层分叉尖灭具有一定的方向性和分带性，其方向垂直于基底隆起方向，沿此方向变薄或增厚。 煤层分叉时煤质发生变化，Ad增大，光泽变暗，逐步变为炭质页岩。 分叉煤层顶板岩性变化大 煤层分叉尖灭形式多样：沿底、沿顶、单一、多次、分叉合并、稳定分叉、较稳定分叉、不稳定分叉煤层 第二节煤厚变化2.各类煤厚变化探测要点