煤矿地质学课件

影响煤矿生产的地质因素

第一节煤层厚度变化

第二节矿井地质构造第三节岩浆侵入煤层第四节岩溶塌陷第五节矿井瓦斯第六节煤层顶底板第七节地温与矿山压力

影响煤矿生产的地质因素是指在采掘生产过程中，影响煤矿生产的主要地质条件，如煤层厚度变化、地质构造等，不同的矿井有不同的主要影响因素，本章从地质与采矿结合的角度着重讲述地质因素研究的意义、任务、观测、预测、处理方法。

第一节煤层厚度变化一、煤层厚度变化的原因

煤层是泥炭层经煤化作用转化形成的，大都呈层状或是似层状。

煤厚变化的原因很多，归纳起来可划分为两类：1、原生变化：整个含煤岩系最终形成之前，由某些地质因素引起的煤层的厚度变化。1）地壳不均衡沉降不均衡沉降沼泽基底不平

湖泊淤浅再度聚积泥炭，形成分叉。原湖泊区再度加速沉降继续堆积泥砂。地壳不均衡沉降形成煤层分叉的形式：（1）马尾状散射束；（2）超覆式；（3）退覆式；（4）聚煤面积不断扩大的分叉类型；（5）聚煤面积不断扩大的分叉类型。2）泥炭沼泽基底不平：泥炭沼泽基底不平引起的煤层厚度变化特点：（1）底板起伏不平，而顶板与煤层的接触面是平面。（2）煤层变博的方向是底板突起的方向，煤层厚度是渐变的。（3）煤分层或夹矸被基底隆起地段隔开而呈现不连续。3）同生冲蚀：在煤层形成过程中，即未形成煤层顶板以前，因地壳上升，河流在含煤地段发育，泥炭被冲蚀—同生冲蚀。同生冲蚀的特征：（1）煤层和冲刷物有共同的顶板。（2）煤层和冲刷物相混，煤中有冲刷物，冲刷物中有煤。（3）冲刷范围一般不大。（4）冲刷物平面分布呈弯曲条带状。2、次生变化：

含煤岩系形成以后，由于地壳运动、岩浆活动、侵蚀冲刷等引起煤层厚度发生变化。1）次生冲蚀：形成煤层和顶板以后，由于地壳上升，煤和顶板遭受冲刷。煤系内的后生冲蚀煤系形成后的后生冲蚀次生冲蚀的特征：（1）冲蚀规模较大，煤、顶板机器底板均被冲蚀。（2）冲刷沉积物粒度较粗，常为砾岩、粗砂岩及中砂岩。（3）邻近冲刷带的煤层，光泽变暗、灰分增高、裂隙发育。（4）被冲刷的煤层与冲刷沉积物犬齿交错。2）构造挤压：（1）受褶皱影响：（2）受断层影响：褶皱引起煤厚变化断层引起煤厚变化

岩浆侵入引起岩溶塌陷引起（3）构造挤压引起煤层厚度变化的特点：a、由于夹矸与煤层混杂，造成灰分增高。b、顶、底板岩层不完整，裂隙发育，有时与煤互相穿插。c、在煤层增厚与变薄区，煤层结构遭到破坏,煤呈鳞片、粉沫状。d、沿煤层走向或倾向，煤层增厚带或变薄带交替出现。二、煤厚变化对生产的影响1、影响采掘布置原分层开采的厚煤层，由于煤厚变薄，只能改为单层开采。原一次采全厚的煤层，由于煤层增厚，又要改为分层开采。2、影响计划生产工作面内煤层变薄，引起工作面回采提前，造成采掘失调。工作面接续紧张。采掘工作面，对煤层稳定程度要求更高，煤厚变化影响生产效率3、掘进率增高为探明煤厚变化，需要布置探巷，有时煤层尖灭造成废巷4、回采率降低煤厚变化，造成面积损失，降低回采率。（一）煤层的观测1、观测的基本要求：1）一切穿过巷道揭露煤层的地点，均应详细观测。2）顺煤层掘进的巷道，观测点间距视煤层稳定性确定。3）采面每7—10天布点观测一次。2、观测的内容：1）煤层结构：各煤层夹石层层数，岩性。2）煤层厚度：总厚度，分层厚度及变化。3）煤层顶底板：岩性、厚度、裂隙发育程度、力学性质。4）煤质：煤的物理性质，煤岩类型。5）煤层含水性：一般分为干燥（无水）、潮（滴）、湿（淋水）、含水（涌水）6）煤层产状。3、观测的一般方法观测与地质编录一起进行，煤层稳定时，隔适当距离实测小柱状，煤厚变化大，作一壁连续剖面，急倾斜，要作巷道迎头断面图。（二）煤层的探测对于巷道未揭露的厚煤层或没有巷道揭露的煤层，就必须采用一些探测手段，来了解其厚度变化。探测工作常用的是探煤钻和探煤巷。1、厚煤层的探测：对于厚煤层，巷道一般不能揭露其全厚，而煤厚的变化又直接影响着分层开采和巷道布置，所以在厚煤层掘进和回采中，坚持探煤厚工作是十分必要的。1）掘进巷道的探煤厚工作（1）缓倾斜煤层：利用电钻探测煤层厚度，间距15—20米。（2）急倾斜煤层：钻孔与煤门相结合掘进巷道中的探测点间距，要立足于能够真实反映煤厚变化一般间距10—20米布置一个探煤点，两点煤厚变化大于0.5米时，要加密探测点。2）回采工作面的探煤厚工作在厚煤层分层开采的工作面中，为了准确控制各分层的回采厚度，仅根据回采巷道中的煤厚点是不够的，一般还要在上分层的回采过程中，既测量实测采高，又按一定间距探测煤厚。（1）工作面探煤点间距：沿走向的间距一般为15米左右，沿倾向的间距视煤厚变换情况而定，一般为5—10米。（2）工作面探煤厚的方式：ⅰ回采第一分层时，一次探测煤层全厚。ⅱ回采第一分层时，只探测下一分层厚度2、煤厚变化的探测1）煤层分叉、尖灭的探测

煤层分叉形式很多，但根据分叉后的稳定情况，可分两种，一种是煤层分叉后，各分层的分布比较稳定，这样的分叉煤层在勘探阶段就已查明，生产阶段主要进一步控制和确定可采分叉的分布和分合区界线。另一种是分叉或，仅有一层保持稳定既主煤层，其它各分叉很快尖灭，这种分叉煤层勘探阶段不易查明，甚至出现层位对比上的错误，产生阶段必须探明。（1）煤层呈多层次比较稳定的分叉，在稳定的厚度较大的煤层中布置巷道，探测其它分层的分叉情况。

巷道

.（2）煤层呈短距离分叉：连络巷暗井+钻孔探测煤厚及分叉情况；急倾斜煤层用煤门+钻孔探测

暗井（3）圈定分叉区根据钻孔、巷道、煤门等实件资料中的分叉点连接而成。2）煤层底凸薄化的探测（1）利用钻探控制掘进前方底凸位置（2）利用底板倾角推测掘进前方底凸位置3）河流冲刷的煤厚变化探测工作在巷道详细编录冲刷带的各种地质现象，如冲刷带宽度、厚度、岩性、煤层被冲刷的情况，冲刷面的特征。将巷道所见的冲刷现象展绘到平面图上。第二节矿井地质构造地质构造包括：褶皱构造、断层和节理矿井地质构造按其规模大小和对生产的影响程度不同，可以划分为大、中、小三个等级。大型构造：指整个煤产地的骨干构造。它决定着井田的划分和总体构造轮廓。勘探阶段以查明，不是矿井地质研究的重点。中型构造：分布在井田范围内，影响水平、采区划分和巷道布置的次一级构造。勘探阶段尚未查明，对生产影响极大，研究重点。小型构造：规模很小。在一条巷道或一个工作面内就能看清全貌的更次一级构造。其密集发育时，对生产影响很大。

一、褶曲研究1、褶曲的判断与观测：1）褶曲的识别：井下判断褶曲的标志：新老岩层对称出现且岩层产状有规律地变化。2）褶曲轴的判断：判断褶曲轴的方法：（1）根据上部资料推断：要注意不同类型褶曲轴在平面上的投影有不同的位置。（2）根据区域构造线方向推测：应用于资料较少地区。3）褶曲的观测：对于已确认的褶曲构造,应详细观测描述以下内容：（1）褶曲枢纽位置，倾伏方向和倾伏角。（2）褶曲两翼煤、岩层和轴面的产状要素。（3）褶曲与断层、节理、煤层厚度变化的关系。2、查明褶曲的生产探测手段：

生产勘探手段：1）巷探：布置应遵循“一巷两用”的原则，探明褶曲，生产利用。2）井下钻探：构造复杂，控制较少的褶曲，应在井下邻近巷道利用钻探查明。3、观测判断褶曲时应注意的问题：1）煤岩层的分析和对比：必须熟悉煤系地层和标志层。2）褶曲的不协调性：3）褶曲发展成断层的可能性：塑性弯曲和脆性断裂既有区别又有联系，挠曲可发展成正断层；倒转背斜发展成逆断层。4）注意倒转褶曲的倒转翼和正常翼。4、褶曲对煤矿生产的影响和处理：1）大型褶曲：指影响井田划分和整个开拓系统的褶曲构造。（1）褶曲轴线作为井田边界：（2）井田内开拓部署中的处理方法：背斜轴部—总回风巷；向斜轴部—集中运输巷。

以中型紧闭褶曲轴作为采区边界以中型向斜轴作为采区中心布置采区上山工作面直接推过向斜轴2）中型褶曲：往往是大型褶曲的次一级构造。（1）轴线选做采区中心，布置采区上、下山。（2）轴线做为采区边界（紧闭褶曲）。（3）工作面直接推过褶曲轴（宽缓褶曲）。3）小型褶曲：（1）使煤厚发生变化。（2）沿煤掘进时，褶曲使巷道变得弯曲。（3）影响工作面的长短。二、断层研究1、断层的判断与观测：1）断层的判断：断层出现以前，可能出现的征兆：（1）煤岩层产状发生急剧变化：断层附近的煤岩层，由于受断层两盘相对运动影响，往往会发生显著变化。（2）煤层厚度发生变化，煤层顶、底板出现不平行现象：煤层受断层影响易发生塑性变形，使厚度改变。（3）接近断层时，煤层和顶、底板中裂隙显著增加，并具有一定的规律性。（4）在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层是预兆大断层的重要标志。（5）瓦斯涌出量增加：断层可以赋村瓦斯，当巷道揭露到断层附近时，断层中的瓦斯就可以通过煤岩层中的裂隙进入到巷道。（6）涌水量增加：滴水、淋水要注意。断层出现征兆和使用说应注意的问题，可简要归纳为几句话：产状煤厚生巨变，揉皱破碎光泽暗，节理增加有规律。瓦斯增加大显驼峰，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”。

2）断层的观测：（1）位置的确定：通过测量点确定断层位置，边投绘到巷道平面图上。若断层成组出现，应分别测定各断层面位置，并确定主断层面。（2）断层面特征的观测：包括断层面形态特征、擦痕。（3）断层带特征的观测：断层带的宽度及带内构造岩。（4）断层两侧煤岩层层位、产状、伴生及派生构造。（5）断层产状与断煤交线测量。（6）断距测量。（7）断层的描述。3）断失翼煤层的寻找：（1）层位对比法：（2）构造形迹判定法：是指根据与断层伴生和派生的小型和微型构造来判断断层性质的一种方法。a、牵引褶曲

断层引起的牵引褶曲b、羽状节理：分布在断层一侧或两侧，与断层面斜交呈羽状排列的节理，它是由断层两盘相对运动位移产生的局部应力场的产物。羽状张解理：T断层面呈45°，锐角尖端指示本盘运动。羽状节理：S1与断层面近直交，锐角不稳定；S1S2夹角15°以下，锐角尖端指示T

本盘运动。

S2C擦痕、阶步：阶步由缓到陡或陡坡的倾向指示对盘运动（3）规律类推法故居已掌握的该区的发育特征和规律，确定断层性质，指明断失翼煤层寻找方阶步向的一种方法。适用于开采时间长，资料丰富的矿井。（4）生产勘探法如果遇到断层，通过观测和综合分析，仍不能确定断层性质或已确定断层性质，但断距无法确定时，需用生产勘探的方法来解决，其手段是巷探、钻探、物探。2、矿井构造预测：1）在剖面图中，根据水平巷道资料，推断下水平断层位置：

F1F2F3100.

50.

ABC2）根据上部煤层资料，推断下部煤层情况：

大煤野青煤3）根据同一煤层上水平巷道所见断层资料，预测新开巷道见断层的位置100908070例：100水平大巷由西向东掘进53mA53米处遇见一断层，断层100

bc

面产状102°∠60°,煤层90

产状180°∠30°

80C求：70米水平大巷遇该断层70D

的位置？(比例尺1：1000)a作图方法：（1）作三角形（2）作煤层底板等高线bcd（3）作断层面等高线ab=10m；acb=α；adb=β（4）交点既为所求

4）水平切面图上，相邻巷道的预测

F

无论哪一种预测，最主要的是收集已知资料，作到心中有数有些断层能否向深部延伸，取决于断层规模，断距等因素，所以要认真研究本区规律，近年来，龙荣生教授提出了矿井预测流程图使预测系统化，提高了预测的精度。

确定预测目标综合加工分析构筑预测模型解模进行预测提出预测结果收集信息资料

反馈优化参数3、断层对煤矿生产的影响及处理1）开拓设计阶段：（1）井田、采区边界的确定：H>50米的断层，应考虑该断层作为井田边界，这样使断层煤柱和边界煤柱和为一体，避免出现三角煤

+++++

规划其它井田

+30米煤柱++++++（2）井筒位置的选择：井筒尽可能避开大断层（3）井田开拓方式的确定：如遇断层破坏强烈区用竖井+主石门比斜井开拓合理2）掘进阶段（1）平巷过断层

破顶破底（2）斜巷过断层

石门

石门反眼立井

3）回采阶段（1）走向断层，落差大于2米，且分布较大，用双工作面。（2）斜交断层，双工作面渡过影响区。（3）工作面小型倾向或斜交断层，H>2米重开切眼，H<2米工作面推过，要注意使工作面与断层延展方向有一个较大的交角，避免因冲击地压造成工作面的危险。

第三节岩浆侵入煤层一、岩浆侵入体的一般特点1、产状和形态1）岩墙：2）岩床：地下岩浆沿煤层层面方向侵入的层状侵入体。它可以沿煤层顶、底中间侵入，也可吞蚀整个煤层。（1）岩床的形态：根据矿井观测有以下几种：层状、似层状、串球状、树枝状。（2）剖面类型：ⅰ、厚层侵入型：整个煤层比侵入体所代替。ⅱ、层状侵入型：侵入到煤层的任何部位，侵入体土煤层接触时，煤层呈波浪状。ⅲ、浑圆状侵入型：煤层中侵入体呈孤立的大小不等的浑圆状，常发育在侵入严重地区的较远地段。ⅳ、串球侵入型：扁豆状、树枝状。2、岩浆侵入煤层的变质作用1）岩墙切割煤层对没治影响小，只影响岩墙两侧的煤发生编制；沿煤层侵入的岩床，对没治影响范围较大。2）岩浆一般侵入煤层下部影响较大，侵入上部影响较小，侵入中部影响最大。3）煤的变质程度与侵入体的大小、厚度成正比。4）岩浆性质不同，对煤层的影响也有差异。二、岩浆侵入煤层的活动特征1、岩浆上冲通道和侵入层位1）岩浆上冲通道上冲通道往往是断层或裂隙，表明岩浆侵入活动与地质构造有关，这种断裂是岩浆侵入前就已存在的断裂构造。2）侵入层位：侵入体有选择层为的特点，往往是侵入煤层或较松软的泥岩岩层。三、对岩浆侵入体的观测及探测1、观测内容：1）岩浆岩的颜色、矿物成分、结构、构造等特征。2）侵入体产状、形态、厚度及范围。3）查明侵入体与断裂构造的关系。4）观察煤层被破坏的情况2、探测工作1）当岩浆侵入厚煤层时，无论沿顶或底掘进，隔一定距离均应探测一次岩浆岩和煤厚变化。2）对于一些中厚煤层或薄煤层，可在同一煤层中布置钻孔或探巷查明侵入体范围也可从邻近的巷道中打钻孔圈定侵入体的范围。四、侵入体对煤矿生产的影响及处理方法1、对生产的影响1）破坏了煤层的连续性和均一性。2）使煤层灰分增高，粘结性减弱，降低了工业价值。3）煤层硬度增大，降低了工程进度。4）煤层不连续，使采区、工作面布置困难。2、采掘过程中的处理方法：1）对岩墙的处理：（1）查明岩墙的成因；（2）巷道遇岩墙（3）工作面遇岩墙：a、岩墙沿倾向或斜交方向分布，重开切眼。b、沿走向分布较大的岩墙，将工作面分成上、下两个小面回采。2）对岩床的处理：（1）对大片岩浆分布区，采区、工作面布置时要设法避开。（2）对串球状侵入体，工作面可直接推过。（3）对于厚煤层中部的侵入体，可进行分层回采。第四节岩溶塌陷

岩溶塌陷：在石灰岩等可溶性岩层地区，由于地下水的溶蚀作用而产生的塌陷现象。一、岩溶塌陷的成因及特征（一）陷落柱1、成因：1）地质条件：岩溶发育必须具备的四个条件：（1）有可溶性岩层存在；（2）可溶性岩层透水；（3）水具侵蚀性；（4）水要流动2）形成过程2、特征1）地表特征：（1）盆状陷落区；（2）丘状凸起2）井下特征（1）柱面的垂直剖面为两条折线；（2）平面形状为一封闭曲线；（3）剖面形状为梯形，上小下大；（4）柱面沉积物：铁质、钙质、泥质；（5）柱高与岩溶大小、地下水排泄条件有关；（6）柱内特征：3、井下遇陷落柱前的预兆：1）煤岩层产状变化，向中心倾斜2）裂隙增多3）小断层发育4）煤被氧化，光泽变暗5）瓦斯增加（二）淤泥带淤泥带：在可溶性岩层地区，地下水溶蚀构造节理，使之成为很深的裂隙，泥土和碎石填入这些裂隙即形成淤泥带。淤泥带的特征：1、多发生在冲沟地带。2、上宽下窄，到一定深度消失。3、平面延展方向受构造控制。4、带内物质成分沿垂直方向上的变化：二、岩溶塌陷误判的原因和判别标志（一）误判原因

岩溶塌陷与构造变动相似的现象：1、岩层不连续；2、裂隙发育；3、煤层破碎；4、淋水；5、遇大块岩层填入巷道。（二）判别标志陷落柱的判别标志：1、岩性标志。2、接触面不平整，无擦痕。3、顶、底板产状无大变化。4、地表出现，井下必然出现。三、陷落柱的观测与探测（一）陷落柱的观测：生产矿井对陷落柱观测的要求，可归纳为五查、五看、五定。（二）陷落柱的探测：1、钻探：目前生产矿井常用的手段之一。2、巷探：小断面的巷道。3、物探：1）仪器：无线电波坑道透视仪——坑透仪。2）原理：3）观测方法：（1）同步法；（2）定点法四、岩溶塌陷的处理方法1、陷落柱的处理：1）主要开拓巷道遇陷落柱：按原计划施工。2）回采工作面遇陷落柱：处理原则：查清其范围，缩短工作面回采。3）回风巷、运输巷遇陷落柱：一般直接通过。2、淤泥带的处理：1）巷道过淤泥带：（1）直接穿过巷道；（2）绕过。2）工作面过淤泥带：（1）淤泥带横穿工作面时，重开切眼。（2）工作面内局部出现淤泥带，利用巷探查清其范围，缩短工作面渡过。第五节矿井瓦斯瓦斯：是指在煤矿生产过程中，从煤和围岩中释放出来的一种多成分的混合气体。一、矿井瓦斯的形成及分带1、瓦斯的成分和性质：瓦斯中甲烷（CH4）占绝大多数。瓦斯又称沼气，为无色、无味、无毒，可以燃烧和爆炸的气体。比重为0.554，比空气轻，聚集在巷道上部。2、瓦斯的赋存状态1）游离状态瓦斯：以气体分子自由运动于煤层孔隙和裂隙中的瓦斯。2）吸着状态瓦斯：（1）吸附瓦斯：吸附在煤岩体表面的瓦斯，它往往形成一层薄膜。（2）吸收瓦斯：瓦斯分子进入煤体内部，与煤分子紧密结合成固溶体。3、瓦斯的成因

瓦斯的形成和煤的形成是同步的，而且贯穿整个成煤过程的始终，但瓦斯大量生成并保存下来，是在煤的变质作用阶段。1）生物化学作用阶段植物成煤第一阶段有机质分解形成瓦斯，此阶段形成瓦斯是大量的，但保存很少，因为此时成煤物质多暴露在地表或埋藏很浅，绝大多数瓦斯都逸散到大气中。2）变质作用阶段成煤的第二阶段过程中，煤炭物质产生热解，发生一系列变化同时产生大量瓦斯。该阶段形成的瓦斯，由于在地下深处，不易扩散，煤矿生产中所揭露的瓦斯绝大部分是这阶段形成3）油气田瓦斯侵入来源于周围的含油层4、瓦斯分带煤层瓦斯成分由浅而深大体可分为四带第一带：N2--CO2带：CH4=0—10%，N2=20—80%，CO2=20—80%第二带：N2带：CH4=0—20%，N2=80—100%，CO2=0—20%第三带：N2--CH4带：

CH4=20—80%，N2=20—80%,CO2=0—20%第四带：CH4带：CH4=80—100%，N2=0—20%，CO2=0—20%

前三带称为瓦斯风化带，其深度差别很大，决定于空气透入条件，上部煤岩层风氧化情况及地下水活动强弱程度。二、瓦斯含量的研究

煤层瓦斯含量：单位体积或重量的煤体内，含瓦斯的体积，单位m3/t、m3/m3、cm3/g，它应包括吸着、游离瓦斯。1、影响瓦斯含量的地质因素：

1）煤的变质程度：（1）变质程度越高，产气数量越多，瓦斯含量越大。（2）变质程度不同的煤，空隙率不同，吸附能力差异较大。2）围岩和煤层的渗透性：渗透性好，有利用于瓦斯的运移和排放，煤层瓦斯含量较小，瓦斯分布较均一；透气性差，不利于瓦斯的运移和排放，有利其保存，瓦斯含量较大。3）地质构造地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用：张性断裂有利于瓦斯排放，压性断裂有利于瓦斯聚积。在煤层顶板岩性致密，透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀是褶皱地区，一般在背斜轴部瓦斯含量大，向斜槽部小，当顶板为脆性岩层时，则相反。4）地下水活动：地下水活动区域有利于瓦斯的排放。5）煤田的暴露程度：暴露式煤田有利于瓦斯排放，隐伏式煤田有利于其聚积。6）煤层埋藏深度瓦斯梯度：矿井瓦斯相对涌出量每增加1m3/t时，深度增加米数。

H2

-H1公式为：a=Q2

-Q2a—瓦斯剃度，m/（m3/t）。

H2、H1—沼气带内两次测定瓦斯相对涌出量的深度。

Q2、Q2—对应于H2、H1深度上测定的瓦斯相对涌出量。2、煤层瓦斯含量的测定1）直接测定法：（1）密封式：利用密封式煤芯采取器上、下端的活门，将来脱气的煤样在钻孔底部密封，送化验室测定煤样中的瓦斯体积，算出瓦斯含量。（2）集气式：利用集气式煤芯采取器上部的集气室，收集钻进和提钻过程中从煤芯泄出的瓦斯，算出煤的瓦斯含量。（3）气测井法：利用气测井仪器测定钻孔冲洗液中溶解的瓦斯量，煤芯和钻屑中残留的瓦斯量，算出总瓦斯量，除以钻进切除的煤量，既得到煤的瓦斯含量。2）间接测定法：现场实测瓦斯压力，实验室测定煤样的吸附常数和煤质参数，用公式算出瓦斯含量。3、瓦斯含量预测图的编制1）底图：煤层底板等高线图2）编制资料：取样成果资料3）编图步骤：填绘取样点，并着色；注明瓦斯含量和距地表深度；勾绘瓦斯含量等值线。三、瓦斯涌出量预测：1、矿山统计法2、煤层瓦斯含量法四、防止煤与瓦斯突出的地质工作：矿井煤与瓦斯突出：指在采掘过程中，煤与瓦斯突然喷出。1、煤瓦斯突出的地质因素：1）煤层的埋藏深度2）地质构造和地应力3）煤层厚度变化4）煤的物理力学性质5）其它地质因素2、防止煤与瓦斯突出的地质工作1）做好突出点的地质描述和记录。1）地质描述：突出点所在的煤层、煤质、煤层结构、煤厚变化、煤层顶底板，突出点的构造、岩层产状等。2）记录内容：突出的时间、地点、标高、温度、强度等。2）编制突出点位置分布图。3）提供可能发生突出的地质资料。4）分析瓦斯突出与地质的关系。5）编制预测图。第六节煤层顶底板

一、煤层顶底板对生产的影响1、影响工作面的连续推进工作面遇断层时，坚硬的顶底板不利于挑顶挖底的方式通过断层，工作面不得不重开切眼。2、顶底板的破坏可能导致突水华北地区下组煤的安全开采是一个重大课题。3、影响支护不同类型的顶板影响到支护的密度、支护形式。底板松软将失去对顶板的支撑作用。二、煤层顶底板条件的研究方法1、收集有关资料2、研究井田地质构造展布规律对顶板条件的影响3、进行采样测试物理力学性质，了解岩石坚固性、可塑性、吸水率。4、观测顶底板矿压数据。5、编制顶底板条件类型图和顶底板地质险情分析图底板研究主要的采动破坏深度、机理、规律等研究。经常采用的方法：注水法、超声波、地质雷达、应力应变观测法。国内在底板破坏研究方面占有领先水平。第七节地温与矿山压力一、地温（一）引起煤矿地温异常的因素1、大地构造位置：地壳活动区、岩浆活动区等地热异常区。2、岩石的导热性：

岩浆岩、石灰岩导热性强，传热快—地温低异常。泥岩、页岩、煤导热性差，传热慢—地温高异常。煤系盖层厚，地表水补给条件差，这样地区地温较高。3、矿区基底起伏

基底隆起区古老岩系研性致密导热率高，热流在隆起区域汇集形成高异常。4、深大断裂

深大断裂是深部炽热物质上升通道。5、地下水活动6、局部热源影响（1）岩浆侵入体余热：（2）放射性元素的富集：（3）硫化矿床的氧化热：7、人为因素第七节地温与矿山压力（二）我国矿区的地热类型1、基底抬高型：热流值高，地温偏高，出现热害。2、基底沉陷型：热流值低，不会出现热害。3、深大断裂型：热流值高，有热水涌出。4、地下水活动强烈型：地温低，千米内不会出现热害。5、深循环热水型：局部热异常，局部有热水涌出。6、硫化物氧化型：局部热异常。二、矿山压力思考题1、矿井地质构造划分依据有哪些？2、矿井断层的定量分类方案。3、褶曲的判断与观测有哪些内容，应注意什么问题？4、巷道遇断层以前可能什么征兆？5、矿井断层的观测内容？6、断失翼煤层的寻找方法？7、矿井构造如何预测？8、平巷过断层。9、煤层的观测内容？10、厚煤层和煤厚变化探测方法？11、岩浆侵入体的特征？12、瓦斯的定义，瓦斯有哪两种赋存状态？13、瓦斯分为哪几个带？14、影响瓦斯含量的地质因素有哪些？15、岩溶塌陷的定义？16、岩溶发育的四个条件？17、陷落柱有哪些井下特征？18、陷落柱有哪些判别标志？19、陷落柱井下物探的原理和方法？20、在生产过程中，对陷落柱如何处理？

矿井水文地质与防治第一节地下水的基本知识第二节矿井充水条件第三节矿井水文地质观测及其水害的防治

第一节地下水的基本知识一、有关概念：1、大气水：以气态（水汽）、液态（雨、云）和固态（雪、雹）存在于大气圈中的水。2、地表水：以液态聚积在江、河、海、湖中以及以固态存在于两极及高寒地带的水。3、地下水：以各种不同状态（气、液、固）存在于岩石空隙中的水。地下水具有分带性：1）包气带：岩石空隙未被水充满的地带。2）饱水带：地下水面以下，岩石空隙被重力水全部充满的部分。二、水的循环：大气降水分三部分：（1）一部分再度蒸发，回到大气中；（2）另一部分以地表迳流的形式汇入河流、湖泊，最后注入海洋；（3）还有一部分通过土壤或岩石空隙渗入到地下，形成地下水，地下水又以地下迳流或泉的形式汇入河流、湖泊或海洋。按其循环的范围不同，可分为两类型：（1）大循环：水在海洋和陆地之间，既整个地球范围内的循环。（2）小循环：水在海洋或陆地各自范围内的循环。

三、岩石的空隙性及水理性岩石的透水性—岩石能被水透过的性质。透水层—能透水的岩层。隔水层—不能透水的岩层。含水层—充满了地下水的透水层。（一）岩石的空隙性根据空隙的成因和结构，可将其划分三种类型：1、孔隙：松散岩石和未完全固结的沉积岩，岩石颗粒之间的空隙。

孔隙度：孔隙体积Vn与包括孔隙在内的岩石体积V之比。用百分数表示：Kn=Vn/V×100%2、裂隙：由于受地壳运动或外力作用，坚硬岩层中的各种裂缝。

裂隙度：裂隙体积Vt与包括裂隙在内的岩石总体积V之比。用百分数表示：Kt=Vt/V×100%3、岩溶：可溶性岩石中的洞穴。

岩溶度：可溶性岩层中洞穴体积与包括岩溶洞穴在内的岩石总体和V之比。用百分数表示：Kk=Vk/V×100%（二）岩石的水理性：1、容水性：岩石空隙所能容纳水的性质。表示容水性能的指标叫容水度：岩石所能容纳水的重量与岩石干燥时的重量比，用百分数表示，叫重量容水度。数值上等于岩石的孔隙度、裂隙度或岩溶度。2、持水性：在自然条件下，岩石能保持一定水量的性能。3、给水性：被水饱和了的岩石，在重力作用下，能自由排出重力水的性能。4、透水性：岩石能使水透过本身的一种性能。表示岩石透水性能大下，用渗透系数（K）表示。四、地下水分类及特征（一）按埋藏条件分类1、上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水。一般只能作小型或暂时性供水水源，对矿山开发、建设几乎没有影响。2、潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，具有自由水面的重力水。1）潜水的特征：（1）潜水的分布区和补给区是一致的。（2）潜水有一个自由水面，称为潜水面。潜水面上任意一点均受大气压力作用，而不承受静水压力，所以潜水是无压水。（3）潜水的水量、水位、水质均有明显的季节性变化。（4）潜水在重力作用下，始终由高水位向低水位不断运动。2）潜水面形状：潜水面形状可用潜水等水位线图来表示。根据等水位线图可解决下列问题：（1）确定潜水流向；（2）确定潜水的水力坡度，水力坡度：沿水流方向上某线段上潜水位的高差与该线段水平距离的比值，I=104—100/AB（3）确定潜水与地表水的补给关系。（4）确定潜水埋藏深度。（5）确定引、排水工程的位置：水井布置在地下水汇集的地方，排水沟应布置在垂直水流方向。3、承压水

埋藏并充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。1）承压水特征：（1）承受静水压力；（2）补给区与排泄区不一致；（3）季节变化不明显。2）自流盆地：赋存承压水的向斜盆地。（1）补给区a：盆地四周位置较高处含水层出露的地带。（2）承压区b：含水层上部具有隔水层的地段。钻孔或水井揭穿顶板时，承压水便涌入孔内，并继续上升到一定高度后稳定，此时的水位—承压水位。承压水位到隔水顶板面的距离—承压水头H。两个隔水层之间的垂直距离—含水层厚度M。3）自流斜地：赋存承压水的单斜构造。（1）由断层形成的自流斜地：ⅰ断层不导水：承压水无独立的排泄通道，当补给水量大于含水层所能容纳的水量时，含水层的水就通过补给区低洼区排泄，此时补给排泄区一致。ⅱ断层导水：含水层通过断层排泄，断层与地表相交并形成泉。（2）含水层岩性变化形成自流斜地：含水层在低洼处有泉水出露4）承压水的等水位线图:（二）地下水按含水层性质分类:1、孔隙水：赋存和运移在松散岩层中的底下水。1）广泛分布在第四纪和第三纪未胶结的沉积物中。2）按埋藏条件可形成上层滞水、潜水、承压水。3）赋存和运移取决于孔隙的大小和数量。4）重要的供水水源，需要解决煤矿生产中的水文地质问题。2、裂隙水：埋藏在基岩裂隙中的地下水。1）按埋藏条件可形成上层滞水、潜水、承压水。2）赋存和运移取决于裂隙的性质（大小、数量、分布面积等）。3）按裂隙产状可分为：（1）层状水：分布在区域构造中。ⅰ潜水：广泛分布于区域基岩裂隙的地下水中，这种水的水量不大。ⅱ承压水：如上面被隔水层覆盖，就形成承压水，水量不大。（2）脉状水：分布断层及接触带中。

3、岩溶水：赋存和运移在可溶性岩石中的地下水。1）岩溶水的特征：（1）灌入式的迅速补给；（2）管道式的畅通迳流；（3）暗河式的集中排泄。2）岩溶发育的层位：（1）质纯可溶性岩层。（2）可溶性岩层的断层部位。（3）可溶性与不可溶性岩层接触部位。（4）褶曲轴部。（5）可溶性岩层的浅部。（6）可溶性岩层产状急剧变化部位。五、地下水的物理性质和化学成分（一）地下水物理性质1、温度：地下水的温度与埋藏深度有关2、颜色：决定与地下水化学成分与所含悬浮物质，地下水无色，含有某些化学成分或悬浮杂质时呈现不同的颜色。3、透明度：决定于固体和胶体悬浮物含量。4、气味：取决于水中化学成分和有机质。5、味：取决于水中化学成分。6、比重：决定于水中所含盐分的多少。（二）地下水化学成分1、地下水中的主要化学成分：1）离子状态：H+Na+K+Mg+NH4+等阳离子；OH-、SO4=、HCO3­、CO3­等阴离子。2）化合物状态：FeO3、Al2O3等。3）气体状态：N2、CO2、O2、CH4、H2S等。4）地下水中分布最广的7种离子：Cl­、SO4=、HCO3­、Na+、K+、Ca++、Mg++2、地下水的化学性质：1）PH值：地下水按PH值划分：强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水饮用水

<55--777--9>96.5—8.52）水的硬度：地下水按总硬度划分：（毫克当量/升）极软水软水微硬水（弱）硬水极硬水

<1.51.5—33—66—9>93)总矿化度：地下水所含各种离子、分子和化合物的总量，简称矿化度。（1）测量方法：ⅰ实验室化学分析所得各种离子、分子、化合物总量相加。

ⅱ加热105°--110°蒸干后剩下的残余物。（2）地下水按矿化度划分：（克/升）

六、地下水的天然露头按泉的形成方式划分：（一）下降泉：由潜水含水层形成的泉1、侵蚀下降泉：河谷、冲沟切割潜水含水层形成。2、接触下降泉：地形切割含水层下面隔水层，潜水从两者接触处，出露地表。3、溢流下降泉：岩石透水性变弱或隔水层底板隆起，潜水流动受阻而溢出地表。（二）上升泉由承压含层水形成的泉1、侵蚀上升泉：河谷、冲沟切穿承压含水层的隔水层顶板2、断裂上升泉：导水断层通过承压含水层，由于承压水水位较高，底下水沿着断层、裂隙上升溢出地表。第二节矿井充水条件

矿井水：流入井筒、巷道和工作面的水。

矿井充水的主要因素：水的来源、涌水通道和影响水量大小的因素，它们是计算涌水量、预测突水的重要依据。一、矿井水的来源（一）矿体及围岩空隙中的地下水:

有些矿体本身充满来哦地下水，这些水在开采时可以直接流入巷道，成为涌水水源。有些矿体本身不含水，但其围岩有较多的空隙并含有地下水，当巷道与空隙相通时，成为涌水的水源。（二）地表水:

地表水体包括：河流、湖泊、池沼、水库等。在评价地表水体时矿井充水影响时，需要考虑以下几个问题：1、其本身特点：2、与煤层的相对关系：1）地表水体位于煤层之下，无影响。2）位于煤层之上，有影响，其影响大小取决于：（1）二者的垂距；（2）地下水体的岩性组合。（三）大气降水是渗入1、矿井涌水程度与降水大小、降水强度和持续时间有关。2、矿井涌水量有明显的季节性变化。3、大气降水渗入量随开采深度增加而减少。（四）老窑水采空区或废弃巷道，由于长期停止排水而积水的地下水称老窑水。老窑水的特点：1、象地下水库，且浅部分布较多。2、分布无规则，准确位置不易确定。3、酸性大，多为强酸性水。二、矿井涌水通道分析（一）岩石的孔隙这种通道往往存在于未成岩的松散沉积物中，其透水性能取决于孔隙的大小和形态，孔隙大涌水量就大。（二）岩石的裂隙风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙均能构成矿井涌水通道，其中风化裂隙、成岩裂隙所含水量不大，只有与其它水源连通时，才能使矿井充水，构造裂隙是矿井涌水和矿井突水的主要通道。构造裂隙包括：节理、断层和巨大的断裂破碎带。1、节理：脆性岩石中节理较发育，且为张性节理，透水性好，柔性岩石中节理细小，透水性差。2、断层：1）隔水断层；2）透水断层。3、断裂破碎带：具有较高的空隙，有利于突水。（三）岩石的溶隙

岩石的溶隙是可溶性岩层被溶蚀而形成。岩溶区岩溶水的运动和岩溶溶洞的发育、分布,具有垂直分带性：1、包气带（I）：位于最高地下水位以上。2、水位季节变动带（Ⅱ）：位于高水位和低水位之间3、饱水带（Ⅲ）：处于地下水面以下。4、深部循环带（Ⅳ）：位于当地侵蚀基准面以下。（四）人工通道1、崩落法采煤造成的裂隙。2、钻孔造成的涌水通道。三、影响涌水量大小的因素影响矿井涌水量大小的因素有：充水来源、充水通道、覆盖层岩性、围岩岩性、地形条件等。1、覆盖层及围岩岩性：2、地形条件：3、地质构造：地质构造是影响矿井涌水量大小的重要因素。1）断裂面：断裂面性质不同对涌水量打下的影响程度不同。（1）压性断裂面；（2）张性断裂面；（3）扭性断裂面。2）构造部位：不同的构造部位对矿井涌水量影响程度不同。（1）断层产生的裂隙发育地段，对矿井涌水量影响大。（2）断层交叉点容易突水。（3）断层密度大的地段，岩石破碎、裂隙发育、易突水。（4）有些矿井断层上盘次一级的断裂较发育，突水性强。四、地下水运动的基本规律（一）地下水的运动条件：1、岩层必须透水。2、地下水面必须具有水力坡度。

水力坡度：沿水流方向上单位距离内的水位差。水力坡度式中：h1--过水断面1处水位标高；h2--2处标高，L—两断面距离（二）地下水运动状态1、层流：水质点作连续运动，流束平行而不混杂。2、紊流：水质点运动不连续，流束不平行而混杂。（三）地下水运动的基本定律：

反映层流运动的基本定律叫达尔西定律。

Q=K

ΔH/L=K

I

式中：Q—单位时间的渗透流量，m3/s；

K—渗透系数，m/s；

—砂样过水断面面积，m2；

L—砂样长度，m。等式两边同除

，上式变为：

Q/

=KIV=KIV—渗透速度，m/s

地下水的渗透速度，并不等于地下水在岩层中运动的实际速度，因为渗透速度V=Q/

，其中过水断面W包括岩石颗粒和空隙，实际上水流只通过岩石的空隙部分，因此

不是实际的过水断面，实际的过水断面

0

=

n，n—岩石空隙率，既在岩石或土壤中，单位体积所含空隙的量。实际流速：u=Q/

0=Q/

n有V=nu∴n﹤1∵V﹥u既实际流速总是大于渗透速度。在式V=KI中，当I=1时，渗透系数在数值上等于渗透速度，渗透系数表示了岩石渗透性的好坏，透水性好的岩石，渗透系数值大，渗透系数是一个非常重要的概念。（四）抽水实验1、地下水向井运动的基本规律1）潜水完整井涌水量计算潜水完整井：开凿在潜水含水层中并打穿到隔水层底板。设：井轴--OY隔水基底--OX流向井中任意断面上的流量，应符合达尔西定律：Q=K

I式中：I=dy/dxW=2xy公式（1）、（2）中：Q—井的涌水量，米3/昼夜；K—渗透系数，米/昼夜；H—含水层厚度，米；h—井中出水地段高度，米；S—水位降深值，米；R—影响半径，米；r—井的半径，米。2）承压水完整井涌水量计算：

承压水完整井：开凿在承压水含水层中并全部揭露含水层。推倒结果：3）完整潜水自流井涌水量计算：在承压含水层中，水位降深很大，井周围出现无压流，这种类型的井—潜水自流井。推倒过程中分段（无压段、承压段）计算，结果为：2、测定渗透系数K：抽水试验是野外测定K值的准确方法，通过抽水测定Q、H、S、r值，影响半径根据观测孔实测的水位下降值，用图解法确定。第三节矿井水文地质观测及其水害的防治一、矿井涌水量预计方法矿井涌水量：单位时间内涌入矿井的水量。（一）巷道系统的水力学法：

（二）水文地质比拟法：1、单位面积、单位降深法：这种方法是根据涌水量随开采密集、开采深度增加而增加的规律建立的关系式。如：已知生产矿井的开采面积（A0），开采深度（S0）,总涌水量（Q0）。则单位面积，单位降深的涌水量（q0）

Q0q0=————A0S0

与生产矿区条件类似的新矿区的最大涌水量Qp：Qp=q0ApSp2、富水系数法：同一时期矿井的排水量Q（吨）与开采量P（吨）之比，称为富水系数。

K=Q/PKp—富水系数预计相似条件下，开采量为P′的设计矿井的涌水量Q′：

Q′=KpP′二、矿井涌水量的测量方法（一）浮标法：用于巷道排水沟测量的一种方法。

Q=0.8FV式中：0.8—阻力系数，F—过水断面，V—流速

V=L/tL—浮标移动距离，t—所用时间。（二）堰测法：

理论公式：矩形堰：Q=0.01838(b-0.2h)h3/2h—水流高度b—堰底宽度。矩形堰（三）容积法：将巷道顶板或涌水钻孔的水流直接引入量水桶中，然后计算涌水量，其公式：Q=V/tV—量水桶体积t—流满量水桶的时间。（四）观测水仓水位法：计算公式：三、矿井水的防治（一）地表防水

指在地表修筑排水工程，以防止或减少大气降水和地表水渗入井下。地表防水的主要措施：1、慎重选择井筒位置：应保证在任何情况下，井口、地面设施不至于被水淹没。2、河流改道：若矿区内河流通过并严重影响生产时，可考虑该方法。3、铺设不透水人工河床：在河流不能改道时，可在漏水地段利用水泥等材料铺设不透水人工河床，或局部填塞裂隙以制止河水漏失。4、修筑排水沟：5、堵漏：对地表的裂隙、洞穴以及陷坑等漏水地段，用粘土填堵。（二）井下防水1、老窑积水的探放：

探放老窑积水的工作程序：1）调查老窑分布：2）探水起点：（1）积水线：调查核定的采空区边界。（2）探水线：积水线外推60-150m的一条线。其确定依据：资料的可靠性、积水区水头压力和煤层厚度等条件。（3）警戒线：探水线平行外推50-100m所圈定的一条线。3）探水孔的起点：（1）布置原则：其布置应以确保不漏古巷道，保证生产安全，而探水工作量又以最小为原则。（2）几个概念：a超前距：探水钻孔终孔位置超前掘进工作面的距离。b允许掘进距离：经探水后证明无水害威胁，可以安全掘进的长度，一般为20米。c帮距：探水钻孔一般不少于3个，一个为中心眼，d钻孔密度：允许掘进距离的终点探水钻孔之间的间距。一般不大于古空老巷的尺寸。(3）布置方式：在巷道中5个钻孔可以成平面上，也可以垂直面上。2、酸性水的防治1）形成条件：硫和富含游离氧的地下水存在是酸性水形成的必要条件。2）按硫酸根的含量，矿井水可分为三类：（1）无侵蚀性水SO4=<250mg/g>（2）弱侵蚀性水SO4=250--800mg/g（3）强侵蚀性水SO4=

>800mg/g3）防治措施：（1）分区排除酸性水：条件允许可单独建立排水系统，使酸性水中一次排除。（2）分级排除，降低扬程（3）中和酸性水：（4）冲淡酸性水：（5）利用牛皮罐代替水泵排酸性水。3、地下暗河的防治1）形成：可溶性岩石，在受大降雨和地下水的溶蚀作用以后，便形成一些复杂的管道系统。2）分布规律：（1）只存在于灰岩、白云岩等可溶性岩石中。（2）受构造控制：如沿走向断层发育等。（3）受地形控制：从高处流向低处的特点。（4）多数暗河为一独立管道系统，与同一含水层的水力联系不密切。3）防治：（1）堵塞；（2）绕过；（3）截流；（4）断流。4、井下防水煤柱的留设：

在受水害威胁的地段，预留一定宽度和厚度的煤层不采，使工作面的水体保持一定的距离，以防止地下水或其它水源馈入工作面，所留设的煤层—防水煤柱。在矿区遇下列情况应留设防水煤柱：1）急倾斜煤层上覆含水层（疏松含水层）：2）煤层直接与含水丰富的岩层接触时。3）煤层被强含水层所掩盖时。4）巷道接近导水断层时。5、井下截水建筑物的设置：1）水闸门：是预防井下突然涌水威胁矿井安全而设置的一种特殊闸门，它在正常情况下不妨碍运输、通风和排水，一旦发生水害时，将其关闭可控制水流，把水害控制在一定范围内，保证其它采区安全生产。2）水闸墙：可分为临时性水闸墙和永久性水闸墙。临时性水闸墙是用木料和砖料砌筑；永久性水闸墙为混凝土或采用钢筋混凝土。6、含水层的蔬干：

1）吸水钻孔：将煤层上部含水层中的水通过钻孔放入下部含水层中。使用的条件是：（1）煤层下部含水层的水位低于煤层底板或煤层下部岩层干燥无水。（2）煤层下部含水层的吸水能力大于上部含水层的泄水量。2）放水钻孔：当煤层下部含水层水压很高，有突水危险时，常常采用此方法。（三）注浆堵水：

注浆堵水：将浆液压入地层空隙，使其扩张、凝固硬化后，起到堵、截补给水源或加固地层的作用。1、注浆堵水的应用：1）井筒地面预注浆：2）井筒工作面预注浆：3）井筒井壁注浆：4）恢复被淹矿井：2、注浆材料：注浆材料是注浆堵水及加固工程中的一个重要组成部分，它关系到注浆工艺、工期、成本及注浆效果。1）水玻璃：一种胶状无机聚合物，具粘结性和胶结性,它能溶于水，又能硬化。其制造原料是纯石英砂和碳酸钠。描述水玻璃性能的重要指标—“模数（n）”。

m=SO2克分子数/Na2O克分子数。一般为2.4—2.8为宜。2）水泥：400#-500#普通硅酸盐水泥。3）水泥水玻璃的配比参考规程3、注浆设备1）注浆泵；2）搅拌机；3）混合器。4、注浆步骤：1）、清渣；2）、堵缝埋管；3）、注浆。

思考题：1、评价地表水体对矿井充水的影响时需要考虑哪些问题？2、大气降水成为矿井涌水时有哪些规律？3、老窑积水的特点？4、影响矿井涌水量大小的因素有哪些？5、地下水在饱水岩石中能够运动，必须具备的两个条件？6、地下水运动的基本规律又叫什么？其数学表示式。7、矿井涌水量有哪些预防方法？8、矿井涌水量有哪些测量方法9、地表防水的措施有哪些？10、酸性水的防治措施？11、地下暗河的防治措施？12、矿区在哪几种情况应留设防水煤柱？13、含水层蔬干常用方法？14、注浆堵水应用在哪些方面？

煤矿环境地质

第一节煤矿环境地质研究方法第二节煤矿环境污染因素和危害第三节煤矿环境监测与质量评价第四节矿井环境地质工作

随着煤炭资源的开发，煤矿环境污染日益加重，保护矿区环境越来越受到重视，煤矿环境与地质有着极为密切的关系，如地表塌陷与采矿有关，矿井废水与水文地质有关等。因此煤矿环境地质成为煤矿地质研究的内容之一。第一节煤矿环境地质研究的内容

煤矿环境地质的研究基础：地质学和环境学的理论和方法。

研究的对象：由地质因素引起的环境问题。

重点：煤炭开采引起的环境地质问题。具体的研究内容：1、煤矿原始环境地质条件和环境质量

矿区有害地质体、有害物质种类、特征、迁移、转化等，与地质有关的原始环境状况、质量水平。2、煤矿生产活动引起的环境地质问题

煤矿开发引起的环境地质条件、地质因素的变化，以及由此而形成的污染，煤矿生产所产生的三废。3、煤矿环境地质灾害

煤矿环境地质灾害的成因、类型、诱发因素、预测方法4、煤矿资源保护和环境污染防治方法

包括煤炭及伴生矿产资源的综合开发利用。5、煤矿环境地质监测、评价技术

第二节煤矿环境污染因素和危害一、污染因素（一）固体废物1、矸石

煤矸石的排放量取决于煤层条件、开采方法、选矿工艺等。矸石的岩性：炭质泥岩、泥岩、砂岩、石灰岩。与煤系中的岩性组合有关。矸石中若FeS2含量高，可引起自燃，污染环境。2、露天矿剥离物

其排放量取决于煤层埋藏深度和煤层赋存条件。露天矿剥离物的岩性：泥岩、砂岩、石灰岩、松散沉积物等。3、煤泥

在开采、运输、洗选过程中产生的泥状物质。煤泥灰分含量高，粘土物质多，热值低。（二）废水1、采矿废水（1）洁净矿井水（2）含悬浮物矿井水（3）高矿化度矿井水（4）酸性矿井水（5）含有特殊污染物的矿井水一、污染因素（二）废水2、选矿废水

在煤炭洗选过程中产生的废水。选矿废水含有大量悬浮煤粒、酚类、醇类等有机药剂，是一种有毒废水。洗选1吨原煤外排0.8-1.0m3的废水。3、其它工业废水

机修厂、焦化厂等煤矿附属企业生产过程中产生的废水。（三）废气1、采矿废气从矿井中排出的废气。含有多种有害组分：CH4、CO2等。2、燃气废气矿区锅炉、民用燃煤产生的废气，易形成煤烟型大气污染。3、自燃废气煤和矸石发生自燃产生的废气，其成分与燃煤有关。新疆每年燃烧的煤炭资源约1亿吨。煤和煤矸石自燃的原因：FeS2氧化、煤的氧化等。（四）煤尘主要组分：煤尘、岩粉和其它物质粉尘。粉尘中含有很多的有害元素：砷、铬、镉等一、污染因素（五）岩体移动

在外界因素影响下，地表岩体失去原有的平衡状态，而发生移动的现象－－岩体移动。

主要原因：采矿活动引起。岩体移动包括：地下开采造成的地表移动。露天开采引起的滑坡。地表移动的类型：1、漏斗状陷坑和阶梯状断裂

主要发生在浅部急倾斜煤层采空区，以及开采深度/开采厚度<20的缓倾斜煤层采空区。特点是：发生突然、危害严重，但破坏范围较小。2、缓波状沉陷盆地主要发生在深部急倾斜煤层采空区，以及开采深度/开采厚度>20的缓倾斜煤层采空区。特点是：形成过程缓慢，时空上是连续的，但破坏范围较小。一、污染因素（六）矿井热矿井生产过程中所产生和形成的热。《煤矿安全规程》规定：“生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃；机电硐室的空气温度不得超过30℃”。超过规定值就成了热害。形成矿井热的热源：地热、煤岩层氧化热、热水热、煤层自燃热、设备运行热等。随着开采深度的增加。矿井热害在部分矿井成为主要问题。（七）噪声风扇、空压机、凿岩机、采煤机等均是高噪声设备。二、煤矿环境污染的危害（一）破坏土地资源

露采直接开挖土地；地采造成土地塌陷；煤矸石排放压占土地；采矿“三废”污染土地等。（二）破坏水资源

采矿工程改变地下水和地表水的储存和循环状态。疏干－－降低地下水位。（三）影响大气结构

煤矿废气中含有大量CH4、CO2排入大气后，加剧温室效应。粉尘、煤尘弥漫、能见度降低。（四）污损自然景观煤矿环境污染改变矿区微地貌、地表水体，示自然景观和人为景观遭到污损和破坏。二、煤矿环境污染的危害（五）诱发环境灾害

采动压力可诱发冒顶、片帮、矿井突水、煤与瓦斯突出等。（六）破坏生态平衡矿区环境污染，使原有的物质循环平衡被打破，从而导致某些生物退化、灭亡。（七）危害人类健康矿区环境污染产生某些环境性疾病，如：吸肺病等。（八）制约煤矿的可持续发展水资源的破坏，导致周围区域缺水；煤层自燃、岩体移动导致某些资源呆滞、缩短服务年限；开采移民等。

第三节煤矿环境监测与质量评价

一、煤矿环境监测

根据煤矿的实际情况，建立科学合理的监测网。根据监测对象（大气、矸石山等）的不同，采用不同的布点方式。采集样品，进行室内分析化验，或采用自动监测仪器，直接监测。监测内容：大气监测、水质监测、土质监测、岩体移动监测，每项监测又有许多具体内容。对获得的数据进行统计整理，常用的方法：算术平均值发法、几何平均值法、超标率法。二、煤矿环境质量评价（一）评价类型按评价的时间范围划分1、环境质量回顾评价通过调查了解，搞清已存在环境问题的形成原因和机理。2、环境质量形状评价对环境现状监测、调查。对当前环境质量作出评价。3、环境质量预测评价重点是预测未来矿区环境的变化趋势。

第三节煤矿环境监测与质量评价（二）评价内容1、环境背景的调查与评价（1）自然环境特征（2）社会环境特征2、污染原因调查与评价

确定矿区内污染源的类型、污染物、排放方式、规律等