矿井地质学复习题

矿井地质学复习题煤层顶板直接位于煤层上部一段距离内的岩层称为顶板。顶板可分为伪顶、直接顶及基本顶三种。伪顶：直接位于煤层之上，随采随落。厚度不大，岩性多为炭质泥岩、泥岩或页岩等。直接顶：通常位于伪顶之上，有的则直接位于煤层之上，经常是煤采出后不久便自行垮落。厚度一般为数米，岩性常为砂岩、泥岩及石灰岩等。基本顶（老顶）：一般位于直接顶之上，有时也直接位于煤层之上，为不易垮落的坚硬岩层，通常在煤采出后较长时间内不垮落，往往是发生大面积沉降。厚度较大，岩性多为砂岩，也有石灰岩、砂砾岩等。煤层厚度根据煤层结构可分为总厚度、有益厚度及可采厚度。总厚度：指煤层顶、底板之间各煤分层和夹矸厚度的总和。有益厚度：指煤层顶、底板之间各煤分层厚度的总和。可采厚度：指在现代经济技术条件下可以开采的煤层厚度或煤分层厚度的总和。分类：极薄煤层:0.3--0.5m；薄煤层:0.5--1.3；中厚煤层:1.3--3.5；厚煤层:3.5--8；特厚煤层＞8m.煤层产状分类①近水平煤层：煤层倾角小于5°。②缓倾斜煤层：煤层倾角5°〜25°。③倾斜煤层：煤层倾角25。〜45°。④急倾斜煤层：煤层倾角大于45，习惯上把倾角大于60°的急倾斜煤层称为立槽煤。煤体结构：煤层在构造应力作用下所形成的煤的构造结构。煤层结构根据煤层中有无较稳定的夹矸，可将煤层分为简单结构和复杂结构两种。简单结构煤层：煤层中没有呈层状出现的较稳定的夹矸，但可夹有较小的矿物质透镜体复杂结构煤层：煤层中含有较稳定夹矸，少的一层到两层，多的几层甚至十余层。引起煤厚变化的地质因素：原生变化和后生变化。（1）煤层厚度的原生变化（同生变化）泥炭层堆积时造成的煤层厚度变化。①地壳不均衡沉降：②泥炭沼泽基底不平③同生冲刷。（2）煤层厚度的后生变化：①后生冲蚀②构造变动：③岩浆侵入煤层厚度的后生变化是指泥炭层被新的沉积物覆盖以后，由于河流冲蚀、构造变动、岩浆侵入等后期地质作用所引起的煤层形态和煤层厚度的变化。矿井地质构造的等级划分按其规模大小和对生产的影响程度不同，可以分为大型构造、中型构造、小型构造大型断层：落差大于30m。中型断层：落差小于30m到落差大于煤厚。小型断层：落差小于煤厚。断煤交线：是指断层面与煤层底面的交线。地层断距：断层两盘上对应层之间的垂直距离。断层两盘相对移动开的距离叫断距落差：断层落差是指两盘相当点之间的铅直距离煤体结构即煤层各组成部分的颗粒大小、形态特征及其相互关系断煤交线具有许多特点：1）是断层面与煤层面共有的线，它既在断层面上，又在煤层面上；2）一般情况下与煤层走向线不一致，只有走向断层这一特例，两者才重合为一；3）是两盘煤层的起始线或终止线。一条断层有两条断煤交线，即上盘和下盘断煤交线；4）方向受断层产状和煤层产状的控制，局部近似直线，总体为一曲线。两条断煤交线局部近于平行，总体趋于相交。岩溶陷落柱是指煤层下伏碳酸盐岩等可溶岩层，经地下水溶蚀形成的岩溶洞穴，在上覆岩层重力作用下产生塌陷，形成筒状或似锥状柱体。岩溶发育的地质条件（1）含煤岩系或下伏地层中含有可溶性岩层。（2）含煤区域内发育有断裂构造等良好的地下水通道。（3）地下水源丰富且具有溶蚀强的各种酸根，如二氧化碳等。（4）有强径流和流畅的排泄区，具有良好的地下水动力条件。陷落柱出现前的预兆煤、岩层产状发生变化、裂隙和小断层增多、煤出现风氧化现象、涌水量增大溶洞塌陷机理（1）重力塌陷（2）真空吸蚀塌陷岩浆侵入体的一般特征（1）岩浆侵入体的产状①岩墙：岩墙是切穿煤层及其顶底板岩层的墙状侵入体。岩墙在平面上呈带状分布，长度不一。往往成组出现，彼此方向大致相同，并与主断裂线的走向一致。②岩床：岩床是沿煤层层面方向侵入的层状侵入体。岩床既可沿煤层的顶板或底板侵入，也可沿煤层中间侵入或吞蚀整个煤层。岩床的整个形态多种多样。③不规则侵入体（2）岩浆侵入体岩性煤系中的岩浆侵入体多系浅成岩或脉岩，其岩性主要为基性岩类和中性岩类。煤内瓦斯赋存状态主要分为游离状态和吸附状态两种。影响煤与瓦斯突出的因素煤层瓦斯含量和瓦斯压力：瓦斯含量高，瓦斯压力大的煤层容易引起突出地应力①地层重力：随着深度的增加而增大②采动集中应力③构造应力3）煤体结构破坏程度高压瓦斯是突出的必要条件，地应力是保持高压瓦斯的前提条件，煤体结构遭受破坏是突出的有利条件影响瓦斯赋存的地质因素（1）煤的变质程度：变质程度越高，，瓦斯含量越大；（2）围岩的透气性：煤与围岩的透气性差，煤层瓦斯含量较大。（3）地质构造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的褶皱地区，背斜顶部较向斜核部瓦斯相对聚积，瓦斯含量较大。（4）煤层的埋藏深度在瓦斯风化带以下，煤的瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯涌出量，是随着煤层埋藏深度的增加而有规律、增大。（5）地下水的活动情况：水大瓦斯小、水小瓦斯大。瓦斯喷出：大量承压瓦斯从煤、岩层的裂隙中快速喷出的现象。瓦斯喷出伴有咝咝的响声，但不产生煤和岩石抛出的动力现象。煤（岩）与瓦斯突出：在采掘过程中，在很短的时间内，从采掘工作面内部向工作空间突然喷出大量煤、岩石和瓦斯的现象。它是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象。矿井瓦斯涌出量有两种表示方法。①绝对瓦斯涌出量：指矿井在单位时间内涌出的瓦斯数量，单位为m3/d或m3/min。②相对瓦斯涌出量：指矿井在正常生产的条件下，平均每采1t煤的瓦斯涌出量。其计算公

-Qn式为q--q--矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；Q---Qn式为q--T--矿井瓦斯鉴定月份的煤产量，t；n--矿井瓦斯鉴定月的工作日数，d.矿井瓦斯等级的划分按平均日产1t煤涌出瓦斯量和瓦斯涌出形式，矿井瓦斯等级划分为三类。（1）低瓦斯矿井：（2）高瓦斯矿井（3）煤与瓦斯突出矿井：凡发生过煤与瓦斯突出的矿井。矿井瓦斯等级相对瓦斯涌出量/（m3•t-i）绝对瓦斯涌出量/（m3•min-1）低瓦斯矿井<=10 并且<二40高瓦斯矿井>10 或>40煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井煤与瓦斯突出按其力学特征分为突出、压出和倾出三类。影响瓦斯涌出量的因素？（1）煤、岩的瓦斯含量（2）开采规模（3）开采顺序与开采方法（4）生产工艺（5）地面大气变化（6）矿井风量的变化煤的自燃：残留在采空区的碎煤和煤柱，存放在地面的煤堆，以及接近露头的煤层，由于与空气接触而氧化生热，在散热条件不畅的情况下，氧化生成的热量大于向四周散发的热量，致使煤的温度逐渐升高，一旦达到煤的燃点时，就会产生煤的自燃。影响煤自燃的因素内在因素煤的变质程度：煤的自燃倾向性是随煤的变质程度增高而降低。煤的岩石组分：当煤层中丝炭含量较多，且与镜煤互层时，煤的自燃倾向性最大。煤中黄铁矿含量：当煤层中含有大量黄铁矿时，煤的自燃倾向性较强。煤中水分的含量：被水浸湿的煤，自燃倾向性较大。外在因素（1）地质因素：断层带、褶皱挤压带和煤层厚度剧烈变化带内的煤体自燃倾向性强。（2）采矿技术因素自燃过程大体经历低温氧化、自热、自燃三个阶段地下温度带的划分（1）变温带：该带温度主要来自太阳的辐射热能，它随纬度的高低、海陆分布、季节、昼夜、植被的变化而不同。（2）恒温带：地下温度大致保持为当地年平均温度。（3）增温带：该带不受太阳辐射的影响，其热能主要来自地球内部放射性元素的衰变热。地温梯度：深度每增加100米所增高的温度。结构面：岩体中一切分割面均称为结构面。结构面的类型很多，煤矿中常见的有如下三种：①沉积结构面②构造结构面③次生结构面结构体：岩体受结构面切割形成不同形状的块体称结构体煤矸石的危害性主要表现在以下几方面：（1）侵占土地 （2）自燃污染大气（3）水土污染（4）滑坡与泥石流（5）景观损害煤矸石的治理对矿区煤矸石的治理可分为3个层次：矸石减排；矸石资源化利用；矸石山治理。（1）减少岩石巷道（2）煤矸石井下堆放（3）矸石充填采空区井巷工程地质编录：通常把记录和描绘井下原始地质资料的工作，称为井巷工程地质编录。编录的一般步骤和方法如下（其它巷道编录步骤类同）：（1）熟悉巷道预想地质剖面和邻近勘探线剖面（2）确定编录壁及编录高度（3）对编录巷道进行全面概略观察 （4）在编录壁上挂观测基线（5）观测、记录和描绘巷壁地质现象巷道编录注意事项一是要注意安全；二是每条巷道每次编录后，在离开之前，要认真检查记录，核对各种数据。一条巷道编录完毕，还必须全面检查一遍，看资料是否收集齐全，如有遗漏和错误，要及时补充和纠正。地质编录的要求：编录及时、准确全面、系统统一、重点突出矿井地质图的特点：经常性、阶段性、联系性、针对性、灵活性、预测性矿井地质图的种类矿井综合性地质图件主要包括三大类：（1）矿区必备的综合性图件（2）矿井必备的综合性图件（3）矿井必备的日常生产用图矿井地质剖面图编图步骤1）根据实际资料编制剖面图确定剖面线的方向、位置和数量②确定比例尺③收集整理编制剖面图的相关资料设计图面，画高程线⑤投给平面与剖面线的对应线⑥绘制地形剖面投给钻孔柱状、巷道⑧投绘煤岩层和构造点⑨对比连接 ⑩审核、清绘2）根据水平切面图绘制剖面图①确定剖面位置②绘水平高程线及平剖面对应线③投绘煤层、构造点④连接断层和煤层⑤审核、清绘3）根据煤层底板等高线图作剖面图煤层底板等高线图编图步骤（1）地质资料整理①煤层底板高程的换算②钻孔资料的投绘③煤层产状构造的填绘（2）插入法绘制煤层底板等高线①分析煤层底板标高点的分布特点。②连接三角网③内插标高点④连接等高线（3）剖面法绘制煤层底板等高线①标定剖面线②编制剖面图③投绘剖面资料④连接断煤交线和煤层底板等高线。（4）绘制等高线应注意的问题煤层等高线具有单值性、连续性、圆滑性和有限性的特点，在绘制等高线时应注意以下问题：①掌握煤层总体构造轮廓。 ②由简单到复杂，由已知到未知。③充分考虑煤层产状及其变化。 ④先连断煤交线，后绘等高线。绘制断煤交线的方法：①实测法②剖面法③断层面等高线法④断煤交线弯曲问题：只有当煤层面和断层面均为平面时，断煤交线才是一条直线。而自然界中煤层面和断层面并非平面，因此断煤交线一般为曲线，不能按直线无限制地延展。矿井地质勘查与资源勘查相比，具有下述特点：（1）继承性和补充性：矿井地质勘查是在资源勘查的基础上进行的，因此，在勘探工程布置系统、勘探密度等重大勘探方案的选择方面，原则上应与资源勘探尽量保持一致，重点放在补充以前工作的不足。（2）时间性：矿井地质勘探在时间安排上，必须考虑生产接续计划和采掘工程设计与施工的需要。（3）针对性和局部性：矿井地质勘查多是针对某一专门问题而布置的，任务比较单纯，地区比较局限，一般不要求提交完整的地质勘查报告。（4）优越条件：在进行矿井地质勘查设计时，有丰富的资源勘查资料和井巷编录资料作为依据；在布置勘探工程时，有条件采用井下钻探、巷探和物探手段，并把井上、井下布置结合起来。（5）经费来源：矿井地质勘查经费来自生产费用，从每吨煤中抽提；资源勘查经费来源于勘探事业费。矿井地质勘查可进一步划分为建井地质勘探、矿井补充勘探和生产地质勘探等三类。建井地质勘探：在矿井井筒开凿之前，为满足井筒、井底车场、硐室和主要运输大巷设计与施工需要而采用特殊技术钻孔的勘探。矿井补充勘探在新水平或新开拓区设计之前，为了提高设计区的勘探程度，在资源勘探基础上进行的具有补充性质的勘探工作，称为矿井补充勘探。矿井生产勘探为了查明采区准备、巷道掘进和工作面回采过程中影响生产的地质问题，所进行的局部性勘探工作。称为矿井生产勘探。矿井地质勘查的技术手段：遥感地质调查、地质填图、坑探工程、钻探工程、巷探工程、地球物理勘探技术等。采前地质评价是指在矿井、水平、采区或工作面投入采煤生产之前，根据勘探、建井或生产阶段所获得的全部地质资料，采用多种方法和手段对研究区的开采地质条件做出全面客观的评价，从而为煤矿的高效和安全开采提供科学和翔实的地质依据。采前地质评价的作用一是根据煤矿的不同开采地质条件特点，划分出不同采煤工艺对应的开采地质条件类型及其分布空间，为采区或工作面合理划分，有效选择最合适的采掘部署方式和采煤方法提供科学的依据；二是根据采掘方式和采煤方法选择开采地质条件适宜的采掘场地，充分利用煤矿现有采煤设备，提高设备利用率和煤矿生产效率。采前地质评价的基本原则充分利用地质资料原则、系统分析原则、定性评价与定量评价相结合原则、经济性原则可操作性原则、服务生产原则采前地质评价的一般内容包括：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、水文地质及工程地质等方面。评价煤层厚度稳定性的指标评价煤层厚度稳定性的指标一般有煤层厚度可采性指数和煤层厚度变异系数。煤层厚度可采性指数指评价单元内可采煤层厚度所占的比例。煤层厚度变异系数集中反映了统计单元内煤层厚度相对于均值的变化程度。影响综采的地质因素（1）煤层厚度及其变化一般说来，综采工作面多布置在煤层厚度为3〜5m且厚度在较大范围内变化不大的地区。对于煤层厚度大于5m且煤厚变化较大的情形，实践证明以采取综采放顶煤技术为好。（2）顶底板岩性空间分布及其稳定性煤层顶底板岩层稳定是确保安全、高效生产的基本条件。（3）地质构造构造作用造成煤厚变薄或使煤层倾角变化时，在工作面推进过程中常常需要破顶或破底。（4）水文地质与瓦斯地质（5）其他地质异常：常常有岩浆岩侵入体、岩溶陷落柱和煤层冲刷带等地质异常体出现，严重影响综采工作面的正常掘进。矿井地质条件分类的指标矿井地质条件分类以地质构造复杂程度和煤层稳定程度为主要指标，其它开采地质条件，如顶底板、煤层倾角大小等为辅助指标。每项指标均按其复杂程度和对生产的影响大小分为四个类别。（1）分类原则矿井地质条件按其复杂程度分为五大类。其分类原则如下：一般情况下，以地质构造复杂程度和煤层稳定程度两项主要指标确定矿井地质条件类别。一类矿井两项指标均为I类时。二类矿井两项指标中，一项为H类，另一项为I类或H类时。三类矿井两项指标中，一项为ni类，另一项为I类、或n类、或I类时。四类矿井两项指标中，一项为w类，另一项为i类、或n类、或n类时。五类矿井两项指标均为w类时。当辅助指标的复杂程度超过主要指标最高类别一个级差以上，并成为矿井正常生产的主要矛盾时，可以适当提高一个类别。矿井地质条件分类编码矿井地质条件分类，用带西文注脚的4位罗马数字表示，如n—IIaIdIefg。第一位数表示矿井地质条件类别，其后用横杠隔开，横杠后的第二位数为地质构造复杂程度类别，第三位数为煤层稳定程度类别，第四位数为其它开采地质条件复杂程度类别，并分别以最高类别的地质条件的西文代号为注脚。各地质条件的西文代号为；a为断层，b为褶皱，c为岩浆侵入，d为煤层稳定程度，e为顶底板，f为倾角，g为其它。等性块段是指具有一定面积，且主要地质特征大体相等的经济地质体。等性块段分为构造等性块段、煤层等性块段和顶板等性块段。等性块段指数法是以等性块段作为评价开采地质条件复杂程度的基本单元。首先分因素划分等性块段，然后对各因素的复杂程度进行分级，并分级赋予一定的指数值，最后对各类块段进行叠加合成，求出合成块段内各类指数之和，并以此作为评定块段地质条件综合复杂程度的依据。探采对比：在矿井生产过程中，通过对采掘施工过程中揭露的实际地质资料的收集、整理和分析，及时修正和补充勘探时期提供的地质资料，逐步把握本矿区、本井田内构造展布规律、煤厚变化、煤岩层空间层位关系、岩浆侵入体及岩溶陷落柱等影响采掘生产的地质因素。探采对比内容（1）重新评价井田主体构造格架 （2）矿井小型构造发育及组合规律分析（3）煤层对比及其厚度变化规律研究 （4）对勘探各个时期的勘探资料进行评价探采对比的基本方法（1）探采对比的基础资料各勘探时期的地质资料。生产中日常编录中收集的断层、褶曲、岩浆岩侵入体、岩层产状、煤层标高等数据。（2）探采对比的一般方法1）勘探资料的重新甄别和认识 2）采掘地质资料的收集和补充3）编制专门性分析图件和综合性图件 4）井田构造格架及构造发育规律的重新认识5）编写探采对比研究报告三书（采区、掘进、回采地质说明书）根据矿井建设、生产的不同