煤礦地質基礎培訓課件剩余的部分 51 88頁 接上次5月11日上傳的培訓1 50頁 防治水工作原則 預測預報 有疑必探 先探后掘 先治后采 綜合治理措施 防 堵 疏 截 排地下水的基本知識礦井充水條件礦井水文地質觀測及其水害的防治 水文地質 基本知識大氣水 地表水 地下水1 大氣水 以氣態 水汽 液態 雨 云 和固態 雪 雹 存在于大氣圈中的水 2 地表水 以液態聚積在江 河 海 湖中以及以固態存在于兩極及高寒地帶的水 3 地下水 以各種不同狀態 氣 液 固 存在于巖石空隙中的水 地下水分類及特征 一 按埋藏條件分類1 上層滯水 包氣帶中局部隔水層之上的重力水 一般只能作小型或暫時性供水水源 對礦山開發 建設幾乎沒有影響 2 潛水 埋藏在地表以下第一個穩定隔水層之上 具有自由水面的重力水 3 承壓水埋藏并充滿兩個穩定隔水層之間的含水層中的重力水 1 承壓水特征 1 承受靜水壓力 2 補給區與排泄區不一致 3 季節變化不明顯 礦井充水條件礦井水 流入井筒 巷道和工作面的水 礦井充水的主要因素 水的來源 涌水通道和影響水量大小的因素 它們是計算涌水量 預測突水的重要依據 一 礦井水的來源 一 礦體及圍巖空隙中的地下水 有些礦體本身充滿著地下水 這些水在開采時可以直接流入巷道 成為涌水水源 有些礦體本身不含水 但其圍巖有較多的空隙并含有地下水 當巷道與空隙相通時 成為涌水的水源 二 地表水 地表水體包括 河流 湖泊 池沼 水庫等 在評價地表水體對礦井充水影響時 需要考慮以下幾個問題 三 大氣降水的滲入1 礦井涌水程度與降水大小 降水強度和持續時間有關 2 礦井涌水量有明顯的季節性變化 3 大氣降水滲入量隨開采深度增加而減少 四 老窯水采空區或廢棄巷道 由于長期停止排水而聚積的地下水稱老窯水 老窯水的特點 1 像地下水庫 且淺部分布較多 2 分布無規則 準確位置不易確定 3 酸性大 多為強酸性水 二 礦井涌水通道分析 一 巖石的孔隙 二 巖石的裂隙 三 巖石的溶隙 四 人工通道 礦井水的防治 一 地表防水慎重選擇井筒位置河流改道鋪設不透水人工河床修筑排水溝及堵漏 二 井下防水老窯及采空區積水灰巖水及巖溶陷落柱頂底板砂巖水斷層及構造裂隙水 影響煤礦生產的地質因素 煤厚變化構造變動巖漿侵入體巖溶陷落柱礦井瓦斯 地熱 地壓 第四節影響煤礦生產的主要地質因素 煤層厚度變化對煤礦生產的影響 影響采掘部署煤層厚度變化直接影響到煤礦開采設計和采掘部署 例如原為一次采全厚的煤層 由于煤層增厚必須改為分層開采 又如在已開拓區內 由于局部地段煤層出現底凸變薄或河流剝蝕使部分區段不可采 需要重新設計采區和工作面 影響采煤工藝我國的采煤工藝 按機械化水平的高低依次為綜采 高檔普采 普采 炮采 不正規開采等五類 煤層厚度的變化直接影響采煤工藝 采煤方法的選擇 特別是綜采對煤層厚度的穩定程度要求更高 如果煤層變薄甚至小于液壓支架的最小高度時 需要增加破頂或破底工序 影響生產效率 甚至會因煤層變薄使工作面中斷生產 影響計劃生產采煤生產是多工序按計劃連續作業 如果回采工作面內煤層厚度變薄 會打亂原來的工作計劃 使工作面提前結束造成采掘失調 工作面接續緊張 掘進率增高為探明煤層厚度變化 需多開巷道進行專門探測 使掘進率相應增高 采出率降低煤層厚度變化大 常造成回采工作中的面積損失和厚度損失 從而降低了采出率 褶曲構造對煤礦生產的影響 1 大型褶曲是礦井設計考慮的主要問題 2 中型褶曲影響到采區的大小和采區巷道的布置 3 小型褶曲它影響煤層平巷的掘進方向 從而影響工作面長度 給機械化回采 頂板管理帶來一定困難 褶曲的處理大型褶曲 1 褶曲軸線作為井田邊界 2 大型褶曲在井田開拓部署中的處理方法 把總回風道布置在背斜軸附近 兩翼煤層均可利用 把運輸巷道布置在向斜軸部附近 用一條運輸巷解決向斜兩翼的運輸問題 中型褶曲以軸作為采區中心 向兩翼布置回采工作面 工作面直接推過褶曲軸 當褶曲較寬緩 而規模不太大時 可布置單翼采區 工作面直接推過褶曲軸部 小型褶曲 1 采面重開切眼生產 在小型褶曲發育地區 常見到煤層突然增厚或變薄 甚至不可采 使工作面無法通過 需要重新開掘切眼進行生產 2 采面運輸巷改造取直 煤礦要求運輸巷在60m內不能有大的彎曲 彎曲過多無法使用 由于小褶曲存在 使煤層平巷彎彎曲曲 為滿足生產要求 巷道需要改造取直 斷層對煤礦安全生產的影響影響采區劃分和工作面布置 影響掘進率造成無效進尺 給支護工作和頂板管理帶來困難 易發冒頂事故 由于斷層導水 容易引起透水事故 斷層破碎帶可能出現瓦斯聚集 易發瓦斯事故 斷層的處理1 開拓設計階段對斷層的處理井田邊界和采區邊界的確定 凡是井田內遇到落差大于50m的特大型斷層時多以大斷層為界影響采區劃分和工作面布置 平巷過斷層 當煤層平巷遇斷層后 要求不改變巷道坡度而可改變巷道的方向過斷層 無效進尺 構造變動對煤礦的影響復雜開采技術條件及影響采掘部署 破壞煤炭儲量 斷層與褶曲地帶容易發生事故 巷道遇斷層時的處理1 開拓設計階段對斷層的處理 井田或采區邊界的確定 井田 大斷層作為邊界 如落差100m或50m 在兩側各留30 50m的煤柱 合為邊界 減少煤炭損失 采區 較大斷層作為邊界 如落差 20m 井筒位置的選擇 一般立井井筒要布置在傾角較大的斷層下盤 以距離斷層30 50m為宜 運輸大巷的布置 遇大斷層 可改向 但過斷層后應盡快進入原設計層位 開采塊段的劃分 應盡可能將較大斷層留在采面之間的煤柱中 如走向斷層劃入階段煤柱 傾向斷層作為采區邊界 2 巷道掘進階段對斷層的處理 應根據不同的地質條件和生產對巷道的要求分別采用不同的方法 平巷過斷層 可采用斜穿煤層頂 底板或順斷層面掘進 斜巷過斷層 可采用斜穿煤層頂 底板或順斷層面掘進 回采階段對斷層的處理 走向斷層的處理 當斷層落差小于煤厚 挑頂 臥底而過 當斷層落差大于煤厚或采高 可分采 傾向斷層的處理 當斷層落差小于煤厚 挑頂 臥底而過 當斷層落差大于煤厚或采高 重開切割眼回采 斜交斷層的處理 一般與處理傾向斷層的方法基本相同 巖漿侵入體對煤礦生產的影響主要表現在以下三個方面 1 減少煤炭儲量 2 使煤質變差 3 破壞了煤層連續性 煤層塌陷在一定范圍內失去開采價值 減少煤炭儲量 縮短了礦井服務年限 井巷報廢 由于塌陷破壞煤層的連續性 給井巷工程的布置和施工 采煤方法和采掘機械的選擇增加很多困難陷落柱穿透含水層時 將地下導水采掘工作面 在地下水豐富的礦區內 將威脅生產安全 巖溶陷落柱是指煤層下伏碳酸鹽巖等可溶巖層 經地下水溶蝕形成的巖溶洞穴 在上覆巖層重力作用下產生塌陷 形成筒狀或似錐狀柱體 簡稱陷落柱 俗稱 矸子窩 或 無炭柱 巖溶陷落柱的影響 瓦斯 地熱 地壓的影響瓦斯 是伴隨著煤炭的形成而生成 在煤礦生成中煤層及其圍巖的瓦斯隨著涌出 甲烷占絕大多數 其次是氮氣和二氧化碳 其他成分較少 瓦斯雖然無毒 但是空氣中含量較大時 會使人頭痛嘔吐 喪失行動能力 嚴重時會造成缺氧窒息死亡 瓦斯在一定濃度 溫度下發生爆炸 也可能會發生瓦斯突出 事故的發生可能會有大量的人員傷亡和財產的損失 是目前我國煤礦的最大安全隱患之一 地熱又稱地溫 系指地球內部的熱量 地熱來源有兩方面 一是太陽的輻射熱 二是地球內部的熱能 地溫所引起的熱害不利于井下機電設備的散熱 造成采掘工作面溫度升高 使井下工作環境的惡化 地壓系巖體開挖后 破壞了原巖應力平衡狀態 巖體中應力重新分布 使圍巖變形 移動和破壞的力 地壓會對巷道的穩定性造成影響 特別是沖擊地壓對井下生產的破壞時巨大的 第五節礦圖 主要地質圖件地質工作者通過現場編錄及生產勘探取得大量地質原始資料 并經過對這些資料分析研究及綜合整理 編制出反映各種地質特征 如煤層賦存情況 地質構造及水文地質情況等 勘探工程和井巷采掘工程的布置情況及其相關資料的圖件 稱為地質圖件 它是編制礦山設計 制定生產計劃 指導采掘生產及礦產儲量管理等的主要依據 根據煤礦生產的實際需要 本節主要介紹與煤礦生產有關的主要地質圖件 包括地形地質圖 地質剖面圖 水平切面圖 煤層底板等高線圖 煤巖層對比圖 地層綜合柱狀圖及水文地質圖等 一 地形地質圖1 概念地形地質圖是表示研究區的地形特征 地層 礦層分布 巖層產狀及地質構造特征的圖件 在新地層覆蓋區 把上覆巖層揭去 反映基巖面的各種地質現象的地質圖件稱為基巖地質圖 2 內容地形地質圖是以地形圖為底圖 通過地質調查及生產勘探而編制成的圖件 煤礦生產過程中的地形地質圖采用的比例尺一般為l 10000或1 5000 在地質構造復雜的地區可采用1 2000的比例尺 圖中內容包括地形地物 地質界線 勘探工程及其它 地形地物主要有地形等高線 地面建筑物 構筑物 地表水體 公路 鐵路 橋梁 車站 三角點 高壓線 經緯線及指北方向等 地質界線包括各時代的地層分界線 系 統 組 不整合面界線 滑坡范圍 標志層 礦層露頭線 褶曲軸線 斷層線及巖層產狀等 各種地質界線必須注明其代號或名稱 如地層系統編號 標志層及礦層的編號 褶曲及斷層名稱等 如有火成巖的侵入或喀斯特陷落柱出現 應圈定其在地表或基巖面上的分布范圍 勘探工程包括鉆孔 坑探工程 探槽 探井 探巷 井筒位置 主要老窯等 其它包括井田邊界 剖面線 勘探線及其編號 井筒標高 礦體采掘范圍 最高洪水水位線 圖名 圖簽 圖例和比例尺等 3 作用地形地質圖是煤礦礦井設計和生產的基本圖件之一 是設計部門用來選擇運輸干線及供電線路 確定井口 工業廣場 建筑石料場等位置 考慮保護農田 尋找水源等不可缺少的圖件 是生產部門用來編制井上下對照圖 注意地下開采對地表的影響 防止建筑物布置在煤層的上部造成壓煤現象等的重要圖件 是勘探部門布置生產勘探工程等工作必備的基礎圖件 二 地質剖面圖1 概念所謂地質剖面圖 是指沿鉛垂方向 將大地切開 反映切開斷面上巖層及構造形態的圖件 其中沿巖層走向切的剖面叫縱向剖面 沿巖層傾向切的剖面叫橫向剖面 由于橫向剖面反應構造形態最清楚 因此地質上講的剖面圖一般是指橫向剖面圖 生產礦井一般是沿勘探線或主要巷道軸線方向編繪地質剖面圖 以反映煤層的構造形態及其與井巷工程之間的關系 剖面圖是分析地質構造 編制其它綜合地質圖件 進行采掘設計 確定煤柱留設和布置礦井地質勘探的基礎資料 2 內容地質剖面圖的主要內容包括 剖面切過的地形 地物 經緯線 水平標高線 地層界線 斷層 火成巖侵人體 喀斯特陷落柱 煤層 標志層及其名稱和編號 其它有益礦層 勘探工程 并注明鉆孔編號 孔口標高 終孔深度 煤層及夾矸厚度 小窯 生產礦井井筒 井巷工程 采空區 井田邊界 保安煤柱線及開采水平高程線 地質剖面圖應注明剖面線方向 比例尺 圖例和圖簽 3 作用地質剖面圖的作用在于它能直接反映研究區構造特征和煤層賦存情況 地質體的空間特征 反映對煤層和構造的控制和研究程度 為生產設計及實施勘探工程提供依據 同時它也是編制其它地質圖件的基礎 礦井勘探及生產過程中的地形地質圖 煤層底板等高線圖 水平切面圖等一般均根據地質剖面圖來編制 三 水平切面圖1 概念反映某一水平地質情況和井巷工程的圖件 稱之為水平切面圖 在煤礦生產中 水平切面圖是沿某一開采水平進行編制的 2 內容 1 地質界線圖上要反映該水平所切過的各煤層 標志層 含水層 地層界線 斷層的跡線 煤層的厚度及產狀 褶曲軸線 火成巖在該水平的分布范圍 水平面切過的喀斯特陷落柱邊界線等 2 井巷及勘探工程圖上要反映該水平所切過的及其附近的所有工程 包括 該水平切過的井底車場 運輸大巷 石門 煤巷 井筒及鉆孔等 3 其它主要有 地質剖面線 經緯線 指北方向線 井田邊界線 煤柱線等3 作用由于水平切面圖能反映該水平全部地質情況及井巷工程 所以它是煤礦生產中運用最廣 作用最大的圖件之一 特別是在煤層層數多 層間距小 地質構造較復雜 傾斜及急傾斜煤層地區 它是該水平開拓布置 井巷設計和掘進施工不可缺少的圖件 同時 水平切面圖常作為礦井生產設計該水平巷道系統的底圖 四 煤層底板等高線圖1 概念煤層底板等高線圖是反映某一煤層空間形態特征的圖件 它是利用煤層底板等高線 底板相同標高點的連線 來表示煤層在空間的起伏及斷裂情況 它可以幫助我們了解煤層層面的立體概念 掌握煤層產狀變化和地質構造變化 是煤礦生產中最重要的圖件之一 一般生產礦井 特別是傾斜和緩傾斜煤層礦井都必需編制這種圖件 2 內容煤層底板等高線圖一般采用的比例尺為l 10000或1 5000 構造復雜的井田 井型較小的礦井及反映一個采區或采面的煤層底板等高線圖 一般采用1 2000的比例尺 圖件中主要包括以下內容 1 地形地物地面河流 鐵路 主要地物 如工業廣場 居民點 高壓線路 及地形等高線等 2 地質界線煤層露頭線 煤層風氧化帶界線 煤層分叉界線 火成巖侵入界線 陷落柱界線 古河床沖刷煤層的界線 煤層底板等高線 斷層與煤層的交線及斷層的編號 傾角和落差 褶曲樞紐線等 3 井巷工程穿過編圖煤層的全部井上下鉆孔 勘探線及編號 生產礦井的巷道 老窯及采空區范圍 井簡 主 副 風井 的位置 井下回采工作面范圍及編號 回采進度界線及探煤點煤厚等 4 其它經緯線 井田邊界線 見煤鉆孔小柱狀 其中包括見煤點煤層底板標高和煤層厚度及夾矸厚度 均以真厚度表示 煤質主要指標小表 儲量分級線 塊段界線及編號 儲量計算塊段表 包括塊段內平均傾角 平均厚度 儲量級別及儲量 等 3 作用煤層底板等高線圖是煤礦井巷布置 編制生產計劃 安排采掘生產的重要依據 是分析地質構造規律 布置生產勘探 進行儲量計算的基礎圖件 同時 編制煤層頂板巖性分布圖 瓦斯地質圖等分析圖件 均以其為底圖進行編制 五