煤礦地質和生產基礎知識第一頁，共54頁。助人就是助自己一頭馱著沉重貨物的驢，氣喘吁吁地請求只馱了一點貨物的馬：“幫我馱一點東西吧。對你來說，這不算什么；可對我來說，卻可以減輕不少負擔。〞馬不快樂的答復：“你憑什么讓我幫你馱東西，我巴不得輕松一點呢。〞不久，驢累死了，主人將驢背上所有貨物全部加在馬背上，馬懊悔不己。第二頁，共54頁。益著觀點有時候，我們太狹隘、太自私，只掃自己門前雪，不管別人瓦上霜。甚至潛意識里不希望別人的處境比自己好，仿佛別人的幸福會抵消自己的快樂。總希望自己時時處處都比別人強，都比別人更富有、更希望、更快樂。甚至有時還會干出一些損人利己或者損人不利己的事情，愚蠢地以為只有壓制別人，才能抬高自己。但是，膨脹的自我使我們忽略了一個根本領實，那就是：我們同在一條大船上，別人的好壞與我們息息相關。別人的不幸不能給我們帶來快樂，相反，在幫助別人的時候，其實也是在幫助自己。每個人的工作是給自己干，不是給領導或者別人干。第三頁，共54頁。內容一、煤層的賦存狀況及分類二、煤層頂底板三、地質構造四、礦井井巷的名稱及分類五、礦井生產系統第四頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

對煤層開采影響較大的有兩個方面：1、煤層本身的賦存狀況；2、煤層圍巖和地質構造。在煤層的賦存條件中，對煤層開采影響較大的是煤層的構造、煤層的厚度、煤層的傾角、煤層的層理、結核、化石等。第五頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

一、煤層的構造根據煤層中有無較穩定的夾矸層，可將煤層分為簡單構造煤層和復雜構造煤層。煤層構造對采掘造成重要的影響，如采掘復雜構造煤層時，其表現為：1、增加煤炭中的含矸量、灰分，影響煤質；2、在炮采炮掘面，增加裝藥量；3、在綜采綜掘面，增加截齒的磨損；等等

第六頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

二、煤層厚度煤層厚度：是指煤層頂底板之間的垂直距離。根據煤層構造，煤層厚度可分為總厚度、有益厚度、可采厚度。總厚度：是指煤層頂底板之間各煤分層和夾矸層厚度的總和。有益厚度：是指煤層頂底板之間各煤分層厚度的總和?？刹珊穸龋菏侵冈诂F代經濟技術條件下可以開采的煤層厚度，又稱最小可采厚度。除經濟技術因素外，可采厚度的大小還受煤種、煤炭資源狀況以及地質條件的影響。第七頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

二、煤層厚度總厚度：有益厚度：可采厚度：第八頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

二、煤層厚度我國目前規定煤層最低可采厚度如下表所示。(單位：m)煤層傾角煉焦用煤非煉焦用煤褐煤<25°0.70.81.025-45°0.60.70.9>45°0.50.60.8第九頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

二、煤層厚度到達可采厚度的煤層稱為可采煤層，可采煤層具有開采價值。根據開采技術的特點，可采煤層按厚度可分為以下3類：薄煤層： 可采煤層～1.3m；中厚煤層： 1.3～3.5m；厚煤層： >3.5m。生產中，習慣將厚度大于6m以上的煤層稱為特厚煤層。我國的煤層以厚煤層和中厚煤層為主。以開采產量而論，厚煤層和中厚煤層大約各占40％，薄煤層在20％左右。第十頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

二、煤層厚度地下開采露天開采薄煤層中厚煤層厚煤層10m薄煤層中厚煤層厚煤層第十一頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

二、煤層厚度煤層的厚度對采掘也造成重要的影響，一般情況下，左右的煤層采掘最舒服，薄煤層和厚煤層的開采都會增大采掘的難度，機械化采掘的難度加大，降低了煤炭的回收率等等。根據開采煤層的厚度不同，壁式體系采煤法分：壁式體系采煤法薄煤層采煤法中厚煤層采煤法厚煤層采煤法第十二頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

三、煤層的產狀與傾角煤層的產狀是指煤層的空間位置和狀態。煤層的產狀通常用煤層的走向、傾向、傾角三要素來表示，如以下圖所示。煤巖層產狀要素ab－走向線；ce－傾斜線；cd－傾向；α－傾角

第十三頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

三、煤層的產狀與傾角

(1)走向：傾斜煤層層面與假想水平面的交線稱為走向線，它是一條水平線；走向線的方向稱為走向，走向代表傾斜煤層在平面上的延伸方向。

(2)傾向：煤層層面上與走向垂直的線稱為傾斜線。傾斜線由高到低的水平投影所指方向稱為傾向。

(3)傾角：傾斜煤層層面與水平面所夾的最大銳角。

第十四頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

三、煤層的產狀與傾角傾角的大小反映了煤層的傾斜程度。煤層傾角越大，開采的難度也就越大，并且，煤層傾角對采煤方法和設備的選型有很大的影響。根據傾角大小可將煤層分為4類：近水平煤層： 0～8°；緩傾斜煤層： 8～25°；傾斜煤層： 25～45°；急傾斜煤層： >45°。有些書上將傾角大于60°的煤層為立槽煤。

第十五頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

三、煤層的產狀及傾角地下開采露天開采8°近水平煤層45°緩傾斜煤層傾斜煤層25°0°急傾斜煤層0°5°10°25°近水平煤層緩傾斜煤層傾斜煤層急傾斜煤層第十六頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

三、煤層的產狀及傾角1、根據開采煤層傾角的大小不同，壁式體系采煤法分：壁式體系采煤法緩傾斜煤層采煤法傾斜煤層采煤法急傾斜煤層采煤法第十七頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

三、煤層的產狀及傾角2、根據工作面布置及推進方向不同，壁式體系采煤法分：壁式體系采煤法走向長壁采煤法〔a〕傾斜長壁采煤法仰斜長壁=仰采〔b〕俯斜長壁=俯采〔c〕第十八頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

四、煤層的穩定性任何煤層的厚度實際上都是變化的，時薄時厚，甚至尖滅。根據煤層的變化可將煤層分為4類：(1)穩定煤層：煤層在整個礦井開采范圍內厚度均大于最小可采厚度，且厚度的變化有一定的規律性。(2)較穩定煤層：在礦井開采范圍內絕大多數煤層根本可采，而只有局部煤層不可采。(3)不穩定煤層：煤層厚度的變化很大，有薄有厚甚至尖滅，經常出現不可采區域。(4)極不穩定煤層：煤層常呈雞窩狀，斷斷續續分布，在井田范圍內僅局部可采。第十九頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

五、煤層的層理、結核、化石

1、層理：是指煤層垂直方向上，由于煤與夾矸在組成、粒度、顏色、形狀不同而顯示出的成層現象。層理現象有助于煤炭的破碎，對煤層顆粒的形狀也具有直接的影響。

2、結核：是指煤層中存在的與周圍物質成分不同的團塊狀物體。其形狀和大小不一。如黃鐵礦結核、菱鐵礦結核等。

3、化石：是指煤層中含有古生物遺體和遺跡。如我國云南褐煤層中有大量的哺乳動物化石。 層理現象以及結核和化石的存在，說明煤的沉積巖特征。

第二十頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

六、煤層的埋深我國是世界產煤大國，也是用煤大國。我國煤炭儲量大局部埋藏在深部，埋深大于600m和1000m的儲量分別占到73.19%和53.17%。1、根據礦井開拓的深度，可將礦井分為：淺〔部〕礦井： ＜400m中深〔部〕礦井： 400～800m深〔部〕礦井： 800～1200m特深礦井： ≥1200m淺部中深部深部特深部400m800m1200m第二十一頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

六、煤層的埋深2、深部巷道的概念：由礦井深度和巖性兩個因素決定。由淺部過渡到深部的界限稱為“極限深度〞。

巷道極限深度表圍巖單軸抗壓強度/MPa巷道極限深度/m<20200~30020~30300~50030~50500~800>50>800極限深度以上支護簡單、易維護；以下則明顯困難。第二十二頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

六、煤層的埋深3、深部開采的主要嚴重問題1〕井巷維護困難、維護費用高，影響生產；2〕采場頂板破碎，冒頂事故的危害增大；3〕鑿井困難增加，提升等井筒設備不能適應深井的需要；4〕沖擊礦壓、煤與瓦斯突出危險加大；5〕地溫升高，惡化生產環境，影響生產；6〕瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危險加大；7〕礦井水壓力和涌出量增加，突水事故的危險性加大。第二十三頁，共54頁。第二十四頁，共54頁。一、煤層的賦存狀況及分類

七、煤層的瓦斯含量根據礦井相對瓦斯涌出量、根據礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，可將礦井分為：低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量≤10m3/t、根據礦井絕對瓦斯涌出量≤40m3/min；高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量＞10m3/t、根據礦井絕對瓦斯涌出量＞40m3/min；煤〔巖〕與瓦斯〔二氧化碳〕突出礦井。相對瓦斯涌出量：是指平均每產1t煤所涌出的瓦斯量。絕對瓦斯涌出量：是指單位時間內涌出的瓦斯量。煤〔巖〕與瓦斯〔二氧化碳〕突出：是指在地應力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、巖和瓦斯由煤體或巖體內突然向采掘空間拋出的異常動力現象。第二十五頁，共54頁。二、煤層頂底板

一、煤層的頂底板賦存在煤層之上的巖層稱為頂板；煤層以下的巖層稱為底板。煤層的頂底板一般由砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖、粘土巖和石灰巖等組成(四礦頂板主要為粉砂巖，底板主要為細砂巖〕。煤層的頂底板的巖石性質、構造和構造、強度、含水性等是選擇頂板管理方法和采煤工藝的重要依據。第二十六頁，共54頁。二、煤層頂底板一、煤層的頂底板㈠頂板根據頂板自然層位的巖性、厚度、與煤層的相對位置及垮落難易程度，可分為偽頂、直接頂、根本頂〔又稱老頂〕3種類型。偽頂：直接位于煤層之上，厚度一般在0.5m以下，極易垮落的巖層，經常在落煤時即隨同垮落。通常由炭質頁巖、泥質頁巖等強度較低的巖層組成，對頂板維護和煤炭質量有一定影響。有些煤層沒有偽頂。直接頂：位于煤層或偽頂之上，具有一定的穩定性，在支架前移或回柱后能自行冒落的巖層。一般為頁巖、砂質頁巖和粉砂巖等，是采煤工作面頂板管理的直接對象。第二十七頁，共54頁。二、煤層頂底板

一、煤層的頂底板㈠頂板——直接頂分類根據直接頂的強度及初次垮落步距，可將其分為4類。如下表所示：

類別指標ⅠⅡⅢⅣ不穩定頂板中等穩定頂板穩定頂板堅硬頂板主要指標強度指標D≤3031～7071～100＞120參考指標直接頂初次垮落步距/m≤89～1819～25＞25第二十八頁，共54頁。二、煤層頂底板

一、煤層的頂底板㈠頂板根本頂〔老頂〕：位于直接頂或煤層之上，通常為厚度及巖石強度較大，難于垮落的巖層。常有砂巖、砂礫巖或石灰巖等組成。根本頂在采空區上方懸露一定的面積后才能垮落，并且垮落后會給采煤工作面帶來很大的壓力，如果工作面支護不好，就會發生大冒頂傷人事故。根據直接頂的厚度與采高的比值K和根本頂的初次來壓步距L，將根本頂分為4級，如下表所示：第二十九頁，共54頁。一、煤層的頂底板——頂板——根本頂分級基本頂分級ⅠⅡⅢⅣ基本頂來壓顯現不明顯明顯強烈極強烈主要指標比值KK＞3～50.3＜K≤3～5L=25～500.3＜K≤3～5L＞50；K≤0.3L=25～50K≤0.3L＞50參考指標L/m第三十頁，共54頁。二、煤層頂底板

一、煤層的頂底板㈡底板可分為直接底和老底2種類型直接底：直接位于煤層之下的巖層。直接底堅硬、平整時，有利于工作面支護和采煤機工作；直接底松軟或遇水膨脹時，常出現底鼓，支柱插入底板。溜子和液壓支架一社困難等現象。老底：位于直接底或煤層之下的巖層。一般由砂巖或石灰巖等鞏固的巖層組成。第三十一頁，共54頁。二、煤層頂底板

一、煤層的頂底板采煤工作面是地下移動著的空間。為了保證生產工作的正常進展與礦工的平安，必須對采面進展維護，控制采面形成的礦山壓力。1、采面圍巖一般是指直接頂、根本頂和直接底，這三者對采面的生產有著重要的影響。2、采煤工作的直接維護對象是直接頂，直接頂的好壞將對生產和平安有直接的影響，例如：采面的初次來壓與周期來壓都是由于根本頂的活動而形成的。3、控制采面的礦山壓力顯然主要是控制根本頂的活動規律，這樣才能保證采面的平安。采面的支護對象是直接頂巖層，通過直接頂間接地對根本頂的活動起一定的控制作用。第三十二頁，共54頁。三、地質構造

一、地質構造的分類及對生產的影響煤層形成初期，一般都是水平或近水平的，并在一定范圍內連續分布。但是，后來受地殼運動的影響，使煤巖層的形態和產狀發生了變化。這些由地殼運動而造成的煤巖層空間形態的變化稱為地質構造。地質構造的形態多種多樣。概括起來可分為三種根本類型，即單斜構造、褶皺構造和斷裂構造。它們對煤礦平安生產影響很大。第三十三頁，共54頁。三、地質構造

1、單斜構造如果煤巖層大致向同一方向傾斜，這樣的構造稱為單斜構造。如下圖。單斜構造往往是其它構造的一局部，如褶曲的一翼或斷層的一盤。單斜構造在地殼中的存在狀態用產狀要素來表示，包括走向、傾向和傾角。第三十四頁，共54頁。三、地質構造

2、褶皺構造當煤巖層受地殼運動水平力的擠壓作用而產生彎曲，但仍保持著連續性，這種構造形態稱為褶皺構造。其中每一個彎曲局部稱為褶曲，它是褶皺構造的根本單位。如以下圖所示。褶曲的根本形態有兩種，即背斜和向斜。背斜：在形態上是一個中間向上凸起的彎曲，煤巖層從中心向兩側傾斜。向斜：在形態上是一個中間向下凹去的彎曲，煤巖層從兩側向中心傾斜。背斜向斜第三十五頁，共54頁。三、地質構造

2、褶皺構造褶皺構造對煤礦平安生產的影響：(1)褶曲常常造成煤層厚度、產狀的較大變化，給生產、平安造成困難；(2)褶曲核部一般裂隙發育，巖石破碎、易冒落，必須加強支護，否則，易發生冒頂，給頂板管理帶來困難。(3)褶曲核部，瓦斯極易在此集聚，可能會造成瓦斯突出，給平安帶來威脅。第三十六頁，共54頁。三、地質構造

3、斷裂構造 煤巖層受地殼運動的作用力而發生斷裂，失去了完整性和連續性，這種構造形態稱為斷裂構造。斷裂后，如果斷裂面兩側的煤巖層沒有發生顯著的位置錯動，則稱為節理后裂隙；如果發生了顯著的位置錯動，則稱為斷層。節理和斷層普遍存在于地層之中，與礦井建立和生產關系十分密切，尤其是斷層的影響更為顯著，以下主要介紹斷層構造。第三十七頁，共54頁。三、地質構造

3、斷裂構造⑴斷層的要素：斷層的性質和形態是由斷層面、斷層線、斷盤、斷距等要素組成。如下圖: 第三十八頁，共54頁。三、地質構造

3、斷裂構造——斷層——斷層的分類〔2〕斷層的分類方法常用的有以下兩種方法。①按斷層兩盤相對位移的方向，分正斷層、逆斷層和平移斷層〔又稱平推斷層〕。如下圖。正斷層：斷層的上盤相對下降，下盤相對上升的斷層；逆斷層：斷層的上盤相對上升，下盤相對下降的斷層；平移斷層：斷層的兩盤不是相對升降，而是在水平方向相對移動的斷層。

正斷層

逆斷層

平移斷層〔又稱平推斷層第三十九頁，共54頁。三、地質構造

3、斷裂構造——斷層——斷層的分類②按斷層面的走向與煤巖層走向的關系，分走向斷層、傾斜斷層和斜交斷層。走向斷層：斷層面走向與煤巖層走向根本平行的斷層。傾斜斷層：斷層面的走向與煤巖層的走向根本垂直，即斷層面走向和煤巖層的傾向根本平行的斷層。斜交斷層：斷層面的走向與煤巖層走向斜交的斷層。第四十頁，共54頁。三、地質構造

3、斷裂構造〔3〕斷裂構造對煤礦平安生產的影響1)煤巖層受斷裂構造的影響，頂板巖層的整體性受到破壞，強度降低，易于冒落，應采取措施，加強頂板管理；2)當斷裂面與工作面平行時，工作面易發生片幫切頂事故；當斷裂面與工作面斜交或垂交時，易發生冒頂事故； 3)斷裂帶地段是瓦斯、地下水的良好通道和積聚場所，當采掘工作進入該區域時，應加強管理，嚴防瓦斯、水災事故的發生； 4)斷層破壞了煤層的連續性，使巷道布置和采煤工藝復雜化，給煤礦生產平安帶來不利因素。第四十一頁，共54頁。煤巖層的產狀要素——地質羅盤第四十二頁，共54頁。第四十三頁，共54頁。三、地質構造

二、地質構造在煤層底板等高線圖上的反映1、單斜構造用煤層底板等高線圖求煤巖層產狀50607080ADBC第四十四頁，共54頁。三、地質構造

二、地質構造在煤層底板等高線圖上的反映2、褶皺構造褶曲形態是多種多樣的，其在煤層底板等高線圖上的表現形態也不同。水平褶曲的煤層底板等高線圖，為一組大致平行的直線。在這組直線中，如果兩側的等高線的標高大，中間的標高小，則為向斜；反之，則為背斜