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第十章煤矿常用地质图件 煤矿设计 建设和采掘生产所依据的地质情况 通常由煤炭资源勘探地质报告 建井地质报告 矿井地质报告及各种地质说明书等反映出来 这些报告中包含各种地质图件 是矿井必不可少的基础资料 煤矿综合地质图件常用的有井田地形地质图 地层综合柱状图 岩煤层对比图 地质剖面图 水平剖面图 煤层底板等高线图和煤层立面投影图 其中地质剖面图 煤层底板等高线图 水平切面图是矿井地质三大基本条件 本章主要讨论集中综合地质图件的比例尺 图面内容 识读和编制方法 以及在煤矿设计 建井和煤矿生产中的用途 第一节地形地质图 地形地质图的内容地形地质图是反映一个地区地形及地质情况的综合图件 它是在地形图上用不同的颜色 花纹及规定符号 把地表上各种地质体按比例尺缩小后垂直投影到平面上的一种图件 是地质勘探部门提交的地质报告中所附的一份主要地质图件 是地质人员以地形图为底图 经过野外地质填图 地质测量 后编制而成的 地形地质图的用途 地形地质图是矿井设计 煤矿生产中不可缺少的基本图件 用它可以选择矿井地表运输路线 供水路线 划分井田边界 确定井口位置 工业广场 建筑物的位置 编制井上下对照图 研究地表和地下采煤的相互影响 规划地表防治水工程的基本图件 在国土资源调查 环境治理 生态保护 水利建设 铁路 公路建设 国防建设等工作中 都要用到地形地质图 矿区地形地质图的编制方法 矿区地形地质图是以地形图作为底图进行编制 地形图是测绘部门编制的 可从省测绘局 或国土资源厅 收集或购买 个别地方当需要大比例尺的地形图 如1 1万以下 需要测绘队或地质队进行测绘 作图步骤 野外地质调查中按照一定的网度布置测线 在测线点上 将各种地质体和地质构造等地质情况进行记录 含采集岩矿标本 用经纬仪或平板仪将各观测点的坐标数据测定出来 再标注在地形图上 地质条件复杂时或者在矿体和围岩的边界上要适当加密观测点 有些地方浮土覆盖了岩层 埋藏不深时 可以通过山地工程 槽 井探 揭露地下基岩 以便确定地质界线 外业结束后 在室内进行岩矿鉴定 分析研究 综合整理工作 最后编制成图 各种地质现象在地形地质图上的表现 水平岩层在地形地质图上的的表现水平岩层或水平地质界面的出露界线是水平面与地表面的交线 水平岩层的露头形态与地形等高线一致或重合 地势高处 出露新地层 地势低洼处出露老地层 直立岩层在地形地质图上的的表现 直立岩层的岩层面或地质界线与地面的交线位于同一个铅直面上 露头各点的连线的水平投影都落在一条直线上 因此无论地形平坦还是起伏 直立岩层的地质界线在地质图上是一条切割等高线的直线 倾斜岩层在地形地质图上的的表现 倾斜的岩层或其它地质界面的露头线 是一个倾斜面与地面的交线 它在地形地质图上和地面上都是一条与地形等高线相交的的曲线 在地形沟 谷处 岩层露头或地质界面 在平面图上呈现 V 字形 由于岩层产状的关系 在地形地质图上 V 字形的特点是不同的 倾斜岩层在地形地质图上的的表现 一 岩层倾向与地形坡向相反时 地层界线的弯曲方向 V 字形弯曲尖端 和地形等高线的弯曲方向相同 但地层界线的弯曲程度比地形等高线的弯曲度小 V 字形露头形态 如右图 倾斜岩层在地形地质图上的的表现 二 岩层倾向与地形坡向相同 而且倾角大于坡角时 地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相反 V 字形露头形态如下图 倾斜岩层在地形地质图上的的表现 三 岩层倾向与地形坡向相同 而且倾角小于地面坡角时 地层界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相同 但地层界线的弯曲度比地形等高线的弯曲度大 如图10 3岩层倾向与地形坡向相同时 V 字形露头形态 如图10 4岩层倾向与地形坡向相同 岩层倾角小于坡角 V 字形露头形态 作图法求岩层的产状 在地形地质图根据 V 字形和地形等高线的关系的特点来判断倾斜岩层的产状要素 作图法 如果同一地质界线与一条地形等高线相交于两点 则连接这两个交点得到一条直线 就是该岩层的走向线 如果同一地质界线与两条地形等高线分别相交 则得到两条不同标高的走向线 从高的走向线向低的走向线引垂线 由高向低的方向即岩层的倾向 根据平距和两条走向线的高差 通过作图就可以做出该岩层的倾角 不同地质构造在地形地质图上的表现 1 各种褶曲在地形地质图上的表现 水平褶曲枢纽产状水平的向背斜 其两翼地层在地质图上的表现呈对称的平行条带出露 核部只有一条单独出现的岩层 倾伏褶曲在地形平坦的条件下 其两翼地层在地质图上的表现呈对称出露 但不是平行条带 而是似抛物线形 向一个方向封闭 另一个方向撒开 短轴褶曲在地形平坦的条件下 其两翼地层在地质图上的表现呈对称出露 其形状近于长椭圆形出露 穹窿与构造盆地在地形平坦的条件下 其岩层露头在地质图上呈圆形或椭圆形 如果地形有起伏 情况就复杂了 原来是平行的岩层露头变得弯曲不平行了 当时其对称重复的规律仍然存在 在地形地质图上求断层面的产状要素 1 如图 红色的是地形等高线 蓝色的是地层界线 出露的地层由O1 O2 O3 S1 地层被断层F切断 并发生错开 由地层的对称重复 该处是一个背斜构造 断层面在河谷中呈现 V 字形 该 V 字形与地形等高线的凸起方向是相反的 根据相反相同的规则 断层面是向南西方向 SW 倾斜的 即与河谷的倾斜方向相同 从断层的右侧出露的相同地层要比左侧的宽 说明右侧是上升盘 左侧是下降盘 断距示意图 求铅直地层断距 在垂直于地层走向剖面上 断层两盘同一岩层的同一层面之间的铅直距离称为铅直地层断距 如图4 38之hg 在地质图上 只要在断层任意一盘作任意一层面任意一高程线的走向线 延长该线穿过断层面到达另一盘 与另一盘的同一层面相交 该交点的标高与未延长前的走向线标高差即为铅直地层断距 如图4 39 在断层的右盘 东南盘 地质界线 泥盘系顶面 与300m的走向线AB 延长到另一盘 与同一地层界线相交于G点 G点标高为250m AG代表左盘 西北盘 泥盘系顶面250m的走向线 两走向线的标高差50m 即为该断层的铅直地层断距 测定水平地层断距 在垂直于地层走向剖面上 断层两盘同一岩层的同一层面之间的水平距离称为水平地层断距 如图4 38之hf 在地质图上的断层两盘分别绘出同一层面等高的两条走向线 两条走向线的垂直距离即为水平地层断距 如图4 39 在断层的右盘 东南盘 做出地质界线 泥盘系顶面 与300m的走向线AB 在断层的左盘 西北盘 做出地质界线 泥盘系顶面 与300m的走向线MN 两走向线 即直线AB MN 间的垂直距离hf距离为1cm 按比例尺换算实际距离为500m 求地层断距 垂直于地层走向剖面上 断层两盘同一岩层的同一层面之间的垂直距离称为地层断距 如图4 38之ho 按如上作图法求出hg hf后 还要求出岩层的真倾角 则tg hg hf 则按公式ho hgcos 或ho hfsin 求出ho 第二节地质剖面图 地质剖面图的内容地质剖面图是矿井内沿某一方向地壳的铅直方向上的地质情况按一定比例尺缩小绘制成的图件 在地质勘探时期 多数沿着垂直地层走向的勘探线来制作的 因此称作勘探线剖面图 地质剖面图是根据剖面线上个勘探工程和井巷工程所揭露的地质资料和天然露头资料编绘的 地质剖面图的编制方法 矿井生产使用的地质剖面图多数是根据实际资料编制的 也可以根据地形地质图 煤层底板等高线图 水平切面图编制 根据实际资料编制地质剖面图 1 确定图幅及编图方位根据剖面长度和比例尺来确定 剖面方位是用尖头加方位角 或象限角 表示 标注在图纸一端的上方 习惯上左端为西和南 右端为东和北 中间剖面的方向有变化 要在改变处注明方位 2 绘制水平标高线 按照图的比例尺 绘出现互平行 等间距的水平线 每条水平线的两侧均注明标高值 一般1 2000 每50m一条 1 5000 每100m一条 如果矿井的开采水平不是整倍数的标高线 还要内插出各个不同水平的开采水平标高线 水平标高线的数量由剖面深度决定 3 选定基准线 选取位于剖面中央 或其附近 的经纬线或钻孔中心为基准点 在剖面图上绘出该点位置 并通过该点绘铅垂线 与水平标高线垂直的直线 作为基准线 如果剖面线长度大 也可选取两条以上基准线 4 投绘地形 地物及经纬线 依据地形地质图或地形图 将剖面切过的所有地形等高线点 分别按其标高值和与基准线的水平距离 投绘到剖面图上 然后用圆滑曲线连接各点 5 投绘勘探工程 依据地形地质图将剖面线上的钻孔 生产小窑 老窑口 坑探工程等按标高 与基准线水平距离 投绘到剖面图上 剖面附近的钻孔先按地层走向投绘到剖面线上 再按原标高绘制在剖面图上 并标注每一工程的编号 标高 终孔深度 如图10 22中的钻孔CK1不在 剖面上 先将钻孔按岩层的走向线延长至 剖面上 然后向剖面图作钻孔的中心线 其见煤标高为 80m 在剖面图中的 80处作一标记 6 投绘井巷工程 剖面所切过的井筒 石门 上下山 和煤巷等均按其标高或基准线的距离 投绘到剖面图上 对附近的巷道投绘到剖面图上 用虚线表示 可按附近的巷道与剖面线是平行 斜交关系进行投影 如图10 22中的一石门 与 剖面平行 则从一石门的起点 终点向下投影 其石门的长度保持不变 三石门与 剖面线斜交 则从三石门的起点 终点向下投影 其石门在剖面图中的长度要比实际的石门的长度要短 二上山也与 剖面线斜交 从二上山的起点 终点向下投影 二上山在剖面图中的长度要比实际的上山长度要短 坡度增大 所有投影的巷道剖面图中均用虚线表示 7 投绘地质资料 1 将投绘到剖面图上的各种勘探工程 井巷工程所揭露的地质资料的地层界线 煤层 标志层 岩浆岩体 断层等分别按其深度 与测点的距离或标高并以其在该剖面上的倾斜方向和角度会在相应的钻孔中心线上或坑探工程及巷道的切面上 当需要附近的工程的地质资料时 可采用走向延伸法投绘 如一石门中断层F1按走向延长至 剖面线 与剖面线相交于a点 a点标高于一石门标高相同 为 110m 则从a点向剖面图投影 在 110m水平线上得到a 点 根据断层F1的倾斜方向和真倾角换算出沿 剖面线的视倾角 可以做出F1断层在剖面图中的形态 7 投绘地质资料 2 如三石门与 50m回风巷标高相同 将三石门中见到的B4煤层沿走向延伸 与 剖面线相交于b点 将b点向剖面图投影 与 50m水平线相交于b 根据B4煤层的走向和真倾角换算出沿 剖面线的视倾角 可以做出B4煤层在剖面图中b 的形态 二石门与 剖面线相交于c点 且已知二石门B4煤层与 剖面线的距离 煤层的真倾角50 二石门的标高为 110m 根据这些条件作辅助剖面图 见图10 22 1辅助剖面图 可以得到B4煤层在剖面图中的标高为 87m 将c点投影到剖面图中与 87m水平线相交于c 点 该点就是B4煤层地板在剖面图中的一个控制点 图10 22 1辅助剖面图 图10 22 1辅助剖面图 8 连接地质界线将各种实际资料投绘到剖面图上后 将剖面图上的同一煤层 同一地层分界线 断层 按分析的构造形态进行连线 即得到地质剖面图 9 加工整理根据有关要求 对图件进行清绘 着色 加工 去掉不必要的标记 最后成图 褶皱地区铅直剖面图的绘制方法 分析图区地形和褶皱特征 分析注意地层界线的弯曲是与岩层产状和地形的影响有关 还是与次级褶皱有关 如是次级褶皱 应在剖面上反映出来 选定剖面位置 剖面线应尽可能垂直褶皱轴迹的延伸方向 并通过全区主要褶皱 剖面线应标绘在地质图上 用于地质图相同的比例尺绘制剖面图 并绘制出地形剖面 用与地质图相同的比例尺 1 10000绘制出A B剖面的地形剖面图 如图2 在剖面线上和地形剖面上用铅笔标出所通过的褶皱位置 背斜用 向斜用 符号表示 除明显的褶皱外 对剖面附近可能隐伏延展到剖面切过处的次级褶皱 也应将轴迹线延长到与剖面线相交处 画出不整合面后 画不整合面以上的地层和构造 然后再画不整合面以下的地层和构造 被不整合面掩盖的地质界线T11和T12的界线 顺其延伸趋势延至剖面线上 相交于某点m 再将此点投影到不整合面上 从此点绘出不整合以下的地层界线和构造 2 将地层的投影点 按照标示的地层产状 倾角 做出其地层界线来 如果告诉轴迹的倾伏角和岩层两翼的倾角 通过作图法可以做出褶曲的转折端的形态 其做法如图6所示 本例中未告诉轴迹的倾伏角 可据两翼同一岩层厚度基本不变的前提 在地表处的岩层倾角按所测值绘制 向深处则加以适当修正 使之与主要产状协调一致 3 整饰地质剖面图 将褶皱被剥蚀的部分用虚线进行表示 第三节煤层底板等高线图 煤层底板等高线图是煤层底界面等高线的水平投影图 即将某一煤层底界面与一系列等间距的水平面相交所得到的一组不同标高的等高线 投影到同一水平面上 按一定比例尺缩小绘制而成的图件 煤层底板等高线反映煤层的空间构造形态特征 故又称为煤层构造平面图 通常还做储量计算图 所以不少煤矿统称为煤层底板等高线及储量计算图 一般在倾斜 缓倾斜煤层的矿井都必须编制这种图件来表示煤层的产状和构造形态变化情况 煤层底板等高线图的用途 是煤矿进行开拓布置 井巷工程设计 编制生产计划 安排采掘生产 分析地质构造 布置生产勘探 进行储量计算的基础图纸 一 煤层底板等高线图的内容 反映一个井田的 全矿井 的煤层底板等高线图比例尺多采用1 5000 1 2000 一个采区或一个工作面的煤层底板等高线图比例尺多采用1 2000 1 1000 其内容有以下几个方面 1 勘探阶段的内容经纬线 指北线 井田边界 勘探线及钻孔 2 煤矿生产的内容井筒各种生产巷道 小窑 采空区范围 3 煤层露头线 氧化带线 煤层缺失区 岩浆侵入区 河流冲刷 陷落柱边界 4 煤层底板等高线 每层等高线都注有标高值 5 见煤钻孔 煤层小柱状 煤质分析数据 6 储量块段 编号 煤层平均倾角及厚度储量分级 7 构造特征 断层上下盘迹线 向背斜轴 二 煤层底板等高线图的编制方法 1 以实际资料编制煤层底板等高线图钻孔资料为例介绍构造等高线图的绘制方法 1 换算煤层的底面标高 如某一煤层 在地质勘探阶段所打的钻孔资料中 可以找到这层煤底板的见煤深度和钻孔的地面标高 用地面标高减去见煤深度就是该点的煤层底板标高 如图 ZK 1孔煤层的底板标高为 375 320 55m 其他钻孔中煤层底板标高的换算办法相同 将计算结果标在地形图中的各个对应的点上 钻孔附近 2 分析煤层底板高程的变化规律 找出煤层底板的最高点或最低点及高程突变位置 往往是可能存在断层的显示 分析高程的变化趋势 初步确定构造形态类型和枢纽或脊线 槽线方位 如上图 ZK 3孔为最大值85m 向北西 南东方向变低 可以看出该点是一个背斜 背斜向北东方向倾伏 向北东方向标高减小 沿ZK 3 ZK 5 ZK 8方向就是枢纽或脊线的位置 3 连三角网 从脊线的最高点开始 向相邻点连线 构成多个三角形 连线时 要尽量垂直岩层走向 即在距离近 高差较大的方向上连线 避免将不同翼上的点相连 以避免歪曲构造形态 4 用插入法求等高线点 可以用平行线法 计算法 5 绘等高线 以平滑曲线连接相同的高程点即得出等高线 连线时 要从最高 或最低 线向外依次完成 要注意相邻等高线的形态与之相协调 要注意高程的突变 可能是断层引起 如下图所示 将用内插法得到的整数值的等高线点 50 60 70 80m 标注在图上 用圆滑曲线将同标高的点连接起来 就得到了构造等值线图 根据井巷贯彻编录资料编制 根据井巷贯彻编录资料编制沿井巷方向的局部剖面图 绘出断层与其上下盘同一煤层底界面的交点 然后依据剖面图编制断煤交线 如图10 31 通风上山 运输上山见到同一条断层 其上盘的断煤交点分别为a b 下盘的断煤交点分别为c d 各交点离开测点301 302的水平距离分别为L1 L2 L3 L4 将各交点按距离绘制到煤层底板等高线图上 再连接同一盘断煤交线点 就得到断层的形态 利用井下断层揭露点的断层产状绘制断煤交线 已知条件 如图10 32所示 150m顺槽 沿煤层底板打的水平巷道 在a点见到一条断层的上盘 断层产状倾向202 倾角45 垂直断层走向剖面上的断层落差是17m 实测煤层的产状的倾向158 倾角30 1 先绘制上盘的煤层底板等高线和断层面等高线 顺槽的方向即为 150m的煤层底板等高线 过a点按断层的产状倾向202 做出 150m的断层面等高线 等高线的间距为50m 以50m为直角边 做两个直角三角形 使该直角边的对角分别为30 45 得到三角形ABC和三角形DBC 则AC为煤层 150m 200m等高线间的平距 DC为断层 150m 200m等高线间的平距 分别在煤层 断层的倾向方向上做出 200m的等高线 2 煤层和断层 200m的等高线相交于b点 连接a b两点 就得到断层的上盘断煤交线 3 根据垂直断层走向剖面上的断层落差是17m 做辅助剖面 做一个直角三角形 使其中的一条直角边 垂直方向上 为17m H 根据断层倾角45 做出另一条直角边 其长度也为17m e 即断层的水平断距 平错 从a点沿断层的倾斜方向量取af等于17m e 得到f点 过f点作ab的平行线fd 即为断层下盘的断煤交线 4 断层上盘的 150m走向线与fd直线相交于b点 过b点作上盘煤层的 150m等高线的平行线 即为下盘煤层的 150m等高线 断层上盘的 200m走向线与fd直线相交于d点 过d点作上盘煤层的 200m等高线的平行线 即为下盘煤层的 200m等高线 根据地质剖面图编制煤层底板等高线图 准备好地质剖面图和其它的各种地质资料 准备底图 根据编图范围和比例尺确定图幅 绘好坐标方格网 注明经纬线的坐标值 标出指北线 根据坐标把勘探线及钻孔展绘在煤层底板等高线图上 注明钻孔 见煤标高 煤层真厚度 将每一剖面图上煤层底界面与各高程线的交点 以及与断层的的交点 包括上盘和下盘的断煤交线点 分别投绘到底图的相对应的剖面线上 并注明个点的标高值和断层代号 如果勘探线剖面图上有断层时 将断层上下盘与煤层底板的交点投影到各自的剖面线上 将各剖面上同一断层的上盘断煤交线点和下盘断煤交线点分别相连 绘制出上下盘断煤交线的大致位置和方向 参照地形地质图 地质剖面图及其它的有关图件的地质构造形态 将各剖面上属于断层同一盘的煤层底界面相同标高点按一定构造形态用圆滑趋向相连 即得到煤层底板等高线图 如果钻孔见风氧化带 将风氧化点相连 得到煤层的风氧化带 三 各种地质现象在煤层底板等高线图上的表现 1 单斜构造 2 褶皱构造 3 断层 断距的做法 FG是断层的走向线 是断层的走向断距 GH是断层的倾向线 沿断层下盘 200m等高线延长至上盘 与上盘断煤交线相交于B B点内插标高为180m 则AB两点的标高差即200 180 20m 是断层在 200m等高线上的落差 将同名等高线向对盘延长 如图中的AB CD 这两条直线之间的垂直距离AE即断层的地层断距 第四节水平切面图 水平切面图 是沿某一开采水平编制的 反映该水平全部地质情况和井巷情况的图件 用途 它是进行该水平开拓布置巷道设计和掘进施工的主要依据 是倾斜急倾斜多煤层矿井必备的主要图件 反映的内容 位于该水平的井底车场 运输大巷 石门及煤巷和所有航道 穿过该水平的全部地表和井下钻孔 该水平切过的所有煤层 标志层 含水层 地层分界线 煤层水平厚度 产状 褶曲 断层 经纬线 地址剖面线 井田边界等 怎样阅读水平切面图 1 先看图名 经纬线 指北线 巷道及勘探工程内容2 煤层产状的确定1 走向 水平面与煤层的交线 煤层的延展线 即煤层的走向 2 倾向 由符号标记箭头所指倾向 若没标明 则下部煤层至上部煤层方向即是煤层倾