煤矿地质与矿图

煤矿地质与矿图,教学目的,1、熟悉煤层的埋藏特征2、熟悉矿物与岩石3、掌握地质构造的概念及对煤矿安全生产的影响4、了解岩溶塌陷对煤矿安全生产的影响5、掌握矿图的识读,引子,在太阳系中，有一颗最美丽的行星蓝色的地球,地质学是研究地球的主要学科之一,夸克,基本粒子3,原子8,分子,聚集态1,地幔,大气层,水层,地壳,核,内核,地球,地球的演化与生命的起源,地球从形成到今天已经有46亿年。若以46亿年比作人类的一年，那么在这“一年”中，,地球形成于一年肇始的1月初；,地壳于2月凝结（38亿年前）；,原古海洋在3月产生；,最早的生命诞生于4月，但它们留下化石则已是5月间了；,12月中旬时，恐龙成为当时地球上的主宰；,灵长类的踪迹晚至12月26日才出现；,作为一代天骄的人类历史，如以300万年计，则直到12月31日“傍晚”的“6点24分”，方才姗姗来迟。但却恰好赶在“除夕”之夜的新闻联播之前，成为这一“年”内最具爆炸性的新闻,第一节煤矿地质与矿图,一、煤层的埋藏特征1、煤层的形态与结构(请看视频）煤是由古代植物遗体经过复杂的生物化学、物理化学作用转变形成的。和其他沉积岩一样，层状埋藏，层位连续，但由于受到沉积条件影响，成似层状和非层状。如藕节、串珠或瓜藤等。2、煤层的厚度煤层分三类：薄煤层、厚度1.3m以下。中厚煤层、厚度1.3-3.5m厚煤层、厚度3.5m以上。,3、煤层的顶、底板岩石煤田形成后，覆盖在煤层上面的岩层叫顶板；垫在煤层下面叫底板。顶底板岩层有泥质页岩、砂质页岩、炭质页岩、砂岩和石灰岩。顶底板岩层的强度决定它的稳定性、冒落性和膨胀性顶板分为伪顶、直接顶和老顶。底版分为直接底和老底。,二、矿物与岩石,1、矿物是一种或几种元素在地质作用下形成的自然产物。通常由无机作用所形成的均匀固体，也有的呈液态和气态。,金刚石,蓝宝石,海蓝宝石,自然金,2、地壳的物质组成,1）岩浆岩：是指由高温熔融状态的岩浆喷出地表或侵入地壳的上部逐渐冷却、凝固而形成的岩石。又称火成岩。（视频）,西岳华山花岗岩,2）沉积岩：沉积岩是指在地壳表层环境中形成的岩石。,3）变质岩：变质岩是地壳内已经形成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，受到高温、高压作用或岩浆侵入，使原有岩石的矿物成分、结构发生部分或全部变化而形成的一种新岩石。,变质岩的形成过程,接触带,变质带,(高温),长岛石英岩,3、常见的沉积岩,1）碎屑岩分为火山碎屑岩和正常沉积碎屑岩，如砾岩、角砾岩、砂岩、粉砂岩等。2）粘土岩由50%以上的颗粒直径小于0.01毫米的粘土矿物组成的岩石，如粘土、泥岩、页岩等。3）化学岩及生物化学岩，如碳酸岩盐，硅质岩，铝质岩等。,三、地质构造,在地壳运动过程中，岩石改变了原始的埋藏状态，产生一定的变形和变位，形成新的结构称为地质构造。1、单斜构造煤层在地壳中赋存的空间状态及展布方向称为煤层的产状，是井下巷道布置的依据。常用走向、倾向和倾角表示。(1）走向：在倾斜煤（岩）层面上任意一条水平线称为走向线,走向两端所指的方向就是走向。,（2）倾向：在倾斜面上与走向线垂直的向下延深的直线叫倾斜线。倾斜线的水平投影所指的方向称为倾向。（3）倾角：倾斜层面与水平面夹角。按煤层倾角大小分四类：近水平煤层8缓倾斜煤层=825倾斜煤层=2545急倾斜煤层45,2、褶皱构造,岩层受到水平力的挤压发生波状弯曲，但仍保持岩层的连续性和完整性的构造形态称褶皱构造。褶皱构造中每一个弯曲为一个褶曲，是褶皱构造的基本单位，分向斜和背斜两种形态。,褶皱构造应力示意图,褶曲对生产影响,（1）增大开采难度。（2）给顶板管理带来困难。（3）容易引起瓦斯事故（4）易发生水灾事故。,3、断裂构造岩层受到地质力的作用破坏了连续性和完整性。叫断裂构造。若断裂面两侧的岩层没有发生相对位移称为裂隙。若断裂面两侧的岩层发生了相对位移称为断层。,1）断层按两盘相对位移分类：,（1）正断层：上盘相对下降，下盘相对上升的断层。（2）逆断层：下盘相对下降，上盘相对上升的断层。（3）平移断层：两盘在同一水平上相对移动。2）根据断层走向与煤岩层的关系分为走向断层、倾向断层和斜交断层。,3）断层对煤矿生产的危害,（1）影响工作面和巷道布置。（2）在富水矿井，采掘工作面接近断层破碎带引起透水事故。（3）易发生煤与瓦斯突出。（4）易发生冒顶事故发生。（5）会使工作面布置不规则，造成无效进尺。,3、陷落柱,陷落柱是因为煤系地层下部有厚度很大的可溶性岩层，这些岩层在有侵蚀性的地下水作用下形成较大的岩溶空洞，当空洞大到一定程度时，其上部的煤岩层受重力作用发生塌陷。因为塌陷体的剖面似一柱状，所以称为陷落柱。（视频）1）陷落柱的特征平面形态多呈椭圆形、浑圆形2）采煤工作面遇到陷落柱的预兆（1）煤岩层产状发生变化。（2）裂隙和小断层增多。（3）出现煤的氧化。（4）涌水量增加。（5）岩块挤入煤层。,陷落柱对煤矿安全生产的影响,（1）使煤炭储量减小。（2）陷落柱破坏了煤层的连续性。（3）使生产组织复杂化。（4）在富水矿区，可将地下水导入井下，对矿井安全生产极为不利。,四、岩浆岩侵入,（1）岩浆岩侵入煤层，破坏了煤层的连续性，减少了煤炭储量，妨碍采掘工作的顺利进行。（2）影响煤矿生产的其他地质因素。（3）矿井瓦斯。（4）地温。（5）矿山压力。,五、矿图基础知识,1、地形地质图2、煤层底板等高线图3、井上下对照图4、采掘工程平面图5、通风系统图6、井下避灾路线图7、供电系统图,（一）井田区域地形图,1、概述井田区域地形图是反映井田范围内地物和地貌的综合性图纸。地形：包括地物、地貌地物：地球表面上的自然物体和人工建（构）筑物。如森林、河流、道路、房屋。地貌：地球表面高低起伏的自然形态。如高山、丘陵、平原、洼地。井田区域地形图上的主要内容：井田区域范围内的地物、地貌比例尺：1：20001：5000,2、地物和地貌符号在地形图上，为了便于识读和应用，各种物和地貌是一其相似的几何图形或地形图图式中规定的符号来表示。地形图图式：各种比例尺地形图的符号，图廓形式，图上和图边注记字体的位置与排列等，都有一定的格式，这种规定的格式总称为图式。地形图符号包括：地物符号、地貌符号、注记。,3、地物符号地形图上的地物符号，分为比例符号、非比例符号、半比例符号、填充符号四种。1）比例符号：地物的轮廓按比例缩绘如房屋、果园、树林、江河等。2）非比例符号：地物的轮廓很小，无法按比例缩绘如：测量控制点、钻孔、井口、烟囱等。3）半比例符号：长度按比例，宽度不按比例，又称线状符号如管线、路线。4）填充符号：填充说明的符号如旱地、菜地。,4、地貌符号各种地貌，用等高线或特殊符号表示。1）地形等高线的概念：地形等高线：地面上的高程相等的各相邻点所连成的闭合曲线。2）等高距、等高线平距：等高距：相邻两条等高线的高程之差，称为等高距。（或等高线间隔）等高线平距：相邻两条等高线在水平面上的垂直距离。同一地形图上的等高距相同，平距越小，地形坡度越大；平距越大，地形坡度越小。基本等高距：根据不同的区域，不同的比例尺规定的等高距称为基本等高距。,等高线原理图,（二）煤层底板等高线图1概述1）概念及原理将各煤层底板等高线，用标高投影的方法，投形到同一水平面上，按一定比例和规定的线条、符号绘制而成的图纸称为煤层底板等高线图。2）主要反映内容：煤层产状、地质构造3）用途（1）采区规划（2）储量计算（3）构造预测4）比例1：2000,2煤层产状三要素：走向、倾向、倾角1）煤层走向煤层底板等高线的方向，即为煤层的走向用方位角表示。2）煤层倾向在水平面内，垂直煤层底板等高线由高到底的方向，即为煤层倾向，用方位角表示，并与走向相差90。3）煤层倾角煤层倾斜线与倾斜线之间的夹角即为煤层倾角。规定：为确保走向的单一性，煤层的走向比煤层的倾向小90。,3煤层构造形状1）单斜构造在一定范围内，大致向一个方向倾斜的煤层，称为单斜构造。2）穹窿构造，盆地构造3）曲构造煤层核部、冀部、轴面、轴线、枢纽。,4）断层构造（1）断层概念概念：煤层受力后发生断裂并发生明显的相对位移形成的构造形态，标为断层。（2）断层要素断面、断盘、断面交线、断距。（3）断层的性质正断层、逆断层。（4）断层煤层底板等高线的特征正断层煤层底板等高线的特征：煤层底板等高线遇断面交线中断，断面交线之间，等高线缺失。逆断层煤层底板等高线的特征：煤层底板等高线遇断面交线中断，断面交线之间，等高线重叠。,（5）断距地层断距、水平断距、落差。落差：断层上下盘同一煤层地板对应点之间的垂直距离，即为落差。（6）断层产状走向：断面交线上高程相等点的连线方向，即为断层的走向。倾向：在水平面上，垂直断层走向由高到底的方向，称为断层的倾向。倾角：断层面与水平面的夹角（最大锐角）。,（三）采掘工程平面图1概述1）概念采掘工程平面图是将开采煤层或开采分层内的实测地质情况和采掘工程情况，采用正投形的原理，投形到平面上，按一定比例绘制出的图件。2）内容（1）井田、采区范围；（2）各种巷道；（3）回采工作面；（4）钻孔、导线点；（5）区域（某项）位置；（6）地面、地物、地段；（7）邻矿采掘工程情况。3）比例1：10001：2000,2采掘工程平面的识读井巷按用途分：开掘巷道、准备巷道、回采巷道。a.开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务