煤矿地质基本知识课件

煤矿地质基本知识，山东煤矿安全技术训练中心矿业教务科高-胡安，煤矿地质基本知识，1，煤层的埋藏特性，(1)煤层形成的煤层是地壳运动的产物，在地壳缓慢下降的过程中，泥炭层通过煤化作用转化。(1)沼泽中植物遗骨堆积的泥炭形成速度和地壳沉降速度大体一致，泥炭层持续增厚，长期保持平衡状态，可能会产生厚的接缝或厚的接缝。(2)当地地壳沉降速度大于植物遗骨堆积速度时，植物如果供应不足，也会停止泥炭积累，在原泥炭层上堆积泥沙形成的碎屑沉积物，起到煤层顶板或煤层的矸石作用。(3)当地的贝壳沉降速度低于植物遗骨堆积速度，沼泽供水条件逐渐困难，植物遗骨堆积中断，原来堆积的泥炭层也受到风化和侵蚀，可以形成薄煤层。(b)、煤层顶部、底缝顶部、底岩的特征、强度和水直接影响采煤工作，是确定巷道支护方法、选择采空区处理方法的重要基础。1)屋顶：根据岩性、厚度和采煤过程中容易倒塌的程度，屋顶可以分为三种类型。(1)假顶：位于煤层正上方，厚几厘米至10厘米的炭质泥岩富含植物化石，在采煤过程中往往不能轻易保持。(。(2)直接顶：复盖在仿屋顶上的岩层，通常是几米厚的粉砂岩、页岩、泥岩等，比仿屋顶稳定，在采煤过程中，经过一定时间后，往往会自行崩塌，少数砂岩层需要人工解除。(3)路基：位于直系之上的岩层一般为厚砂岩、财阀或石灰岩，过了采空区后不会轻易崩塌，只会发生平缓的变形。(。2)背板：分为直接地板和老底嘉两种类型。(1)直接底：煤层正下方的岩层。厚度几十厘米，富含植物根化石的泥岩和泥岩。这块岩石在水肿的时候容易膨胀，会损坏运输路线或道路支撑。(2)老底嘉：直接底部，经常是厚卵石或石灰岩。煤层顶部、底部的发育程度受当时的沉积作用和后期的构造运动影响，因此不同地区煤层的顶部和发育程度不同，某些煤层的顶部和发育程度良好，有几种类型的顶面，有些煤层缺乏某种类型的顶板或底板。(c)煤层结构意味着煤层是否包含岩石夹层。煤层结构有两种类型。简单的结构缝，即煤层，没有矸石层。复杂的结构煤层，即煤层，包含矸石层，复杂的结构是由地壳波状振动运动形成的。(d)煤层的形态是指煤层赋存的几何状态。根据分层的连续度，以及可开采面积与不可恢复面积的比例，煤层的形态分为：1、带层位的煤层在一个井田范围内连续形成层位，层位稳定，厚度小，具有一定的规律性。2、像分层煤层：煤层比较稳定，有一定的连续性，煤层厚度变化较大，没有一定的规律性。分层煤层包括莲藕、珠子、藤条等。3、不规则煤层：连续性很差，分叉末端断裂现象普遍；煤层的厚度经常变化，可以局部开采，可以不规则地跟着走。常见的不规则煤层有鸡场形状、扁豆形状和伦蒂古利斯。(5)煤层厚度根据煤层结构分为：(1)总厚度：煤层顶部和底部之间的煤分层和针石层的厚度之和。(2)有益的厚度：煤层顶部和底部之间煤的分层厚度之和。(。(3)允许厚度：国家规定的最小允许厚度以上的煤层厚度之和。煤层厚度相同，采煤方法也不同。厚度可分为三类。薄接缝13m中厚接缝13 35m厚接缝35m厚接缝一般为厚度超过6m的接缝称为特厚接缝。第二，地质结构及其对煤矿生产的影响，(1)岩石地层的生产要素岩石地层的空间位置和输出状态称为岩石地层的生产状态，一般表现为地层的方向、趋势和倾角等生产三要素。1，煤层层和水平面的线称为移动线，线的方向就是方向。2，倾向：在煤层水平向线垂直，向下深入的直线称为坡度线，坡度线水平投影指向的方向称为煤层的倾向。3，倾斜：煤层水平与水平面之间的锐角。煤矿生产中岩石生产要素的重要性：地下道路很多，但基本上根据岩石生产布局。有集中运输车道、水平车道、工作面车道、回风车道等的道路。朝向的道路是石门、山丘、山下、开放的切口等。煤层倾角的大小对采煤方法的选择有很大影响。像倾斜、缓倾斜的煤层一样，一般使用长壁采煤法。近水平煤层一般采用倾斜长壁采煤法。急倾斜煤层可用作反相采煤方法等。此外，地下道路的布置、坡度通常与煤层的倾角有关(如有必要)。(b)褶皱构造弹被地壳运动引起的地应力推挤，但仍保持连续完整的构造形式。褶皱结构的弯曲称为褶皱结构。1、皱纹的基本形式皱纹，有两种基本形式。(1)背脊：岩层向上弯曲，核部为旧岩层，两侧为新岩层，新岩层对称地重复，两个翅膀岩层相对。(2)倾斜：岩层向下，核部为新岩层，两侧为旧岩层，旧岩层对称重复，两益岩层相对。2、褶皱结构与煤矿生产的关系(1)大褶皱一般在煤田普查中得到确认，它可以起到井田的边界作用，是矿山开发系统部署的重要证据。地区大坡度埋藏深度大，因此气体含量高，大型配角比较浅，气体含量低。但是大型anticline的中和面上下气体含量不同，而中和面以上经常有肠断，气体泄漏较多，内容物低，中和面以下高。大斜坡屋顶压力总是有增加现象，岩石容易破碎，容易倒塌，需要加强支撑。否则，屋顶坠落、切面等事故很容易发生，对屋顶管理造成很多困难。有瓦斯爆炸的矿山，倾斜轴是瓦斯爆炸的危险区域。由于斜井的初级结构比较发达，气体比较集中，因此在强气体压力和顶板压力下，经常容易发生瓦斯爆炸。(2)中型褶皱往往是大型褶皱结构的一级结构。中型皱纹是考虑矿区布局的主要依据。(3)小皱纹。矿山中的一些小褶皱一般对气体影响不大，但煤层的厚度不同。有些地方突然雨后，不能继续原有的采煤方法，必须改变采矿高度或分层开采；有些地方突然变薄，甚至变难，不能继续挖工作面，需要重新钻孔。(3)断层构造，煤岩层被地壳运动力破裂，失去其完整性，产生波前，形成断裂构造。如果断面两侧的煤和岩石没有发生重要的位置误差，则称为接合或裂缝；如果发生重要的位置错误，则为缺陷。1、关节对煤矿生产的影响(1)裂缝对钻井和爆破的影响：岩石中裂缝发育时枪口方向与主要裂缝面平行时，卡钻容易发生的事故(特别是用单字钻头)，以及爆破沿裂缝面泄漏，爆破效果明显减少。因此，枪口的方向必须尽可能垂直于主要裂纹面，不仅可以避免卡钻，而且爆破效果更好。(2)裂缝影响采矿效率：热化程度高的无烟煤和劣化程度低的长寿命煤开采时，根据结构裂缝的方向和发展程度合理安排开采工作，可以提高生产效率。，(3)裂缝影响顶板管理方法的情况：煤层顶板裂缝发育时，工作面一般不能使用顶柱，顶梁不平行于主要裂缝方向，防止顶板沿裂缝面流走，从而确保工作安全。煤层倾斜低，顶板裂缝发育时，放顶距要小，柱分段放顶方向由顶板主要裂缝方向决定，因此，顶板离顶块大小小，再次保证了柱分段放顶工作的安全。(4)裂缝影响工作面的布置：煤层顶板裂缝发育时，工作面布置有时考虑裂缝的方向。如果工作面平行于主要裂纹方向，则容易发生顶板事故，因此放置工作面时，最好与主要裂纹方向接近锐角或垂直。(5)裂缝对其他方面的影响：裂缝发育的地区是地下水和天然气的良好通道。2，缺陷1)缺陷元素2)缺陷分类(1)近端缺陷上下板的相对移动方向可分为3种。正断层：岩层破损后，上板相对减少，下板相对上升。逆断层：上板相对上升，下板相对减少。平面推理层：沿几乎直立断层水平移动的两个断层。(2)根据断层方向和岩层之间的关系，将断层再分为三类。断层方向与岩石平行。倾向缺陷：缺陷方向与岩石垂直。坡度缺陷：断层方向和岩石之间的坡度。3，缺陷的组合形式：缺陷结构发达的地区往往以某种组合形式出现很多缺陷，其中(1) graben(格莱本)和destrum(德斯托姆):通常由两个或多个两层构成。(。两条双断层线是相对的趋势，中间的地块下降，两边相对升高，就会变成graben。两个相邻两端层的趋势相同，中间地块上升，两侧下降，形成脂溢。(2)重叠结构：几个近乎平行的断层，破碎的岩石排列成重叠的瓷砖结构。(。折叠结构经常出现在褶皱严重的地区，断层线与褶皱曲轴分布大体一致，表明该地区经历了较强的水平挤压运动。(3)楼梯状结构：几条几乎平行的双断层线一致，使岩石呈阶梯式排列。4)缺陷识别和判断(1)缺陷迹象：隧道掘进巷道发生以下情况时，工作面经常预示即将暴露缺陷：也就是说，煤层的方向和坡度发生了很大的变化。煤层顶部，底部出现严重的凹凸不平，顶部岩石中的裂缝越多，离断层越近。煤层厚度变大，煤层变软，光泽度变暗。水滴或水下降时，气体释放量增加。(2)断层特征a .正团结特征：产量更陡，缺陷倾角大部分在45以上，60 70最常见；岩石破碎带不太强，破碎带宽度大，角多耳，形态复杂，大小不一样，排列混乱。迈绿岩不发达，没有显示出强烈挤压特征的复杂的小褶皱。破碎的一面不平坦，多弯曲，锯齿状，横截面粗糙，走不远。b .逆断层特征：逆断层主要由侧向挤压形成。主要特性包括：(1)生成图形通常较慢，破坏角度小于45度，30度左右最常见。总叫逆标记断层。(2)逆断层附近经常表现出强烈的挤压和粉碎，形成构造岩带。(。在断层breccia中，砾石边缘不明显，通常有圆形或扁平的削平现象，有扁平方向平行断裂的一面。断层带经常出现分裂物理、断面理化、剪切区域或各种复杂的小褶皱，两侧的岩石都有强烈的褶皱。(3)破碎水平大部分缓解波状，延伸很远。断层破碎带对煤矿安全生产的影响(1)断层破碎带是水和天然气的良好通道。(2)在副矿山开采工作面接近断层破碎带时，要注意缺陷引起的透水事故。(3)回采工作面接近断层破碎带，要加强通风，防止煤、瓦斯爆炸事故。(4)采矿工作面通过断层破碎带时，必须采取安全措施，防止顶板离层事故。，缺陷处理1，先区设计阶段缺陷处理：1)井位置的选择缺陷，煤层容易接近或接触含水层。油井布置在故障带中，不仅压力大，施工困难，而且容易发生水害，延长油井困难。因此，井，尤其是集水井推车，要尽量避免大断层。对于坡度大的断层，竖井油井应放置在30 50米之外的断层的下半部分。对于倾斜角度较小的断层，竖井油井不能避免断层时，应选择煤层层数较少的部分通过断层，但集水井露点的位置应避免断层线。倾斜轴位置选择也按相同的原理处理。2)在井田边界及矿区边界确定煤矿区边界划分时，以大型断层为井田边界，将井田边界煤柱和断层安全煤柱绑在一起，减少煤柱持有造成的煤损失，同时避免三角煤，提高煤炭资源回收率。在水文地质条件复杂的矿井中，经过断层时容易发生突水事故。因此，我国很多矿山总是以断层为界，不断层横穿公路，减少突水事故或大量岩巷开挖。划分光球时，取向断层也应用作光球边界，但光球的方向长度应尽可能接近正常光球方向长度。一般来说，当两个断层之间的移动长度大于800 1000米时，这两个断层可以用两翼上山开采的矿区分割。在断层间移动长度为400 500米的情况下，可以考虑将矿区划分为断层边界，用单翼山程序开采。3)工作面的布置位于缺陷开发区，因此，需要综合考虑缺陷位置、坠落、切块的大小、形态和现有生产系统，布置采矿面。为了避免断层对开采的影响，应尽可能大的断层留在采面和采面之间的煤柱内。(4)在选择开拓方式的决定井田开拓方式时，要考虑多种地质因素的影响，其中断层占据重要地位。在缓倾斜的煤层中，用斜井开拓更好。但是煤层被断层破坏，如果山型改变，就要以竖井方式开拓。2、隧道阶段缺陷处理1)大型巷道的情况下，断层运输车道是煤矿长期使用的主要道路，要求在煤层附近较坚固的岩石上布置，在避免急剧旋转的情况下追求直线。隧道掘进发生重大缺陷时，要根据运输和安全等情况处理好道路转弯问题。(2)在煤中遇到断层，不改变道路的坡度，改变道路的方向，经过断层。通常是从石门接触两个煤层的方法，通过断层，以打碎顶或底的方法。具体采用什么方法，要根据岩石学有利于工程，距离短，煤少等因素综合考虑。如果土墩站的压力不大，没有煤气或水灾威胁，也可以与石门石联系。3)在矿区下山时，一般会下旋风，沿断层挖掘，如果道路方向不变，坡度可以利用大变化/运输上的下山，放置在煤层底板内，道路方向不能改变，坡度的大小和变化必须满足运输的要求。因此，在矿区下山遇到缺陷时，要根据断层的特点、落差、道路用途来决定处理方案。断层在较短的时间内，从矿区下山，可以通过顶层，伪装，或两者的组合穿过断层。如果断层大幅下降，则逆冲断层或各向同性断层将使用平缓坡度或从石门石中挖掘的断层。各向同性正断层房屋或逆断层增加坡度，使其通过断层。3，恢复阶段缺陷处理1)使用强制通过的方法落差小，满足以下条件之一的情况下，可以使用强制通过：(1)在普通矿山和总采矿面上，缺陷差距小于煤厚时；(2)在综采面上，断层两个对接部分的煤厚大于支架的最小支撑高度；(3)在综采工作面上，断层两个对接部分的煤厚度小于支架的最小支撑高度，但煤层上下岩石学较软，采煤机可切割时。2)用重剪眼睛的方法，当缺陷的差异大于煤的厚度时，可以对倾向缺陷和斜线缺陷使用重剪眼睛的方法。也就是说，在缺陷的其他部分先打开所有的眼睛，将工作面推到缺陷点，停止采矿，将工作面移到新的切口内继续开采。3)在绘制小工作面的时候，如果断层比煤的厚度大，想去断层线，可以在断层两侧挖一条中间平路，把原工作面分成两个采矿面，分别挖。落差一端大，一端小的斜线断层可以使用结合光和分割核算的方法。另外，还有先处理断层的方法，以便综采面通过断层。就是沿着小于煤厚度的断层，用风湖或岩床钻头钻开小炮，将煤层顶面刨平，帮助采煤机和液压支架顺利通过。第三，矿山地图，(a) 煤矿安全规程第12条规定，井煤矿应及时绘制反映实际情况的以下图纸：1，矿山地质和水文地质图；2、井上、井下控制度；3、道路布局；4、挖掘工程计划；5、通风系统示意图；6