地质构造观测、判断与处理概要.ppt

2020/6/7,1,矿井地质构造观测、判断与处理,2020/6/7,2,地质构造观测、判断与处理的概念,观测：是对井巷揭露的地质构造进行如实的描述和测定判断：是指如何正确认识揭露还不充分的地质构造，并根据掌握的规律提出预见性的认识处理：针对构造特征采取措施进行处理。处理包括三方面：1.针对构造特征合理布置巷道和开采方法;2.在巷道掘进中发现意外地质构造时,根据生产的要求如何改变巷道的方向、坡度、或增加巷道数量，即地质如何配合掘进的问题；3.针对构造的特点,对采掘工程采取处理措施。,2020/6/7,3,一、矿井地质构造,地质构造对生产的影响主要有以下几个方面：影响井型规模和井田划分影响开拓部署影响掘进率影响工作面正常生产影响安全生产,2020/6/7,4,（一）研究地质构造的主要任务,系统观测和收集井巷和钻孔中所揭露的一切地质构造资料查明井田内各区段、各部位的煤层产状变化和构造展布特点井下新揭露的构造，对褶曲轴的方向、位置、煤层标高及起伏变化；对断层应查明其性质断距、延伸方向和另一盘被断失煤矿层的确切位置及时地分析判断可能出现的各种构造迹象，以及它们对煤厚变化、岩浆侵入、充水条件、瓦斯赋存等的控制影响系统地掌握各种具体构造的延伸变化和总体构造的展布特点，尽可能地对下煤层、下一水平、深部或未采掘地段的构造提出预测意见与采掘部门一起研究探讨改变巷道方向或工程布署,2020/6/7,5,第一节褶曲的观测与判断,一、褶曲的识别与观测1.井下对于褶曲的判断是根据煤、岩层产状变化和岩层层序的对称出现这两个标志。岩石产状在石门中相背或向倾斜，或是在煤矿层平巷中由于产状的急骤改变而使巷道转弯都有褶曲存在的可能。地层层位的对称性重复，是确定褶曲存在的又一标志。2.褶曲构造的观测：对那些在巷道中能观察全貌的小型褶曲，应系统地查明褶曲轴的位置、方向以及是否倾状、倾状方向和倾状角大小；褶曲两翼的煤层和岩层产状；褶曲宽度和幅度；褶曲对煤层厚度及结构的影响，在褶曲与断裂、节理的关系，以及褶曲的延展变化，往深部发展趋势和对采掘生产的影响程度等。,2020/6/7,6,褶曲的观测与判断,二、查明褶皱构造的存在、类型和形态1、根据岩层产状的岩层层位的确定：如果岩层呈向型产出即为向斜，背形产出为背斜。再根据巷道中岩层层位的确定，找到褶曲两侧同一岩层层位，就可以依岩层产状准确确定褶皱形态。2、根据岩层层序和岩层层位的确定：岩层产状为同斜，它可以是单斜岩层，也可以是否同斜褶皱；如果岩层层序依鉴别标志判断为上新下老，则为正常单斜岩层，反之为倒转单斜岩层；如果沿倾向出现同一岩层的重复，当岩层层序显示中间老两侧新，则为倒转背斜，反之倒转向斜。3、在井巷中直接观测：根据同一岩层的巷道中存在的形态直接确定褶曲的形态。,2020/6/7,7,褶曲轴判断,1、巷道中实测：根据巷道中所见两翼岩层的倾角，用作图法推断其位置。2、大多数褶皱的轴部表现为产状平缓甚至水平，在倾向上稍有转折的部位即是褶皱轴部。3、根据上部资料推断：对于不对称歪斜褶皱，上下煤层的褶皱轴部位置水平投影不相同，需结合两翼产状和层间距进行推断；对于不协调褶皱，上下煤层的褶皱轴位置也常常不相同，上京分公司各矿井表现最为明显，要结合现场与理论来推断下部煤层形态和褶皱轴部位置。4、根据区域构造线方向推测；5、实际控制与外推相结合；即边推边掘、边掘边采。,2020/6/7,8,褶皱构造的处理,1、大型褶皱构造：一般把轴部作为井田边界，如永安矿区的加福复式向斜构造。主要原因：一是向斜轴部赋存深，在目前经济技术条件下尚不具备开采条件；二是背斜两翼难以形成统一的生产系统等。2、中型褶皱构造：一是把轴部作为采区中心布置上下山，这样既方便运输又减少丢煤，还节省很多巷道；二是把紧密褶皱轴作为采区边界布置工作面，因为这类褶曲轴部常常强烈发育着小褶皱或断层，煤层破坏强烈，开采风险大；三是对于开阔宽缓的中型褶皱，回采工作面可以直接推过褶皱轴。3、小型褶皱构造：一是采区区段标高放在与向斜轴部的标高一致的位置，尽可能把运巷布置在向斜轴部；二是根据判定的轴部直接破眼改造，改造后的见煤点位置通常也要放在向斜的轴部。4、褶皱构造对煤层的影响。主要因构造挤压力的不同作用，表现在褶曲轴部出现煤层厚度异常变化。特别是分公司各矿井研究好此规律对地质找煤工作意义重大。,2020/6/7,9,第二节断层的观测与判断,1、断层的特征：（1）正断层：断层面一般表现为张性结构面，主要特征为：两盘伴移：上盘下滑。断层面特征：产状较陡，倾角大多在45度以上而60至70度最为常见。小断层的断层面参差不齐，偶见沿断层面下滑的擦痕，断层面封闭性差，有时有裂缝，即含水又透水，是一种富水结构面。断层附近岩石：断层附近岩石常完整。主要构造岩为大小悬殊、梭角尖锐、质地疏松的构造角砾，糜棱岩不发育。断层面旁侧派生构造：常见的牵引褶曲，上盘向形、下盘背形，有时可见入字形、多字形和旋扭构造。充填断层的岩脉特征：在平面上走向多变，反复曲折，形态复杂，延伸短；在剖面上宽窄不一、多变，而且参差不齐。脉壁粗糙不平，脉内常见梭角状、杂乱的俘虏体。,2020/6/7,10,断层的观测与判断,（2）逆断层、逆掩断层、推复构造：断层面一般表现为压性结构面，主要特征：两盘位移：上盘上冲。断层面特征：断层倾角较缓，以小于45度者居多。断层面光滑，在平面、剖面上呈舒缓波状形态。断层面封闭性好。两盘紧密贴合，不含水也不透水，断层面上具有发育于垂直层面走向的上冲擦痕。断层附近岩石：呈强烈挤压状态，破碎、揉皱，常见破碎岩、压扁岩等构造岩，甚至层理消失，常见团块状石英或方解石充填在断层面或附近裂隙中。断层面旁侧派生构造：地层产状零乱，揉皱、倒转出现，且越靠近断层越强烈。常见的牵引褶曲，上盘背形、下盘向形，有时可见入字形、多字形和旋扭构造。（3）平移断层：断层面一般表现为压扭性结构面，主要特征：两盘水平位移，断层倾角陡峻至直立。断层面平直如刀切，常见巨大的断层镜面、光滑，断层附近的岩石被辗磨很细，呈糜梭岩或断层泥产出。,2020/6/7,11,断层的观测与判断,2、断层的观测：（1）断层位置的确定:方法是从已知测点或其它已知点用皮尺测量至断层的距离。（2）断层面特征的观察；（3）断层两盘伴生、派生地质现象的观察；（4）断层性质和断层力学性质的鉴定；（5）断层产状和断煤交线的测量；（6）断距的测量；（7）断层的描述。,2020/6/7,12,断层的判断与研究,1、井下巷道遇见断层前的征兆：（1）煤岩层产状发生显著变化，伴生、派生小褶皱发育。这是由于断层发育过程中两盘相互错动，牵引附近煤岩层变形的结果。（2）煤层厚度发生变化，煤层顶、底板出现不平行现象。由于煤层松软，或顶底板岩石力学性质差异大，在受断层挤压和揉搓时产生变形的现象。（3）近断层处常出现牵引褶曲、煤层揉皱和破碎现象。（4）在大断层附近常伴生一系列小断层。（5）接近断层时，煤层和顶、底板中裂隙显著增加，并且常常具有个一定的规律性。（6）瓦斯大的矿井，巷道接近断层时，瓦斯涌出量往往有明显变化。（7）在充水性强的矿井，巷道接近层时，往往出现滴水、淋水甚至涌水现象。,2020/6/7,13,断层的判断与研究,2、井下巷道遇见断层的明显特征：（1）一般情况下，断层面比较光滑，有些甚至形成“摩擦镜面”，它明显切割顶底板或煤层层理。（2）断层面常以裂隙形式出现，充填断层泥。（3）光滑的断层上保留两相对移动的痕迹（擦痕）。（4）煤层相对原来位置发生错动。（5）突然与不同层位的煤层相遇（两盘煤层厚度、结构、顶底板特征截然不同。（6）在顺煤巷道煤层突然被岩石代替。,2020/6/7,14,断失翼煤层的寻找,井下巷道遇到落差较大的断层时，必须确定断层的性质和断距，为巷道掘进指明前进的方向，这一工作称为断失翼煤层的寻找，通常有以下几种方法：（1）层位对比法：是根据巷道揭露的断层另一盘的煤岩层的层位特征（如颜色、光泽、硬度、粒度、圆度、分选性、矿物成分、分布规律、结构、构造、动植物化石、结核、包体等），结合断层的产状来判断断层的性质和地层断距以达到寻找另一断失翼煤层的一种方法。在开采煤层群的矿井中，由于断层常把不同煤层错接在一起，因此沿煤层掘进巷道时，断层不易识别，巷道容易窜层。这种情况下，要特别注意掌握各煤层的特征和各煤层间的旋廻特征，时刻是留意煤层的结构、厚度、煤岩特征、结核、包裹体及其顶底板岩性变化，准确鉴定巷道的掘进层位。只有这样，才能及时地确定断层的位置、性质和断距，寻找到另一断失翼煤层。,2020/6/7,15,断失翼煤层的寻找,（2）构造形迹判定法：是根据与断层伴生和派生的小型和微型构造来判断断层性质，确定另一断失翼煤层去向的一类方法。在断层附近常伴生一系列成因上与断层有联系的小型或微型构造，如牵引褶曲、断层擦痕、伴生小断层、羽状节理等，它们既是断层的存在标志，又可作为确定断层性质、推断断失翼煤层位置的依据。,2020/6/7,16,断失翼煤层的寻找,（3）规律类推法：矿井经过一定时间开采后，通过大量资料的积累，将可能对井田出现的断层得出某种规律的认识，利用这种规律可帮助确定新揭露断支的性质，错以寻找断失煤层。（4）作图分析法：一般作法是将新揭露的断层填绘到剖面图、水平切面图和煤层等高线图上，根据断层产状进行上下左右对比连接，如与证实的断层的产状基本一致，特征相同，且在剖面图或平面图上又能连接起来，那么新揭露的断层就是已知断层的延伸，这样新揭露断层的性质和断距就可确定。（5）生产勘探：生产勘探的手段主要是钻探、巷探和物探。在一般情况下，当断层的性质已经确定，生产上又要掘过断层的巷道时，可采用巷探，以确定断层的准确位置、断距及断失翼煤层；当断层性质及断距均不明确，生产上又需要先查明断层再确定掘进方向时，可采用钻探。,2020/6/7,17,断层的处理,对断层的处理既包括对不同类型的断层进行合理的设计布署，也包括在采掘过程中遇到新发现的构造时，调整和改进生产系统和采掘方向，以便在保证安全生产的情况下，最大限度地减少断层对生产的不利影响。一、开拓设计时对断层的处理1井田或采区边界的确定：在划分井田或采区边界时，如有落差大的断层存在，最好以大断层作为它们的边界。2井筒位置的选择：一般立井井布置在倾角较大的大断层的下盘，距断层3050米经外的位置上。,2020/6/7,18,断层的处理,3运输大巷的布置：在有断层错动的地方，煤、岩层可以错移的很远，甚至与另一盘的含水相接触，这时必须处理好巷道改向问题。4采区块段划分：尽可能地将较大断层留在各块段之间的煤柱当中。二、巷道掘进时对断层的处理一平巷过断层1斜穿煤层顶、底板过断层：在断层下盘破底改向而进入煤层。岩性是否的利于施工；距离短；尽量少丢三角煤等。2顺断层面过断层：沿断层掘进而进入另一翼煤层，如果断层附近岩石破碎、压力大，又有水、瓦斯等的威胁时，则不能紧靠断层施工巷道，而应在巷道穿过断层后，距离面一定距离平等断层走向，掘石门进入另一翼煤层。,2020/6/7,19,断层的处理,二斜巷过断层1当断层落花流水差较小时：断失盘是上升盘或下降来采取挑顶、卧底或挑顶卧底相结合的方式来通过断层。2当断层落差较大时：必须改用石门反眼、立眼等方式进入另一翼煤层。三、回采阶段对断层的处理一走向断层的处理1断层落差小于煤层时：可不另开巷道而强行通采。当断层倾向与工作面运输方向一致时，对断层造成的台阶可用破顶方法通过。当断层面倾向与工作面运输方向相反时，可以卧底把断层台阶铲平。2断层落差大于煤厚或采高时：可在断层上下各增加一条中间顺槽。二倾向断层的处理1断层落差小于煤厚时，采用推硬过和方法。2断层落差大于断厚或采高时需要重新开掘过压切割眼。,2020/6/7,20,断层的处理,三斜交断层的处理与倾向断层的处理方法基本相同。但当断层落差一端大一端小时，可采用合采与分采相结合的方法进行回采。1为生产创造有利条件：处理断层所布置的巷道，应尽可能保持平直，少出现急骤拐弯，以简化生产系统和运输环节；2尽量减少资源损失：以断层为工作面边界时，应确切控制其延展变化，合理布置巷道，减少煤柱损失；3降低掘进率：由于断层的存在会造成多掘巷道，但应防止由于判断错误或处理不当多掘岩巷或无效进尺；4不影响正常生产：主要是要处理及时，防止由于处理断层不及时而使采掘工作中断；5有利于安全生产；避免处理后的采区、采面出现下行风、串联风、小眼漏风，尽可能不采用自留与小眼直接连接的出煤方式等等。,2020/6/7,21,第三节、岩浆侵入煤层一、岩浆侵入体的观测,一、井下观测为了解决岩浆侵入的问题首要工作就是观测与编录。内容包括：1观察岩浆的颜色、矿物成分、结构、构造等特征，必要时采集标本作镜下鉴定；2测定岩浆侵入体与断裂构造的关系；3查明岩浆侵入体破坏的情况；4观测煤层被破坏的情况。二、资料整理根据井下观测和生产勘探得来的材料，要及时整理成为反映岩浆侵入体特征的各种巷道剖面图、素描图、煤层柱状图和钻孔柱图等原始资料。,2020/6/7,22,二、岩浆岩区煤层的探测的工作,（一）岩浆侵入区煤层预测方法1根据侵入体的特点及岩浆活动的特征：可利用岩浆岩体的纵节理方向、矿物长轴排列方位和岩体波浪起伏延伸方向推断岩流向；再根据侵入体形态特征寻找岩订的边缘界限和岩浆上冲通道；2根据煤的物理化学性质变化：接触变质产生天然焦和高变质煤，煤的物理化学性质发生显著变化；3根据煤的发挥分数值变化：利用煤的挥发分数值的变化来预测侵入体的位置和未开拓地区的煤种分布；4根据侵入区的找煤工作。,2020/6/7,23,1在厚煤层岩浆侵入区找煤：在厚煤层中沿底棉板掘进巷道，经过勘探上面仍有可能找到大片煤炭；沿厚煤层顶板掘进的巷道