煤矿地质基础知改

1、煤矿地质基础知识一、什么是矿山地质工作为矿山生产建设服务的地质工作，或者说，矿山建井开始至矿井报废关闭期间的一切地质工作，就叫做矿山地质工作。；其性质有二：一是直接服务于矿山生产建设；二是贯穿于矿山开发的全过程。二、矿山地质工作的目的:是研究和解决矿山建设和生产过程中所出现的地质和水文地质问题：1.保证矿山生产顺利、安全；2.充分利用资源、延长矿山服务年限。三、矿山地质工作的基本任务：1.研究矿区、井田的地质、水文地质情况，查明影响煤矿正常生产和建设的地质因素。2.研究煤层的赋存状况、煤的物理化学性质，掌握煤层、煤质的变化规律。3.分析矿井充水条件、预测矿井涌水量，预防和处理水文地质问题。4.

2、提供矿井生产、基本建设及新井移交生产所需要的地质、水文地质资料，及时提交地质说明书、参加采掘设计的审查和生产计划的编制。5.根据地质情况，与生产部门密切配合，指导掘进和回采工作的合理进行，监督煤炭资源的充分开采。6.掌握地质储量变化，进行矿井储量管理，组织补充勘探，增加矿井储量，延长矿井服务年限。7.研究和调查煤系地层中伴生矿产的赋存情况和利用价值。四、矿井地质工作阶段的划分建井地质工作：新井移交以前的地质工作；生产地质工作：新井移交以后的地质工作。五、矿井地质工作的特点和要求1.要密切联系实际2.要及时发现和处理问题3.要提供准确的地质资料。4.要预测可能发生的地质变化井巷地质编录地质编录：

3、全面收集和系统整理原始地质资料的工作。分为原始地质编录和综合地质编录两种。原始地质编录：观察研究地质现象的现场记录和观察研究手段的记录。包括现场编录和整理两部分。综合地质编录：编制各种综合地质资料的工作。包括编制各种地质图件、各类地质说明书、地质报告。地质总结和地质预报等。矿井原始地质编录：用文字和图表的形式记录和描绘矿井原始地质资料的工作。矿井原始地质编录包括：井筒、巷道、回采工作面及井下钻孔编录等。1.1井巷地质编录的内容及要求一、井巷原始地质编录的内容包括文字、图表和实物等三方面资料。1.文字资料2.图表资料3.实物资料二、井巷地质编录的基本要求1.经常及时2.准确全面3.系统统一4.重

4、点突出1.2井巷地质编录方式及其选定依据一、井巷工程地质编录方式概括起来有观测点式、剖面图式、断面图式、切面图式、展开图式和矿井数码影像（立体摄影）编录等六种方式。1.观测点式编录适用于构造简单、煤层稳定的矿井或块段。2.剖面图式编录是地质编录的一种基本形式，及连续观测绘制井巷一壁地质剖面图3.断面图式编录适用于地层层位稳定的岩巷和能够揭露煤层全厚的急倾斜煤层巷道。4.切面图式编录适用于巷道不能揭露煤层全厚的急倾斜煤层平巷编录。即沿巷顶或巷底连续观测绘制其水平地质切面图。5.展开图式编录适用于构造极复杂、煤层极不稳定、巷道两壁地质现象极不一致的块段。即连续测绘井巷多壁展开地质图。其展开方式有：

5、（1）两壁一顶展开图（2）两壁一底展开图（3）掘进头两壁展开图（4）掘进头两壁一底展开图（5）巷道转弯展开图（6）巷道起伏展开图二、井巷地质编录方式的选定依据.地质条件的复杂程度2.煤层倾角3.煤层厚度及其稳定情况4.巷道类型1.3井巷编录步骤与方法一、熟悉巷道预想地质剖面和邻近勘探线剖面二、确定编录壁和编录高度三、对编录巷道进行全面概略观察（分层）四、标定编录起点及终点位置五、在观测壁上挂观测基线观测基线：在编录过程中，巷壁上挂的一条基准线（即皮尺）。作用：确定剖面的空间位置、控制距离、实测地质界线和巷道形状等。观测基线的几种挂法：1.水平（及固定标高）基线：适用于水平或坡度较小的巷道2.平

6、行（巷顶底）基线：是一种随巷道起伏，与巷顶（或巷底）平行的观测基线。适用于坡度较大、且坡度不一致的巷道。3.既不水平也不平行基线：此种方法适用于起伏比较频繁的巷道。4.不连续基线：适用于短距离内坡度起伏变化很大的巷道。这类巷道坡度变化不仅频繁，而且急剧，所以测量点较密，故可充分利用测点来控制。为减少误差，挂基线时要注意两点：（1）基线的起点和终点应与测点取得联系，最好都落在测点上，以便校核距离；（2）基线的各种数据（如方向、坡度及距巷顶、巷底尺寸等）应记录清楚，并在现场绘出草图。六、观测、记录和描绘巷道壁地质现象具体包括三个方面：1.观测点的选定与描述：2.地质界线的实测具体方法概括为：（1）

7、实测地质界面控制点法：。（2）实测地质界面控制点与视倾角法：（3）实测小柱状控制地质界面法：3.绘制巷道剖面实测草图及细部素描图编录步骤、编录方法概括起来为：A、编录步骤a、准备工作：下井前熟悉资料、工具准备、人员分工；下井后悬挂基线、踏勘分层b、详细描绘：现场实见地质现象按比例绘草图，并作必要的注记c、资料整理：建帐、建卡、成图B、编录方法a、实测层面控制点法（当构造复杂、岩性及其厚度变化大时，一定要用此法）b、基线与视倾角法（当岩层、厚度及产状稳定时，可用此法）c、观测点柱状法（当层位稳定、产状平缓、层次较多时用此法）C、编录内容岩石命名、岩性描述（包括颜色、成分等）、厚度、产状、化石等；

8、构造位置、性质、产状及其它特征等；岩浆侵入体形态、成分、产状等。1.4穿层井巷地质编录穿层巷道包括：立井、穿层斜井、穿层平硐和石门等。特点：不论是铅直、倾斜或水平，它们都是穿层掘凿的。这些巷道对研究井田构造、含煤岩系及其含煤性等具有重要意义。观测重点：所穿过的岩层层序、岩性、厚度及岩层间的接触关系，岩石内部结构构造特征等。一、立井井筒地质编录(一)井筒一壁（柱状剖面）地质编录，适用条件：地质条件简单、断层稀少、岩层倾角较小的地区。注意：1.编录面要尽量垂直地层走向；2.煤岩层按实际控制点画，图上倾角为煤岩层视倾角；3.测绘时要充分利用测量点，以控制实际标高；4.煤岩层产状要实际测量；5.煤岩层

9、层位（各分层）均要采取标本，认真描述；6.必须在现场按比例绘制好草图，并详细记录。（二）剖面与水平切面图相结合的方法适用条件：岩层倾角较陡或地质条件较复杂的地区。注意：1.水平切面的标高选取，以不漏掉岩层为准；2.测产状、量水平宽度、岩性描述，均要详细记录；3.水平切面图上要有指北针和剖面方向，且剖面方向要尽量与岩层走向垂直，以便绘制井筒剖面图（三）井筒展开图式编录此法适用于地质构造复杂、岩性变化大的井筒。二、石门地质编录概念：石门是垂直或接近垂直地层走向的水平巷道（石门的类型可分为：井田中央石门、采区石门、回采工作面石门；从用途（分地质和生产）上讲，其编录资料是分析构造、对比煤层的主要依据；

10、同时也是采区设计、巷道布置及其施工不可缺少的资料。1.5顺层巷道地质编录概念：沿着相同岩石层位掘凿的井筒或巷道。顺层井巷有：顺层平硐、顺层斜井、运输大巷、总回风巷、采区上下山及所有的沿煤巷道。观测的主要内容：煤层厚度、结构、产状，宏观煤岩类型（光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤、暗淡型煤）及煤岩组分（镜煤、亮煤、丝炭、暗煤），顶底板岩性及其变化，所见构造及其它地质现象（侵入体、岩溶陷落柱等）。其基本编录方式一般采用剖面图式、观测点式或断面图式。1.6回采工作面地质编录基本任务：查明工作面内的地质变化及其发展趋势，指导回采工作的正常进行；测量煤厚、丈量采高，计算回收率，监督煤炭资源充分开采，为厚煤层的

11、合理分层开采提供依据。观测内容：随着工作面的推进，要不断地观测工作面出现的地质构造、煤层厚度、结构及其变化，顶板岩性、结构、产状及裂隙情况，以及其他影响回采的地质因素等。编录方式：观测点式、剖面图式。1.7原始地质资料整理出井之后，必须及时进行整理，一般要求是：当天资料当天整理完毕，最迟不能超过两天。一、检查、补充和誊清地质记录；二、清绘原始地质图件；三、建立原始地质资料档案（台帐要分门别类、系统），（最好建立地质数据库）；四、填绘原始地质资料（就是将构造及地质数据填绘到各种综合性地质图件中）。1.8矿井地质制图矿井地质图件编制依据：勘探（包括资源勘探和矿井地质勘探）资料、矿井建井地质资料、矿

12、井生产中所获的地质资料。矿井地质图件编制要求：整洁美观、内容齐全、精度、比例尺符合标准。一、矿井地质剖面图主要内容有：1.图名、比例尺、高程网、剖面方向、图例图鉴；2.地形部分：地形地物（如铁路、房屋、河流、水库及主要公路等）；3.勘探工程：钻孔、探槽、探硐等；4.井巷工程：包括生产井和小煤窑的巷道及采空区等；5.各种界线：井田边界线、采区边界线、保安煤柱、经纬对应线等；6.地层和构造：标志层、煤层、地层分界线及断层、褶皱等构造形迹线；7.其它地质现象：岩浆侵入体、岩溶陷落柱等。二、用实测资料编制剖面图方法与步骤：1.图幅与比例尺的确定2.方向、高程网（即等高线）绘制和准线（经纬线）投绘：3.

13、投绘地形剖面：4.投绘勘探工程和井巷工程5.对比连线：6.审核、清绘：三、用水平切面图编制剖面图1.9水平切面图是急倾斜、多煤层开采矿井及构造复杂矿井的必备图件。主要内容：经纬网、图名、图例、图签、比例尺、指北针、勘探线及井田边界线等；勘探工程方面：能反映该水平的所有勘探工程；井巷工程方面：该水平的所有井巷工程；地质内容：煤层、标志层及构造的产状，地层界线等。用实际资料编制水平切面图编制方法与步骤：1.根据需要确定编制水平、范围、比例尺（确定图幅大小）2.绘制经纬网、指北；3.投绘本水平的勘探工程、井巷工程；4.投绘地质资料（煤岩层界线、构造线等）5.分析对比连线成图。1.10煤层底板（或顶板

14、）等高线图是煤层底（或顶）界面与一组水平面交线的垂直投影图。又称煤层构造平面图或煤层图。一、主要内容1.经纬网、图名、图例、图签、比例尺、指北针；2.勘探工程：勘探线、钻孔及其控煤工程（探槽、探硐等）；3.所有井巷工程：主井、副井、风井，石门、大巷、车场及采空区，老窑、小窑及其巷道；4.地质资料：煤层露头线、底（顶）板等高线、煤层结构小柱状，构造（断煤交线、褶曲轴线），冲刷带、陷落柱、火成岩分布情况，风氧化带界线；5.铁路、主要公路，河流及地表其它水体，村镇及工业建筑物等；6.井田边界线、老窿警戒线、不可采区边界及各种保安煤柱等。二、编制步骤1.资料准备（包括钻孔、剖面图、素描图、煤厚资料及构

15、造等）；2.确定图幅比例尺，绘经纬网；3.投绘地质资料、井巷工程、勘探工程等（见主要内容，按坐标投绘）；4.绘制等高线。研究煤矿开采地质条件和安全地质条件的意义是：保证煤矿生产建设正常、安全进行和高速发展，保证国家煤炭资源的合理开发利用，保证煤矿企业经济效益提高的关键。2.1煤矿开采地质条件1、煤层厚度变化它影响采区合理布置、采煤方法的正确选择、储量的正确计算、煤炭资源的充分回收，生产计划的正常安排和各种经济技术指标的全面完成。煤层厚度类型按煤层结构分类煤层厚度煤层顶底板岩层之间的追垂直距离。依据煤层结构，将煤层厚度分为总厚度、有益厚度、可采厚度、最低可采厚度。1）总厚度煤层顶底板之间各煤分层

16、和夹石层厚度的总和。2）有益厚度煤层顶底板之间所有煤分层厚度的总和。3）可采厚度在目前经济技术条件下可以开采的煤层厚度。4）最低可采厚度在现代经济技术条件下可开采煤层的最小厚度（即可采厚度的下限标准）。它主要取决于煤层产状、煤质、开采方法以及国民经济需要程度。2.按煤层厚度分类1）极薄煤层：0.3-0.5m2）薄煤层：0.5-1.3m3）中厚煤层：1.33.5m4）厚煤层：3.58.0m5）巨厚煤层：8.0m3.按煤层形态分类1）层状煤层煤层连续，其厚度变化不大2）似层状煤层（1）藕节状煤层煤层基本连续，厚度变化较大，可采面积大于不可采面积，形状似藕节（2）串珠状煤层煤层大致连续，厚度变化大，

17、可采面积小于不可采面积大致相当，形状似捻珠（3）瓜藤状煤层煤层不完全连续，厚度变化大，可采一般面积与不可采面，可采媒体分布稀散，形状似瓜藤3）不规则状煤层（1）鸡窝状煤层煤层断续，形状不规则，呈鸡窝状。其可采媒体的面积多小于不可采媒体的面积，当规模较大时，具有开采价值（2）扁豆状煤层煤层断续，形状不规则，呈扁豆状。可采媒体规模较小，一般不具有开采价值4)马尾状煤层煤层分叉以至尖灭，形似马尾4.按煤层稳定程度分类1）定性情况：（1）稳定煤层煤层厚度变化很小，变化规律明显，结构简单至较简单，全区可采或大分可采；（2）较稳定煤层煤层厚度有一定变化，但规律较明显，结构简单至复杂，全区可采或大分可采；（

18、3）不稳定煤层煤层厚度变化很大，无明显规律，结构复杂至极复杂，全区大部分可采或局部可采；（4）极不稳定煤层煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星。2.1.2、矿井地质构造（一）矿井地质构造研究的意义矿井地质构造主要包括褶曲和断层两个方面，地质构造不仅本身严重影响煤矿生产建设，而且(同时)还对其它开采地质条件起着明显的控制作用，直接影响矿井开拓和开采。因此研究地质构造对煤矿具有普遍实际意义。地质构造对煤矿生产建设的影响有：1、影响井田规模和井田划分；2、影响开拓部署；3、影响掘进率4、影响采面正常生产5、影响安全生产。（二）矿井地质构造的等级划分按其规模的

19、大小和对生产的影响程度不同，1、大型构造：2、中型构造：3、小型构造：（三）矿井地质构造的研究步骤生产矿井对地质构造的研究大致可分为观测、判断、预测和处理等四个步骤。1、观测：是指对巷道已揭露的地质构造现象进行观察、测量、记录、描绘和摄影等项工作。这是一项基础工作，务必扎实抓好。2、判断：是指对揭露尚不充分的地质构造，根据与它有成因联系的各种地质标志，通过综合研究、分析对比，对他的存在、性质和规模作出切合实际的辨认。3、预测：是指对部分揭露或未揭露的地质构造，根据地质理论和已掌握的地质规律，提出的预见性认识。4、处理：是指针对已查明的地质构造特点，为克服和减少对生产的不利影响，所采取的相应技术

20、措施和办法。（四）褶皱构造1、褶皱构造的识别标志即：1）地层层序对称性重复；此为判明褶皱构造的确定性标志，适用判别一切褶皱。2）岩层产状的规则变化。此为可能性标志。2、褶皱构造的观测描述描述内容为：1）枢纽位置、倾伏方向和倾伏角及其延展情况；2）褶曲的宽度、幅度、两翼煤层和轴面产状要素；3）褶皱与断层、节理（包括瓦斯富集、水的赋存情况）及煤厚变化的关系。3、褶皱轴的判断、探查与处理2）枢纽的推测方法（1）根据上部已采煤层推测2根据构造迹线推测（3）根据褶曲两翼产状推测（4）实测控制与外推相结合3）枢纽的探查方法（1）巷探（2）井下钻探4.褶皱构造观测、判断时应注意的问题1）注意煤岩层层位的分析

21、和对比。2）注意褶皱的不协调性。相似褶曲（等倾斜线互相平行且等长，褶皱层的内弧和外弧得曲率相等，即相似褶皱面倾斜度基本一致）延展较深；平行褶皱（等倾斜线向内收敛，并与褶皱面垂直，各线长短大致相等，褶皱层厚度不变，内弧曲率大于外弧）延展较浅。3）注意褶皱发展成断层的可能性。4）注意倾伏褶皱倾伏端煤层底板等高线的曲率。5）注意倒转褶曲的正常翼和倒转翼。1、断层出现前的可能征兆断层出现前，可能遇到的征兆主要有：1）煤、岩层产状发生显著变化，伴生、派生褶皱发育；2）煤层顶、底板出现不平行现象；3）煤层出现厚度变化、揉皱和破碎现象；4）煤层顶、底板中节理显著增加；5）瓦斯涌出量明显增加；6）煤岩层出现滴

22、水、淋水、涌水现象。2、断层的识别与观测1）断层的识别井巷中识别断层主要是根据地层和构造两大标志。（1）地层标志：。注意：断层造成的层位缺失，仅限于断层附近；而不整合或假整合所造成的层位缺失具有区域性；断层造成的地层重复具有顺序行；而褶皱所造成的地层层序重复具有对称性。（2）构造标志：2）断层的观测内容与方法（1）断层位置的确定：（2）断层面特征的观测：（3）断层带特征的观测（4）断层面两侧岩层层位、产状、伴生和派生构造的观测：（5）断层产状与断煤交线的测量：断煤交线的特点（什么叫断煤交线？断层面与煤层顶（或底）面的交线）：A.断层与煤层共有，既在断层面上，又在煤层面上；B.一般与煤层走向线不

23、一致，只有走向断层这一特例（两者重合为一）；C.是两断盘煤层的起始线或终止线；每条断层均有两条（上、下盘）断煤交线；D.其方向受断层产状和煤层产状的控制，局部近似直线，总体为一曲线；两（上、下盘）断煤交线局部近于平行，总体趋于相交。（6）断距的测量：（7）断层的描述：3）断失盘煤层的寻找所谓断失盘煤层的寻找：是指确定断层性质和断距、为巷道掘进指明前进方向的工作。方法主要有以下几种：1）层位对比法（2）构造形迹判定法A.牵引褶皱：B.羽状节理C.帚状构造：D.擦痕和阶步：E.断层泥与断层角砾F.平行小断层：(3)规律类推法(4)作图分析法(5)生产勘探法A.巷探：B.井下钻探（五）煤系中岩浆侵入

24、体的特征1、岩浆侵入体的产状特征1）岩墙：是指岩浆沿断裂侵入形成的墙状不整合浅成侵入体。其中规模较小形状复、杂者称为岩脉。2）岩床：是指沿层理面或软弱层位侵入形成的层状浅成侵入体。从中心到边缘，侵入体的分布规律是由厚变薄、逐步分叉尖灭，最后形成一些孤立的小侵入体。这是因为远离中心，岩浆来源枯竭，加之岩浆温度、压力降低，熔蚀贯入能力锐减，岩浆只能沿煤层层理和裂隙穿插延伸、扩展、尖灭，2、岩浆侵入体的接触变质特征当岩浆侵入或接近煤层时，在高温、挥发物质和动压作用下，引起煤的变质称接触变质。一般的：1）岩墙影响范围小，岩床影响范围大；2）侵入体越大，煤变质越深，影响的范围越广；3）侵入体对其上部煤层

25、影响较大，对其下部的煤层影响较小；4）煤层离侵入体近则变质深，远则变质浅，煤层离侵入体由近到远形成从高至低的变质带；5）基性岩浆粘度小，易流动，对煤层接触变质影响较大；酸性岩浆粘度大，不易流动，影响较小。（六）陷落柱的成因1.岩溶发育的地质条件岩溶发育必须具备的四个条件，且缺一不可。1）有可溶性岩、矿层（2）有良好的地下水通道。3）有良好的地下水动力条件，地下水交替循环快，排泄流畅。4）地下水源丰富，且具有溶蚀性较强的酸根和较大侵蚀“掏空”能力。2.岩溶塌陷机理主要观点有如下几种：即：1）重力塌陷观点；2）真空吸蚀塌陷观点；3）物理化学作用综合塌陷观点。（二）陷落柱的特征1.陷落柱的地表特征1

26、）盆状塌陷坑：2）丘状凸起区3）柱状破碎带4）特殊地貌形态：2.陷落柱的井下特征1）陷落柱的形态特征：是指陷落柱的三度空间形状。（1）陷落柱的平面形态（2）陷落柱的剖面形态：是指沿陷落柱中心轴切割的陷落柱形态。剖面形态多呈上大下小的漏斗状剖面多呈上小下大的锥体状（3）陷落柱的高度：是指从溶洞底到塌陷顶的垂直距离（4）陷落柱的中心轴：指陷落柱各平面中心点的联线。2）陷落柱的柱面特征柱面是指陷落柱与周围正常岩层的接触面。3）陷落柱的柱状组成特征：岩块具有大小悬殊、棱角分明、形状各异、混杂堆积，（三）陷落柱的观测与编录生产矿井对陷落柱观测的工作方法是：1.五查：一查陷落柱周围煤岩层中裂隙的发育情况和充填物性质；二查陷落柱周围煤质变化和风化程度；三查邻近陷落柱处的水和瓦斯变化情况；四查陷落柱周围小断层发育情况和产状特征；五查矿区内陷落柱发育情况和分布规律。2.五看：一看陷落柱与煤岩层接触面的形态；二看陷落柱与煤岩层接触带的充填物性质和特征；三看陷落柱内岩块的性质、形状、大小、排列方式和层位时代；四看陷落柱周围煤岩层产状变化；五看陷落柱与巷顶底